[发明专利]气态汞的氧化及捕获

说明书

相关申请的交叉引用

本专利揭示对在2012年10月16日提交的第61/714,382号美国临时专利申请(US Provisional Application 61/714,382)提出优先权要求，其中本说明书据此通过引用将上述临时专利申请之内容全部并入此中。

发明的技术领域

本专利揭示涉及以颗粒氧化剂对汞(例如由煤燃烧产生的烟道废气中运载的汞)进行氧化及捕获。

背景技术

来自燃煤锅炉的烟道废气中含有的汞的氧化态可以是Hg(0)、Hg(I)及/或Hg(II)，而且经常是这三种氧化态的混合。随后汞吸附剂去除烟道废气中的汞的效率取决于所述吸附剂的化学性质及所述吸附剂与所述每一汞氧化态之间的反应性。

阳离子汞已经被提议作为所述金属的一种较为容易从烟道废气中螯合及去除的形式。相应地，人们对于在烟道废气中提供氧化的汞方面已经付出了许多努力。例如，人们曾在煤燃烧之前或在煤燃烧期间将添加剂加入到煤中，以促进汞在锅炉中氧化或在离开锅炉之后氧化，这些添加剂包括(例如)溴化钙及/或氯化钙。其他实例包括将气态氧化剂添加到锅炉下游的烟道废气中。气态氧化剂包括氯(Cl₂)及/或盐酸(HCl)。

在2006年40(18)期“Environmental Science and Technology”(《环境科学与技术》)第5601-5609页的标题为“Survey of Catalysts for Oxidation of Mercury in Flue Gas”(烟道废气中汞的氧化的催化剂研究)的文章中，Presto及Granite评论了催化汞氧化技术，催化汞氧化技术包括：(1)选择性催化还原(SCR)催化剂的应用；(2)飞灰上的“碳基”汞氧化，以及(3)基于金属/金属氧化物的氧化催化剂。选择性催化还原(SCR)催化剂及基于金属/金属氧化物的氧化催化剂都是在一固定床中或在一蜂窝催化剂载体被提供到烟道废气中。所述“碳基”汞氧化依赖飞灰中或飞灰上的通过仔细控制燃烧过程产生的活性碳中心。

先前的技术不能指导或建议一种包括“将一能催化地影响汞的氧化的固体材料注射到烟道废气中及从烟道废气中收集该固体材料”及“将一分别的能吸附或螯合氧化的汞的材料注射到烟道废气中及从烟道废气中收集该分别的材料”的过程。

发明内容

一种汞氧化及捕获过程，包括：提供来自一燃煤锅炉的燃烧废气，所述燃烧废气包括一初始浓度的Hg(0)；将一足量的颗粒汞氧化剂预催化剂注射到所述燃烧废气中；提供一足量的所述颗粒汞氧化预催化剂在所述燃烧废气中的留驻时间，以将所述颗粒汞氧化剂预催化剂转化为一氧化催化剂；提供一足量的所述氧化催化剂在所述燃烧废气中的留驻时间，以在将所述氧化催化剂去除以免其与所述燃烧废气接触之前，将所述所述燃烧废气中至少80％的Hg(0)浓度氧化成为一氧化的汞(例如Hg(I)及/或Hg(II))；将所述氧化催化剂去除以免其与所述燃烧废气接触；将一氧化的汞的吸附剂注射到所述燃烧废气中；以及接着收集一氧化的汞/吸附剂物种。

附图说明

为了更完整地了解本专利揭示，应参阅下述具体实施方式及参看下述附图。

图1为一通过注射本说明书中描述的颗粒汞氧化剂预催化剂(PMOP)及溴化钙而氧化的汞的百分比的比较图。

虽然附图中描绘特定的实施例，但按关于对本专利揭示的目的是在于描述本发明的理解，这些实施例并非意在限制本说明书中描述及图解的发明的范围。

具体实施方式

本说明书中描述的是一种“在汞悬浮于产生自一燃煤锅炉的烟道废气中时将所述汞从Hg(0)氧化成Hg(I)及/或Hg(II)”以及“捕获所述氧化的汞，以从所述烟道废气及锅炉排放物中将汞螯合及去除”的过程。一第一实施例包括：提供来自一燃煤锅炉的燃烧废气，所述燃烧废气包括一初始浓度的Hg(0)；将一足量的颗粒汞氧化剂预催化剂注射(例如混合)到所述燃烧废气中；提供一足量的所述颗粒汞氧化预催化剂在所述燃烧废气中的留驻时间，以将所述颗粒汞氧化剂预催化剂转化为一氧化催化剂；提供一足量的所述氧化催化剂在所述燃烧废气中的留驻时间，以在将所述氧化催化剂去除以免其与所述燃烧废气接触之前，将所述所述燃烧废气中至少80％的Hg(0)浓度氧化成为一氧化的汞(例如Hg(I)及/或Hg(II))；将所述氧化催化剂去除以免其与所述燃烧废气接触，例如通过将所述颗粒收集在一袋滤捕尘室或静电沉淀器中；将一氧化的汞的吸附剂注射到所述燃烧废气中；以及收集一氧化的汞/吸附剂物种。