提供用于减少烟道气料流中的元素汞的方法。该方法包括在氧化区中接收含有元素汞的烟道气料流并使氧化区保持在小于200℃的温度下。在氧化区中，烟道气料流与氧氯化催化剂接触。因此将元素汞氧化以产生在氧化烟道气中的氧化汞。然后将氧化汞从氧化烟道气中除去。
Method and apparatus for oxidation of elemental mercury in flue gas using an oxygen chlorination catalyst
A method for reducing elemental mercury in a flue gas stream is provided. The method includes receiving a flue gas stream containing elemental mercury in the oxidation zone and keeping the oxidation zone at a temperature of less than 200 DEG C. In the oxidation zone, the flue gas stream is contacted with an oxygen chlorination catalyst. It will be oxidized to elemental mercury in flue gas mercury oxidation. And then removed from the flue gas mercury oxidation.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用氧氯化催化剂将烟道气中的元素汞氧化的方法和设备优先权陈述本申请要求2011年6月30日提交的美国申请N0.13/174，190的优先权，通过引用将其全部内容并入本文中。专利
本专利技术一般性地涉及用于加工烟道气的方法和设备，更特别地，涉及用于降低烟道气中的元素汞的方法和设备。专利技术背景燃煤发电装置为有害空气污染物的显著来源。尽管砷、铬、铅和镍构成从煤发电站释放的可观有害空气污染物，元素汞比这些其它污染物的毒性从数量级上高得多。另外，煤目前以非常大的体积燃烧以发电。因此，煤燃烧为汞空气排放的最大单一人为来源。在从燃煤发电装置排放到环境中以后，元素汞通常沉降于湖和河中并沿着食物链向上从微生物移动至人类消耗的较大鱼和贝类中。已知汞消耗削弱胎儿、婴儿和幼儿的神经发展。因此，世界卫生组织和联合国环境规划署现在认识到汞是对人类健康和环境的全球威胁。响应于增长的汞污染威胁，加拿大在2000年签署了关于汞排放的限制。然后，联合国环境规划署形成了全球汞伙伴关系以通过使向环境中的全球人为汞释放最小化以及如果可行的话最终消除而保护人类健康和全球环境以防汞及其化合物的释放。美国环境保护局现在设立了关于由燃煤和燃油发电装置的未来汞排放的限制。目前，主要的元素汞脱除模式包括将溴处理的粉状活性碳注入烟道气料流中以吸附汞，随后在颗粒收集器中除去。可选方法包括改进现有选择性催化还原(SCR)装置以在使元素汞的氧化最大化的条件下运行，其后在烟道气脱硫(FGD)装置中将它除去。然而，这类SCR条件通常产生提高的三氧化硫形成，三氧化硫是主要污染物和酸雨中的主要试剂。因此，理想的是提供用于在安全条件下降低烟道气中的元素汞的方法和设备。另夕卜，理想的是提供从烟道气中减少汞而不形成其它污染物的方法和设备。此外，本专利技术的其它理想特征和特性从随后的专利技术详述和所附权利要求书连同附图和该专利技术背景获悉。专利技术概述提供用于从烟道气料流中减少元素汞的方法和设备。根据一个实施方案，该方法包括在氧化区中接收含有元素汞的烟道气料流并将氧化区保持在小于200°c的温度下。在氧化区中，烟道气料流与氧氯化催化剂接触，所述催化剂催化由烟道气中所含的氯化氢形成氯气。其后，将元素汞通过氯气氧化以产生在烟道气料流中的氧化汞。然后在烟道气脱硫(FGD)装置中将氧化汞从烟道气料流中除去。在另一实施方案中，从烟道气料流中减少元素汞的方法包括提供具有入口和出口且限定氧化区的催化氧化室。另外，该方法将氧氯化催化剂置于氧化区中并将氧化区保持在小于200°C的温度下。将含有氯化氢气体和元素汞蒸气的烟道气料流通过室的入口供入氧化区中。在氧化区中，烟道气料流与氧氯化催化剂接触。根据该实施方案，将元素汞氧化以产生在氧化的烟道气中的氧化汞。然后将氧化的烟道气通过出口从室中除去。根据另一实施方案的用于减少烟道气料流中的元素汞的设备包含配置以接收含有元素汞的烟道气料流的催化氧化室入口。该设备进一步包含保持在小于200°C的温度下的用于接收氧氯化催化剂的氧化区，配置其以在烟道气料流与氧氯化催化剂接触时将元素汞氧化以产生在氧化烟道气中的氧化汞。另外，设备具有配置以将氧化汞和氧化烟道气从氧化区中除去的催化氧化室出口。附图简述在下文中连同以下附图描述本专利技术，其中类似的数字表示类似的元件，且其中:图1为根据一个典型实施方案的用于减少烟道气料流中的元素汞的设备的示意性描述；和图2为根据另一典型实施方案的用于减少烟道气料流中的元素汞的设备的示意性描述。专利技术详述以下专利技术详述在性质上仅为示例性的且不意欲限制本专利技术或申请以及专利技术的用途。此外，不意欲受前述专利技术背景或以下专利技术详述中提出的任何理论束缚。本文提供使用氧氯化催化剂减少烟道气中的元素汞的方法和设备。将氧氯化催化剂置于氧化区中并用于通过两种不同的机制除去元素汞。第一，当含有元素汞的烟道气在氧化区中接触氧氯化催化剂时，催化剂导致氧化反应，从而将一部分元素汞转化成氧化汞。然后可将高水溶性氧化汞用湿洗涤器或类似装置从烟道气中除去。第二，烟道气中的一部分元素汞在氧化区中被吸附在氧氯化催化剂的表面上。可将该吸附的汞机械地从催化剂中除去并安全地消除。为使由烟道气中的二氧化硫形成三氧化硫最小化，将氧化区保持在小于200°C的温度下。因此，元素汞消除方法与较高温度操作相比降低三氧化硫的形成至少50%。根据一个典型实施方案，图1为用于减少由工业废料来源14产生的工业废料流12如烟道气中的元素汞的设备10的示意性阐述。通常，烟道气12由煤、油或其它化石燃料的燃烧产生并含有元素汞、氧化汞、氮氧化物、二氧化硫、颗粒物质如飞灰，和氯化氢气体以及其它组分。如图1所示，将由工业废料来源14产生的烟道气12供入选择性催化还原单元16中。就该典型实施方案而言，选择性催化还原单元16将烟道气12中的氮氧化物(NOx)还原并认为可产生还原的烟道气20。在一个实施方案中，典型的选择性催化还原单元16在300-4000C的高温下运行。如所示，选择性催化还原单元16中可将气体还原剂21如无水氨、氨水或脲加入烟道气12中。在选择性催化还原单元16内将氮氧化物、还原剂21和氧气在催化剂作用下转化成氮气和水。优选通过选择性催化还原单元16将烟道气12中的氮氧化物含量降低至少90%。将还原的烟道气20供入颗粒收集器22如袋式集尘室、静电沉降器、惯性分离器、织物过滤器或其它已知装置中。在颗粒收集器22中，将颗粒物质24如飞灰以及吸附在颗粒物质24上的污染物或毒素从还原的烟道气20中除去，产生烟道气料流26。在离开颗粒收集器22以后，将烟道气料流26通过入口 30引入催化氧化室28中。如所示，催化氧化室28限定氧化区32。优选将烟道气料流26、催化氧化室28和氧化区32保持在不超过200°C的温度下。更优选将烟道气料流26、催化氧化室28和氧化区32保持在140-160°C的温度下。最优选将烟道气料流26、催化氧化室28和氧化区32保持在150°C的温度下。在所述实施方案中，不需要加热器或换热器以保持所需的温度，因为烟道气料流26在进入催化氧化室28中时会从其在选择性催化还原单元16中的高温降至150°C。在图1中，将氧氯化催化剂34置于氧化区32中。就该典型实施方案而言，氧氯化催化剂34为铜基的。更特别地，氧氯化催化剂34包含沉积于氧化铝上的氯化铜、氯化镁和氯化钾。作为选择或者另外，氧氯化催化剂可包含其它氯化物，例如氯化镧(III) (LaCl3)。在一个典型实施方案中，氧氯化催化剂包含6.0%氯化铜、1.7%氯化镁和0.5%氯化钾。如图1所示，氧氯化催化剂34以颗粒填充床或者以整块或蜂窝形式置于固定床配置中，但可使用移动床或其它配置。在某些实施方案中，蜂窝形式的催化剂34具有每英寸4个通道以使每单位体积的表面积最佳。一般而言，氧氯化反应为:Hg°+2HCl+0.502 — HgCl2+H20由于烟道气料流26含有氯化氢气体和氧气，烟道气料流26在氧化区32中与氧氯化催化剂34的接触引发氧氯化反应。因此，形成氯气和水。元素汞与通过氧氯化反应提供的氯气和氯化物气体之间的其它反应导致一部分元素汞氧化成氧化汞的形式，例如氯化汞(HgCl2),高度可溶于水中的氧化汞盐。在某些实施方案中，可将在汞氧化中为活性的第二催化剂本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于减少烟道气料流(26)中的元素汞的方法，所述方法包括：在氧化区(32)中接收含有元素汞的烟道气料流；将氧化区保持在小于200℃的温度下；使烟道气料流在氧化区中与氧氯化催化剂(34)接触；将烟道气料流中的元素汞氧化以产生在氧化烟道气(42)中的氧化汞；和将氧化汞从氧化烟道气中除去。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.30 US 13/174,1901.用于减少烟道气料流(26)中的元素汞的方法，所述方法包括: 在氧化区(32)中接收含有元素汞的烟道气料流； 将氧化区保持在小于200°C的温度下； 使烟道气料流在氧化区中与氧氯化催化剂(34)接触； 将烟道气料流中的元素汞氧化以产生在氧化烟道气(42)中的氧化汞；和 将氧化汞从氧化烟道气中除去。2.根据权利要求1的方法，其中在氧化步骤期间，将氯化氢气体转化成氯气且氯气将元素汞氧化，其中氯化氢气体在烟道气料流内提供。3.根据权利要求1的方法，其中氧氯化催化剂为铜基的。4.根据权利要求3的方法，其中氧氯化催化剂包含沉积于氧化铝上的氯化铜、氯化镁和氯化钾。5.根据权利要求4的方法，其中氧氯化催化剂包含6.0%氯化铜、1.7%氯化镁和0.5%氯化钾。6.根据权利要求5的方法，其中将氧化区保持在150°C的温度下。7.根据权利要求6的方法，其进一步包括: 将烟道气中的氮氧化物还原以产生还原烟道气(20)； 将颗粒物质(24)从还原烟...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·T·沙尔，R·L·贝达德，
申请(专利权)人：环球油品公司，
类型：
国别省市：
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