氣態汞的氧化及捕獲制造技術

本說明書中描述的是一種用于將來自一燃煤鍋爐的燃燒廢氣的氣態汞Hg(0)氧化的過程。所述過程包括將一顆粒汞氧化劑預催化劑注射到所述燃燒廢氣中。所述過程進一步包括將所述燃燒廢氣中的Hg(0)氧化為選擇自包括Hg(I)及Hg(II)的組合的一種氧化的汞，以及注射一汞吸附劑與所述氧化的汞Hg(II)混合，以形成一氧化的汞/吸附劑物種。接著可以使用標準粉末捕獲技術從所述燃燒(煙道)廢氣中收集所述氧化的汞/吸附劑物種。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】【專利說明】氣態汞的氧化及捕獲相關申請的交叉引用本專利揭示對在2012年10月16日提交的第61/714，382號美國臨時專利申請(US Provis1nal Applicat1n 61/714，382)提出優先權要求，其中本說明書據此通過引用將上述臨時專利申請之內容全部并入此中。專利技術的
本專利揭示涉及以顆粒氧化劑對汞(例如由煤燃燒產生的煙道廢氣中運載的汞)進行氧化及捕獲。
技術介紹
來自燃煤鍋爐的煙道廢氣中含有的汞的氧化態可以是Hg(O)、Hg⑴及/或Hg(II)，而且經常是這三種氧化態的混合。隨后汞吸附劑去除煙道廢氣中的汞的效率取決于所述吸附劑的化學性質及所述吸附劑與所述每一汞氧化態之間的反應性。陽離子汞已經被提議作為所述金屬的一種較為容易從煙道廢氣中螯合及去除的形式。相應地，人們對于在煙道廢氣中提供氧化的汞方面已經付出了許多努力。例如，人們曾在煤燃燒之前或在煤燃燒期間將添加劑加入到煤中，以促進汞在鍋爐中氧化或在離開鍋爐之后氧化，這些添加劑包括(例如)溴化鈣及/或氯化鈣。其他實例包括將氣態氧化劑添加到鍋爐下游的煙道廢氣中。氣態氧化劑包括氯(Cl2)及/或鹽酸(HCl)。在2OO6 年 4O (I8)期“Environmental Science and Technology”(《環境科學與技術》)第 5601-5609 頁的標題為 “Survey of Catalysts for Oxidat1n of Mercury inFlue Gas”(煙道廢氣中未的氧化的催化劑研宄)的文章中，Presto及Granite評論了催化汞氧化技術，催化汞氧化技術包括:(I)選擇性催化還原(SCR)催化劑的應用；(2)飛灰上的“碳基”汞氧化，以及(3)基于金屬/金屬氧化物的氧化催化劑。選擇性催化還原(SCR)催化劑及基于金屬/金屬氧化物的氧化催化劑都是在一固定床中或在一蜂窩催化劑載體被提供到煙道廢氣中。所述“碳基”汞氧化依賴飛灰中或飛灰上的通過仔細控制燃燒過程產生的活性碳中心。先前的技術不能指導或建議一種包括“將一能催化地影響汞的氧化的固體材料注射到煙道廢氣中及從煙道廢氣中收集該固體材料”及“將一分別的能吸附或螯合氧化的汞的材料注射到煙道廢氣中及從煙道廢氣中收集該分別的材料”的過程。
技術實現思路
一種汞氧化及捕獲過程，包括:提供來自一燃煤鍋爐的燃燒廢氣，所述燃燒廢氣包括一初始濃度的Hg(O);將一足量的顆粒汞氧化劑預催化劑注射到所述燃燒廢氣中；提供一足量的所述顆粒汞氧化預催化劑在所述燃燒廢氣中的留駐時間，以將所述顆粒汞氧化劑預催化劑轉化為一氧化催化劑；提供一足量的所述氧化催化劑在所述燃燒廢氣中的留駐時間，以在將所述氧化催化劑去除以免其與所述燃燒廢氣接觸之前，將所述所述燃燒廢氣中至少80%的Hg(O)濃度氧化成為一氧化的汞(例如Hg⑴及/或Hg(II));將所述氧化催化劑去除以免其與所述燃燒廢氣接觸；將一氧化的汞的吸附劑注射到所述燃燒廢氣中；以及接著收集一氧化的汞/吸附劑物種。【附圖說明】為了更完整地了解本專利揭示，應參閱下述【具體實施方式】及參看下述附圖。圖1為一通過注射本說明書中描述的顆粒汞氧化劑預催化劑(PMOP)及溴化鈣而氧化的汞的百分比的比較圖。雖然附圖中描繪特定的實施例，但按關于對本專利揭示的目的是在于描述本專利技術的理解，這些實施例并非意在限制本說明書中描述及圖解的專利技術的范圍。【具體實施方式】本說明書中描述的是一種“在汞懸浮于產生自一燃煤鍋爐的煙道廢氣中時將所述汞從Hg(O)氧化成Hg(I)及/或Hg(II) ”以及“捕獲所述氧化的汞，以從所述煙道廢氣及鍋爐排放物中將汞螯合及去除”的過程。一第一實施例包括:提供來自一燃煤鍋爐的燃燒廢氣，所述燃燒廢氣包括一初始濃度的Hg(O);將一足量的顆粒汞氧化劑預催化劑注射(例如混合)到所述燃燒廢氣中；提供一足量的所述顆粒汞氧化預催化劑在所述燃燒廢氣中的留駐時間，以將所述顆粒汞氧化劑預催化劑轉化為一氧化催化劑；提供一足量的所述氧化催化劑在所述燃燒廢氣中的留駐時間，以在將所述氧化催化劑去除以免其與所述燃燒廢氣接觸之前，將所述所述燃燒廢氣中至少80%的Hg(O)濃度氧化成為一氧化的汞(例如Hg(I)及/或Hg (II));將所述氧化催化劑去除以免其與所述燃燒廢氣接觸，例如通過將所述顆粒收集在一袋濾捕塵室或靜電沉淀器中；將一氧化的汞的吸附劑注射到所述燃燒廢氣中；以及收集一氧化的汞/吸附劑物種。本說明書中使用了許多不同術語來區分添加到煙道廢氣中的多種成分、由煙道廢氣運載的多種成分以及收集自煙道廢氣的多種成分。例如，在本說明書中，術語“顆粒汞氧化劑預催化劑”指的是一種可以運載至或注射到煙道廢氣(燃燒廢氣)中的人工制造固體材料。根據暗示在氧化之前有一短暫誘導期的數據，假定所述預催化劑不是汞氧化的催化循環中的活性氧化催化劑。更確切地說，所述材料是一預催化劑，如本領域中所理解的術語“預催化劑”所指者。術語“氧化催化劑”指的是由所述預催化劑與一反應物在燃燒廢氣中發生的引發反應或激活反應形成的顆粒材料(例如汞、酸或其組合物)。本說明書中描述的過程進一步要求一氧化的汞的吸附劑，氧化的汞的吸附劑指的是一種添加到燃燒廢氣的、比吸附(互相作用、吸收、收集、保留)還原的汞(即Hg(O))更優先吸附(互相作用、吸收、收集、保留)氧化的汞的材料。由所述氧化的汞的吸附劑進行的對氧化的汞的吸附所得產物，在本說明書中稱為“氧化的汞/吸附劑物種”。值得注意的是，所述氧化的汞/吸附劑物種的結構及成分取決于所收集的氧化的汞的量以及所述吸附劑的成分。另一實施例為一種從一煙道廢氣中收集汞的過程，所述過程包括:提供來自一燃煤鍋爐的燃燒廢氣，所述燃燒廢氣包括一初始濃度的Hg(O);將一顆粒汞氧化劑預催化劑注射到所述燃燒廢氣中；將所述燃燒廢氣中的Hg(O)氧化為選擇自包括Hg(I)、Hg(II)及兩者之混合物的組合的一種氧化的汞；將所述氧化的汞及一氧化的汞的吸附劑混合，以形成一氧化的汞/吸附劑物種；以及一齊收集或分別地收集所述氧化催化劑及所述氧化的汞/吸附劑物種。在前述的實施例的一個例子中，所述顆粒汞氧化劑預催化劑與所述氧化的汞的吸附劑混合。所述顆粒汞氧化劑預催化劑與所述氧化的汞的吸附劑的混合可以在煙道廢氣(即燃燒廢氣)中發生，也可以在所述材料被注射到煙道廢氣(即燃燒廢氣)中之前發生。在一個過程中，所述顆粒汞氧化劑預催化劑及所述氧化的汞的吸附劑可以一齊注射到燃燒廢氣中。更確切地說，所述材料在被注射到煙道廢氣(燃燒廢氣)中之前混合。所述混合可以在一混合器中進行或在一注射噴嘴中進行。在所述過程的另一例子匯總，所述材料可以在煙道廢氣流動的同一直線上注射，所述顆粒汞氧化劑預催化劑可以在所述氧化的汞的吸附劑的上游注射，或所述氧化的汞的吸附劑可以在所述顆粒汞氧化劑預催化劑的注射位置的上游注射。在一個優選例子中，所述氧化催化劑及所述氧化的汞的吸附劑都是在一固體物料收集裝置之前由煙道廢氣運載。前述的實施例中描述的過程可以進一步包括從煙道廢氣中收集固體。在一個例子中，所述過程可以包括從煙道廢氣中收集飛灰。優選地，所述過程包括收集所述氧化催化劑與所述氧化的汞/吸附劑物種的混合物。更確切地說，所述氧化催化劑及所述氧化的汞/吸附本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種汞氧化及捕獲過程，包括：提供來自一燃煤鍋爐的燃燒廢氣，所述燃燒廢氣包括一初始濃度的Hg(0)；將所述燃燒廢氣(CG)與一足量的顆粒汞氧化劑預催化劑(PMOP)混合，從而形成一“燃燒廢氣/顆粒汞氧化劑預催化劑”(CG/PMOP)混合物；提供一足量的所述顆粒汞氧化預催化劑(PMOP)在所述“燃燒廢氣/顆粒汞氧化劑預催化劑”(CG/PMOP)混合物中的留駐時間，以將所述顆粒汞氧化劑預催化劑(PMOP)轉化為一氧化催化劑(OC)，從而形成一“燃燒廢氣/氧化催化劑”(CG/OC)混合物；提供一足量的所述氧化催化劑(OC)在所述“燃燒廢氣/氧化催化劑”(CG/OC)混合物中的留駐時間，以在將所述氧化催化劑(OC)及所述燃燒廢氣(CG)分離之前，將所述“燃燒廢氣/氧化催化劑”(CG/OC)混合物中至少80％的Hg(0)濃度氧化成為一氧化的汞；將所述氧化催化劑(OC)及所述燃燒廢氣(CG)分離；將一氧化的汞的吸附劑注射到所述燃燒廢氣(CG)中；以及收集一氧化的汞/吸附劑物種。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：J·R·巴茨，M·A·盧卡雷利，
申請(專利權)人：諾文達集團公司，
類型：發明
國別省市：美國;US