[发明专利]一种汞的催化氧化脱除方法与装置

说明书

技术领域

本发明属于烟气净化技术领域，更具体地，涉及一种汞的催化氧化脱除方法与装置。

背景技术

近年来，由于汞污染所引起的各种全球性问题已受到世界的关注。化石燃料、金矿开采、金属冶炼和水泥生产等是中国汞排放最主要的几个来源。烟气中排放的痕量元素汞在燃煤烟气中的浓度尽管很低（处于ppm的数量级），但由于我国煤炭的高消耗量和痕量元素的富集特性，释放到大气中的汞对环境和人类健康造成了严重危害，成为全球关注的重金属污染物之一，对汞的控制势在必行。2013年1月19日，通过了由联合国环境规划署召开的旨在全球范围内控制和减少汞排放的国际公约--《水俣公约》，就具体限排范围做出详细规定，以减少汞对环境和人类健康造成的损害。

汞的主要存在形式以单质汞为主，单质汞熔点低、易挥发且难溶于水、在大气中停留时间长，是脱汞的重点和难点。因煤种不同，微量元素种类、含量与化学形式差异很大，单质汞在煤转化过程中的迁移规律错综复杂，认识程度较低，捕获方法也很少。现在燃煤电厂中一般通过混煤或在煤中掺杂其他氧化剂以及ESP，SCR等设备可以脱除烟气中部分的汞，已经研究利用一些活性炭类，钙基类物质，金属或者金属氧化物等催化剂等对汞进行脱除，但是还没有一种成熟的可普遍推广应用的脱汞技术。而已投入商业应用的活性炭类吸附剂价格昂贵，制约了其在脱汞领域的应用；虽然贵金属催化剂在低温条件下可以促进汞的氧化，但是其成本较高很难被工业界采用，所以寻求一种更合理的吸附剂是当务之急。

发明内容

本发明的目的是提供一种汞的催化氧化脱除方法与装置，以氧化铁为吸附剂，利用气体H2S，来捕获微量元素汞。不但效率高，成本比较低，而且简单，便于回收，不会产生二次污染。实验简单易操作，温度反应过程温度低，消耗低，H2S虽然可能过多，但是易吸收，不会造成二次污染。对于煤燃烧烟气的净化及大气中微量元素汞的污染控制具有重要意义。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种汞的催化氧化脱除方法，在温度范围80-180℃内，将单质汞气体和H2S气体通入到反应器中的γ-Fe2O3和/或α-Fe2O3固体吸附剂上。。

优选地，在温度为80℃时，将单质汞气体和H2S气体通入到反应器中的γ-Fe₂O₃吸附剂上。

优选地，在温度为130℃时，将单质汞气体和H2S气体通入到反应器中的γ-Fe₂O₃吸附剂上。

优选地，在温度为180℃时，将单质汞气体和H2S气体通入到反应器中的γ-Fe₂O₃吸附剂上。

优选地，在温度为80℃时，将单质汞气体和H2S气体通入到反应器中的α-Fe₂O₃吸附剂上。

优选地，在温度为130℃时，将单质汞气体和H2S气体通入到反应器中的α-Fe₂O₃吸附剂上。

优选地，在温度为180℃时，将单质汞气体和H2S气体通入到反应器中的α-Fe₂O₃吸附剂上。

优选地，所述单质汞气体的浓度50ug/m³，所述H₂S气体的浓度为400ppm。

按照本发明的另一方面，提供了一种汞的催化氧化脱除装置，包括配气装置、反应装置和吸收装置，其中：所述配气装置用于产生H₂S气体；所述反应装置中放置有γ-Fe₂O₃和/或α-Fe₂O₃固体吸附剂，用于当单质汞和所述配气装置产生的H₂S气体的混合输入所述反应装置时，利用γ-Fe₂O₃和/或α-Fe₂O₃固体吸附剂与单质汞和H₂S发生化学反应，将单质汞脱除；所述吸收装置，用于吸收所述反应装置输出的多余的H₂S气体。

优选地，所述H₂S气体的浓度为400ppm，所述吸收装置中有NaOH溶液。

总体而言，本发明具有以下优点：

（1）吸附剂为氧化铁，材料简单易得，对环境环保无二次污染。

（2）吸附剂为氧化铁，具有磁性，易回收。

（3）吸附剂具有较高的吸附能力，长时间反应后仍有较高的脱汞效率。