从流体流除去有毒金属的方法技术

一种从流体流中除去Ａｓ、Ｃｄ、Ｈｇ和Ｓｅ中至少一种的方法，该方法包括：（Ｉ）提供Ａ组吸附剂材料的多个Ａ组颗粒，所述Ａ组吸附剂材料包含：限定多个孔的活性炭基质；硫；和适合于促进从流体流中除去Ａｓ、Ｃｄ、Ｈｇ和Ｓｅ中至少一种的添加剂，其中所述添加剂分布在整个活性炭基质中；和（ＩＩ）使流体流与Ａ组吸附剂材料的多个Ａ组颗粒接触。所述方法包括粉末注入、填充吸附剂床和流化吸附剂床，以及它们的组合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及从流体流中除去有毒金属的方法以及用于这类除去有毒元素的方法 的吸附剂颗粒的制备方法。具体地，本专利技术涉及有毒元素减少方法，该方法包括使包含有 毒元素的流体流与包含活性炭和硫的吸附剂的颗粒接触，并能够从例如气流的流体流中除 去有毒元素，还涉及通过空气干燥法制造这类吸附剂材料的颗粒的方法。本专利技术可用于，例 如，从碳燃烧产生的烟气流中除去汞。
技术介绍
汞是全球性的污染物质和杂质，它在天然条件下可以转化成潜在毒性的物质(如 甲基汞)。排放到大气中的汞可能传播数千英里，然后才沉积到土地中。研究显示，来自大 气的汞也可能沉积在排放源附近的区域中。人类，特别是儿童摄入汞可能引起各种健康问题。燃煤电厂以及医疗和市政垃圾焚化是与汞排放到大气中有关的人类活动的主要 来源。据估计，美国的燃煤电厂每年排放的汞高达48吨。然而，迄今为止仍然没有成本合 理的有效汞排放控制(特别是元素态汞排放控制)技术可用。有希望控制元素态汞以及氧化态汞的
现状是活性炭注射(ACI)。ACI工 艺包括将活性炭粉末注射到烟气流中和使用织物过滤器(FF)或静电沉降器(ESP)收集吸 附了汞的活性炭粉末。通常，ACI技术受到活性炭粉末材料性能的限制，需要较高的碳汞比 来实现所需的除汞水平(>90%)，这导致吸附剂材料成本过高。较高的碳汞比提示，使用 常规活性炭的ACI技术没有充分利用碳粉的汞吸附能力。由于水溶性(氧化态)汞是含有高浓度S02和HC1的烟煤烟气中的主要汞物质， 所以烟煤火电厂可能能够联用湿式洗涤器和NOx和/或S02控制技术去除90%汞。汞排 放控制也可实现微粒排放控制的共同益处。可向湿式洗涤器中加入螯合剂，以螯合汞防止 再次排放。然而，因为金属洗涤器设备的腐蚀问题和螯合溶液的处理问题，螯合剂增加了成 本。然而，元素态汞是次烟煤或褐煤的烟气中的主要汞物质，湿式洗涤器不能有效去除元素 态汞，除非将额外的化学物质加入该系统。现有技术揭示了向气流中加入各种化学物质以 帮助去除汞。然而，不应该向烟气体系中加入可能对环境有害的额外物质。某些工业气体，如煤气化中产生的合成气除了含有汞外，可含有有毒元素如砷、镉 和硒。非常需要在将合成气提供给工业和/或住宅使用之前，显著减少所有这些有毒元素。非常需要能够以高容量去除流体流如烟气和合成气中的汞和/或其他有毒元素 的吸附剂材料和/或方法。专利技术概述因此，本专利技术提供一种从流体流除去As、Cd、Hg和Se中至少一种的方法，该方法包 括(I)提供A组吸附剂材料的多个A组颗粒，所述A组吸附剂材料包含限定多个孔的活性炭基质；硫；和适合促进从流体流中去除As、Cd、Hg和Se中至少一种物质的添加剂，其中添加剂分布在整个活性炭基质中；和(II)使所述流体流与多个A组颗粒接触。按照本专利技术方法的一些实施方式，步骤(I)包括(I. 1)提供标称体积至少为1立方毫米的前体吸附体，该前体吸附体基本上由A组 吸附剂材料组成；和(I. 2)将所述前体吸附体粉碎，形成多个A组颗粒。按照本专利技术方法的一些实施方式，在步骤(I. 1)中，在前体吸附体中，硫分布在整 个活性炭基质中。按照本专利技术方法的一些实施方式，在步骤(I. 1)中，在前体吸附体中，添加剂基本 上均勻地分布在活性炭基质中。按照本专利技术方法的一些实施方式，在步骤(I. 1)中，在前体吸附体中，硫基本上均 勻地分布在活性炭基质中。按照本专利技术方法的一些实施方式，步骤(I. 1)包括以下步骤(A)提供由批料混合物材料形成的批料混合体，所述批料混合物材料包含碳源 材料、硫源材料、添加剂源材料和任选的填料，其中，添加剂源材料基本上均勻地分布在该 混合物中；(B)在02耗尽的气氛中使批料混合体经历升高的碳化温度从而碳化批料混合体；(C)在含C02和/或H20的气氛中，在升高的活化温度下对碳化的批料混合体进行活化。按照本专利技术方法的一些实施方式，步骤(I)包括以下步骤(a)提供多个批料混合物颗粒，所述批料混合物颗粒包含碳源材料、硫源材料、 添加剂源材料和任选的填料，其中，添加剂源材料基本上均勻地分布在颗粒中；(b)通过在02耗尽的气氛中使批料混合物颗粒经历升高的碳化温度对批料混合物 颗粒进行碳化，以获得碳化的批料混合体；和(c)在含C02和/或H20的气氛中，在升高的活化温度下对碳化的批料混合物颗粒 进行活化。按照上面描述的本专利技术的一些特定实施方式，步骤(a)包括(al)将碳源材料、硫源材料、添加剂源材料和任选填料混合，获得基本上均勻的混 合物；(a2)由该混合物形成湿颗粒；和(a3)干燥所述湿颗粒，获得干燥的批料混合物颗粒。按照本专利技术方法的一些实施方式(下面称为“粉末实施方式”)在步骤(II)中，在A组颗粒引入位置以吸附剂粉末形式将多个A组颗粒的至少一 部分引入流体流；使A组吸附剂粉末的颗粒与流体流一起流动至下游A组颗粒收集位置；和该方法还包括以下步骤(II)(III)在A组颗粒收集位置收集至少一部分的A组吸附剂粉末的颗粒。根据本专利技术包括上述步骤(III)的粉末实施方式的一些特定实施方式，多个A组 吸附剂粉末的颗粒具有基本上相同的组成。按照本专利技术包括上述步骤(III)的方法的一些实施方式，步骤(III)包括使用织 物过滤器粉末收集器、静电除尘器以及它们的组合，收集大部分的A组吸附剂粉末的颗粒。根据本专利技术包括上述步骤(III)的方法的特定实施方式，A组吸附剂粉末的颗粒 的平均粒度为1-200微米。在一些实施方式中为5-100微米，在其他一些实施方式中为5-30 微米。根据本专利技术方法的一些实施方式(下面称为“吸附剂床实施方式”)，在步骤(II) 中，多个A组颗粒的至少一部分形成吸附剂床。在一些特定实施方式中，吸附剂床是填充吸 附剂床。在其他一些特定实施方式中，吸附剂床是流化吸附剂床。在其他一些实特定施方 式中，吸附剂床是填充吸附剂床和流化吸附剂床的组合。根据本专利技术方法的吸附剂床实施方式的一些特定实施方式，吸附剂床中包含的多 个A组颗粒具有基本上相同的组成。根据本专利技术方法的一些实施方式，其中，在步骤(II)中，多个A组颗粒的至少一部 分包含在填充吸附剂床中，包含在填充吸附剂床中的A组颗粒的平均粒度为5-1000微米； 在一些实施方式中为10-200微米，在其他一些实施方式中为10-100微米。根据本专利技术方法的一些实施方式，其中，在步骤(II)中，多个A组颗粒的至少一部 分包含在流化吸附剂床中，包含在流化吸附剂床中的A组颗粒的平均粒度为1-200微米；在 一些实施方式中为1-100微米，在其他一些实施方式中为10-50微米；在其他一些实施方式 中为1-20微米。按照本专利技术方法的一些实施方式(下面称为“吸附剂床-粉末组合实施方式”)在步骤(II)中，多个A组颗粒的一部分包含在吸附剂床中；在步骤(II)中，在A组颗粒引入位置以吸附剂粉末形式将多个A组颗粒的一部分 引入流体流；使A组吸附剂粉末的颗粒与流体流一起流动至下游A组颗粒收集位置；和该方法还包括以下步骤(II)(II)在A组颗粒收集位置收集至少一部分A组吸附剂粉末的颗粒。根据本专利技术方法的吸附剂床_粉末组合实施方式的一些特定实施方式，吸附剂床 是流化吸附剂床。在其他特定实施方式中，吸附剂床是填充吸附剂床。根据本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从流体流中除去Ａｓ、Ｃｄ、Ｈｇ和Ｓｅ中至少一种的方法，该方法包括：（Ⅰ）提供Ａ组吸附剂材料的多个Ａ组颗粒，所述Ａ组吸附剂材料包含：限定多个孔的活性炭基质；硫；和适合促进从流体流中去除Ａｓ、Ｃｄ、Ｈｇ和Ｓｅ中至少一种的添加剂，其中：添加剂分布在整个活性炭基质中；和（Ⅱ）使流体流与Ａ组吸附剂材料的多个Ａ组颗粒接触。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：KP加德卡里，BY约翰逊，匡佩琼，刘安波，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]