从气体中除去重金属的方法技术

在从流体流特别是由煤产生的合成气（ｓｙｎ－ｇａｓ）流中除去重金属例如汞的过程中，发现如果吸收剂被硫化，则被硫化的含钯吸收剂借助汞吸收容量能够给出改善的结果。

【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金属方面的改进。更具体地说，其涉及到从生产气fl^荒(process gas streams)中除去重金属，尤其是汞，以及例如砷和硒的金属， 并且也有可能是镉，以减少他们对下游气体处理的影响和它们最终向环境中的 排放。来自于例如燃煤发电厂的燃烧气体，可能是向环境中排放重金属的一个重 要来源。类似地，来自火葬场的气体可能含有来自牙齿填充物的荥释放，以及 可能的其他重金属。金属释放的其他来源包括水泥窑、氯碱池(chlor-alkali cells) 以及自流井黄金开爽artesianal gold-mining)。需要有效的技术以允许从富氧的气 体流例如直接排放入大气中的化石燃料燃烧气体中除去这些重金属这一认识， 正在快速增长。除了/Ai:接排放的氧化气体流中除去这些重金属之外，将他们从生产气体流中除去的要求同样在增加，在生产气体流中重金属的存在例如可能对随后的 下游过程是有害的，尤其是对涉及气体流组合物的催化变化或者是使用气体流 用于产生能量的那些而言。例如，目前在美国，由于进口油价的上涨，供应量 巨大的煤炭ffi51煤气化过程产生富氢的燃料气体(或者合成气(syn-gas))的潜在 用途受到的关注正在增加。煤炭以不同比例含有有毒重金属，廉价地和有效地 /AM寻燃料气体中将这些金属除去的能力将具有巨大的经济利益。然而，在上述的燃烧和燃料气体中遇到的条件在技术上是具有挑战性的。 在煤燃烧气体流的情况下，例如，其包括大量的飞灰(flyash)，存在有毒金属例 如汞和砷以及有毒气体例如硫和氮的氧化物，潜在的腐蚀性卤化物物种，都在 大气压力下以巨大气体体积存在。在煤炭气化衍生的燃料气体的情况下，例如， 气体在高温例如〉70(TC和高压例如最高达到70-80bar离开气化器。现有技术， 例如应用于美国工厂中的技术，要求将气体冷却至接近环境温度以通过吸附到 碳床上除去有毒金属如汞。然后，下游加工过程可能要求再次加热该经净化的 气体。以前已经评估，将有毒金属在升高的温度下从燃料气体流中除去的能力 可导致大约3%的工厂能量效率改进，这是由于将气体冷却以允许实施一些除去3重金属的方法在热力学方面是不理想的。美国能源部国家能源技术实验室已经发现，USP7,033，419，使用包含贵金属 的吸收剂可以从燃料气体除去汞。然而，在可以开发商业规模的汞吸收剂之前， 仍然存在需要克服的技术挑战。US4,814,152 (MobilOilCorp)公开了一种使用惰性载体从气体中除去汞的 方法，该惰性载体含有至少约5wt。/。的元素硫和催化剂(其可以是铂或钯)，该 催化剂在不高于17(TC的温度催化以下可逆反应2Hg+S2=2HgS。USP5,601,701 (InstitutFrancaisduPetrole)公开了《MI催化剂床和汞滞留床 而从碳氢化合物级分中除去汞。该催化剂可以是被部分硫化的负载金属，伏选 为镍或者镍与钯的结合恢association)。如果钯存在，那么其不应超过该催化剂 的0.2%。该催化过程在120-250。C的温度下进行。在所述催化剂床之后的所述 汞滞留床合适地由硫化铜、二氯化锡或碘酸钾组成。本专利技术提供了在高于约20(TC的温度，在一定的温度和压力范围减少源自生 产过程的气体流(process-derived gas streams)中的重金属水平的方法，特别是在高 温缺氧(oxygen-deficient)的气体流中，和最特别是在对于应用于源自气化的燃料 气体流中而言理想的温度范围内。据信该方法會^多在最高约40(TC的温度实施。 本专利技术的方法包括使气体通过吸收剂材料，其特征在于该吸收剂是被硫化的含 钯吸收剂(sulphided palladium-containing absorbent),并且优选是被预硫化的吸收 齐U。该吸收齐M，是沉积于载体上的钯，钯的负载量为大于约1.5wt。/。，适宜地 为约2wt。/。。对于在氧化铝上具有5wt。/。和10wt。/。Pd的负载吸收剂，i(验己经获 得成功。所述试验已经显示被除去的汞的数量是随着钯负载量的增加而增加的， 但是对于在氧化铝上的2wt%Pd， Hg:Pd的比率最高。然而，已经意识到非负载 的钯材料，例如粉末、海绵状物(sponges)或者纱网(gauzes)也都可以用于实施本 专利技术。初期逸验，其对比所述被硫化的吸收齐U与钯吸收齐啲其他可能的离子形式， 例如使用沉积于氧化铝上的氯化钯形成吸收剂，并没有显示出与硫化相同的结 果，但是这样的试验仍在继续。进一步地，在使用之前还原所述吸收剂的预处 理步骤，并没有弓胞吸收的汞的量的任何增加。初期试验表明一旦硫化汞吸收活性并没有发生变化，但是吸收的汞的容量增加。用于本专利技术的吸收剂除了硫化之外可以经过处理以便改善性能。将要考虑 的一种预处理是在氯化汞溶液中对该吸着剂进行预洗涤，其可以提高汞齐化率(rates of amalgamation)。依照本专利技术，优选的吸收剂是基本上只含有钯的，但是这并不排除添加其 他的组分，无论是金属的还是非金属的。本专利技术也提供了重金属吸收设备，包括用于输送高温气体的管道装置，和 设置在管道内的吸收剂材料，其特征在于该吸收剂包括被硫化的钯吸收剂，并 且tM包括被预硫化的钯吸收剂。优选的，所述吸收剂包括沉积于载体，尤其是氧化铝粒子上的钯。初期试 验已经表明Y和a氧化铝以及沸石ZSM-5适用于本专利技术，并且预期在特定的气 态环境中稳定的其他载体材料，例如典型地用于在催化应用中承载活性金属相 的那些，也将是适合的。这些载体可以包括，单独地或者组合地，二氧化硅， 二氧化钛，氧化锆，铝硅酸盐，氧化忆以及非活性的碳-S^"料。预期更合适的 载懒各是还具有中等到高表面面积的那些。已设想所述吸收剂材料可以以多种物理形式使用以纯化被污染的气体流。 所述吸收剂可以构成整个吸收系统或者可以进一步地负载在惰性基体上例如整 块载体(monolithic support)或者负载在典型地应用于固定床系统设计中的珠 (beads)、颗粒(pellete)或者环上。将所述吸收剂盖覆在这些惰性载体上可以采用 各种本身已知的方法 行，并且将提供以下益处降低吸收剂体系的成本以 及使得可以对例如压降和穿过吸收床的热梯度的因素进行改变。4，的是在载 体上负载所述吸收剂，并且因此tfc^用钯前体如硝酸盐的水溶液浸渍所需载体， 并在^^燥后烧制产物。预计具有还原步骤的合适前体例如硫酸钯的沉积可提供 得至1」硫化钯吸收剂的简单的可 径，并且这是i伐爐行实施的。在大多数的源自化石燃料的气体流中，都存在硫。因此，在化学还原性质 的气体流中或在其中例如存在硫化氢的气体流中，可以预期一定数量的原位硫 化。然而，很多工厂，即使不是大多数工厂，具有除硫阶段，如果汞除去吸收 是被设置在上述的除硫阶段之后，那么硫的浓度就可能太低以至于无法进行显 著的原位硫化。目前认为在将吸收剂弓l入被污染的气体流中之前在分离的预硫化步骤中处理吸收剂是有益的。该预硫化步骤的作用被认为是在吸收剂材料内产生"Pd-S"楷S，并且特别地已经检测到结晶Pd4S相。相应地，本专利技术进一步地提供从高温气体中吸收重金属，尤其是汞的方法， 包括f顿含本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减少高温气体的重金属含量的方法，包括使该高温气体流通过吸收剂，其特征在于该吸收剂是被硫化的含钯吸收剂，以金属计含有大于约１．５ｗｔ％的钯。

【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：HGC哈米尔顿，S普尔斯顿，
申请(专利权)人：约翰逊马西有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]