一种汞蒸气吸附剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于汞蒸气脱汞技术领域，具体公开了一种汞蒸气吸附剂的制备方法：将包含石油焦和无机硫化物的混合物进行热解处理，随后将热解物进行球磨活化，得到所述的吸附剂。本发明专利技术还公开了所述制备方法制得的吸附剂及其在汞蒸气脱除中的应用。本发明专利技术研究发现，将石油焦和无机硫化物联合进行共热解

【技术实现步骤摘要】
一种汞蒸气吸附剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于环境降害
，具体涉及烟气脱汞


技术介绍

[0002]重金属汞因其具有剧毒性、大气长距离传输性、环境持久性和生物累积性而成为燃煤电厂继粉尘、SO2、NO
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之后的第四大污染物。近年来，随着《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223
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2011)颁布和《关于汞的水俣公约》的签署，燃煤电厂作为全球最大的汞排放人为源之一，实现燃煤电厂烟气汞的超低排放迫在眉睫。活性炭喷射脱汞技术已被证明可用于烟气脱汞的工程实际，但较高的活性炭脱汞吸附剂成本限值了该项技术的推广。因此，开发脱汞效率高、价格低廉、环境友好的新型脱汞吸附剂替代活性炭，对脱汞吸附剂的研发和吸附剂喷射脱汞技术的工程化应用具有重要的意义。
[0003]相对于非碳基吸附剂，碳基吸附剂具有相对较高的脱汞效率，更具有工程应用的实用性和推广性。石油焦是石化行业冶炼过程中重油或油砂经过延迟焦化而得到的副产物，其具有碳含量高、灰含量少、含硫量较多等性质，可以作为替代煤基活性炭的优质原料。传统的卤素作为改性剂制备的吸附剂，虽具有较高的脱汞效率，但吸附剂脱汞后脱汞产物中汞化合物具有较差的热稳定性和化学稳定性，极可能出现汞的二次释放。吸附剂改性常用的溶液浸渍法和气相反应法具有改性时间长、改性剂不能完全被利用、能耗较高、吸附剂制备工艺流程复杂等不足。

技术实现思路

[0004]针对现有汞蒸气脱汞效率不高、存在较大二次毒性风险等问题，本专利技术第一目的在于，提供一种汞蒸气吸附剂的制备方法，旨在改善汞蒸气的脱除效果，改善脱汞产物的稳定性。
[0005]本专利技术第二目的在于，提供所述的制备方法制得的汞蒸气吸附剂。
[0006]本专利技术第三目的在于，提供所述的制备方法制得的汞蒸气吸附剂在烟气脱汞中的用途。
[0007]一种汞蒸气吸附剂的制备方法，将包含石油焦和无机硫化物的混合物进行热解处理，随后将热解物进行球磨活化，得到所述的吸附剂。
[0008]本专利技术研究发现，将石油焦和无机硫化物联合进行共热解
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球磨活化处理，可以意外地改善汞蒸气脱除效果，不仅如此，还能够意外地将汞蒸气转化成稳定性更高的HgS(red)(朱砂)，降低二次污染风险。
[0009]本专利技术研究发现，所述的石油焦和无机硫化物存在协同作用，将该协同的原料进行共热解处理，可以实现特殊的物理
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化学双机制转变，进一步配合后续的球磨活化，可以有效改善制得的材料的脱汞效果。
[0010]本专利技术研究发现，采用石油焦作为原料，可以和所述的无机硫化物以及共热解
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球磨活化处理机制存在协同作用，能够意外地改善汞蒸气的脱除效果，改善脱汞产物的稳定
性。
[0011]作为优选，石油焦的初始粒径小于或等于3mm；
[0012]优选地，石油焦中的硫含量为2～6wt％；
[0013]本专利技术中，所述的无机硫化物为碱金属、碱土金属、过度金属中的至少一种金属元素的金属硫化物。
[0014]优选地，所述的无机硫化物为Na2S、FeS中的至少一种；
[0015]进一步优选，所述的无机硫化物为Na2S。研究发现，采用Na2S和石油焦以及所述的共热解
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球磨活化工艺存在更优的协同性，具有更优的脱汞率以及脱汞稳定性。
[0016]本专利技术中，所述的石油焦和无机硫化物可根据需要进行调整。考虑到处理效果以及成本问题，本专利技术中，控制包含石油焦和无机硫化物的混合物中的总硫含量大于或等于10wt.％；优选为10～20wt.％；进一步优选为10～15wt.％。
[0017]本专利技术中，所述的石油焦和无机硫化物可基于现有手段进行混合。例如，可以是固相混合，也可以是液相混合。
[0018]本专利技术中，创新地对石油焦和无机硫化物进行共热解处理，可以实现原始石油焦孔隙结构的开发，同时使得原始石油焦和无机硫化物中的硫发生形态的迁移与转化，从而基于二者协同的物理
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化学转变，改善脱汞能力，改善脱汞产物的稳定性。
[0019]本专利技术中，所述的共热解过程在保护性气氛下进行；所述的保护性气氛例如为氮气、氩气中的至少一种。
[0020]优选地，热解过程的升温速率为5～10℃。
[0021]本专利技术中，所述的热解的温度为600～900℃。
[0022]优选地，在所述热解温度下的保温时间为10～150min；优选为30～120min，进一步优选为100～120min。
[0023]本专利技术中，球磨过程中在全方位行星式球磨机中进行，其中，球磨自转转速设为80～200rpm，公转转速设为40～100rpm。
[0024]优选地，球磨过程的球料比为5:1～10:1；
[0025]球磨过程的时间为30～60min。
[0026]球磨罐的材质为玛瑙、研磨球的材质为氧化锆。
[0027]本专利技术一种优选的处理方法，包括以下步骤：
[0028](1)将初始粒径3mm以下的石油焦和无机硫化物按一定比例混合，保证石油焦与无机硫化物的混合物中的总硫含量≥10wt.％。
[0029](2)将的混合物装入刚玉舟后推入高温管式炉，在惰性气氛(如N2)下，以5～10℃/min的升温速率加热至600～900℃，在600～900℃热解终温下恒温一段时间(如30～120min)而后在惰性气氛(如N2)中冷却至室温，以此完成石油焦和无机硫化物的共热解，得到热解物。
[0030](3)将步骤(2)得到的热解物加入玛瑙球磨罐中，而后加入氧化锆研磨球，研磨球与上述热解后的混合物质量比为5:1～10:1，而后将球磨罐放入全方位行星式球磨机中进行机械化学改性，球磨自转转速设为80～200rpm，公转转速设为40～100rpm，球磨时间设为30～60min，在球磨自转和公转的同时，存在翻转。球磨结束即可制得该机械化学无机硫化物改性石油焦稳定脱汞吸附剂。
[0031]本专利技术方法中，步骤(1)中选用石油焦为该吸附剂的原料，一方面实现了工业副产物
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石油焦的资源化利用，另一方面石油焦本身的硫对烟气的脱除具有积极的作用，可减少后期改性剂的用量。
[0032]本专利技术还提供了一种所述制备方法制得的汞蒸气吸附剂。
[0033]本专利技术中，得益于所述的石油焦和无机硫化物的复合共热解以及球磨活化，能够构建特殊的物理以及化学转变，可以获得一种特殊结构以及物相的新材料，且该新材料能够促使汞蒸气转变成朱砂，有助于改善转化效果，改善脱汞效率以及稳定性。
[0034]本专利技术还提供了一种所述制备方法制得的汞蒸气吸附剂的应用，用于吸附汞蒸气，
[0035]本专利技术所述的应用，汞蒸气吸附剂的粒径小于或等于150μm；优选为37.5～75μm。
[0036]本专利技术中，一方面利用石油焦为原料，通过与无机硫化物共热解改变了石油焦比表面积、孔隙结构等物理特性的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种汞蒸气吸附剂的制备方法，其特征在于，将包含石油焦和无机硫化物的混合物进行热解处理，随后将热解物进行球磨活化，得到所述的吸附剂。2.如权利要求1所述的汞蒸气吸附剂的制备方法，其特征在于，石油焦的初始粒径小于或等于3mm；优选地，石油焦中的硫含量为2～6wt％。3.如权利要求1所述的汞蒸气吸附剂的制备方法，其特征在于，所述的无机硫化物为碱金属、碱土金属、过度金属中的至少一种金属元素的金属硫化物；优选地，所述的无机硫化物为Na2S、FeS中的至少一种。4.如权利要求1所述的汞蒸气吸附剂的制备方法，其特征在于，混合物中，总硫含量大于或等于10wt.％；优选为10～20wt.％。5.如权利要求1所述的汞蒸气吸附剂的制备方法，其特征在于，热解的温度为600～900℃；优选地，热解过程在保护性气氛下进行；优选地，热解过程的升温速率为...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵士林，罗辉，马安君，孙志强，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：