[发明专利]一种用于脱除煤气中单质汞的吸附剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于煤气净化技术领域，涉及煤气中单质汞的脱除净化，具体是一种用于脱除煤 气中单质汞的吸附剂及其制备方法。

背景技术

我国是能源消耗大国，煤炭在一次能源结构中占70％左右，且我国以煤为主的能源结构 在今后相当长时期内不会改变，预计到2050年煤炭的利用仍将占50％以上。汞是煤中含有的 痕量重金属元素之一，在煤炭利用过程中会从煤中释放出来，能够飘浮在空气中长途迁移， 并可通过食物链进入人体，由于其毒性及生物累积性，会对生态环境和人体健康产生严重危 害。全球每年排放到大气中的汞约为5000吨，其中4000吨是由人类活动造成的。联合国环境 规划署的调查结果表明，煤炭的利用是最大的人为汞排放污染源。煤炭利用过程中的汞污染 控制，已受到世界各国的普遍重视。

煤气化是清洁、高效利用煤炭的重要途径，也是目前应用最为广泛的洁净煤技术。煤气 的应用领域非常广泛。煤气化过程中，煤中的Hg会大部分以气态Hg⁰和Hg²⁺化合物的形式释 放进入气相。煤气中的Hg在煤气的后续利用过程中会对管道、设备、催化剂以及生态环境和 人体健康造成危害，因此必须在粗煤气使用之前将其净化脱除。煤气脱除Hg已成为煤炭清洁 利用的重要课题之一，引起人们的广泛关注。

煤气中Hg的形态受煤气化过程中反应气氛的影响较大，主要以气态的Hg⁰和Hg²⁺化合物 的形式存在。Hg²⁺易溶于水，可以较容易地进行脱除。Hg⁰约占气态Hg的40-60％，由于其挥 发性高且难溶于水，难以被现有的煤气净化装置脱除，因而成为煤气中Hg净化脱除的难点和 重点。

目前，人们对煤气化过程中Hg的释放研究较多，但对于煤气脱除Hg技术的研发还处于起 始阶段，还缺乏有效的脱除方法，尚未形成经济有效的控制技术。对于煤气中Hg的脱除技术 的研发，还主要是借鉴燃煤烟气脱除Hg技术，目前研究较多的是吸附剂吸附法。

吸附剂吸附法主要是采用吸附剂吸附烟/煤气中的气态Hg⁰和Hg²⁺，使它们富集于吸附剂 上成为吸附态Hg，然后经除尘装置捕获，以达到烟/煤气脱Hg的目的。活性炭是目前研究和 使用最广泛的吸附剂，利用向烟气中喷入粉末状活性炭脱除Hg的方法已经开始应用到工业 中。活性炭对Hg的脱除主要是靠物理吸附，受烟气温度及成分的影响很大。运用化学方法对 活性炭进行改性，可增强其对Hg的吸附能力。活性炭喷射技术的实际应用仍有一些问题必须 解决：活性炭与烟气的接触时间短、活性炭利用率低、消耗量大，成本很高。美国环保署(EPA) 和美国能源部(DOE)的估算结果表明：如采用活性炭喷射方式脱除燃煤烟气中的Hg，每脱 除1镑Hg需耗资2.5-7万美元。鉴于利用活性炭脱除Hg的费用过高，研究人员开始研发新型、 价格低廉的吸附剂。

近年来的研究发现，金属氧化物及负载的金属氧化物具有脱除煤气中Hg的活性。Wu等研 究了Fe₂O₃吸附剂对煤气中Hg⁰的脱除(S.Wu，M.Uddin，E.Sasaoka，Characteristicsofthe removalofmercuryvaporincoalderivedfuelgasoverironoxidesorbents.Fuel85(2006) 213-218.)，发现Hg⁰可与H₂S在吸附剂上反应生成HgS，但该吸附剂只能在较低温度60-100℃ 下保持较好的脱除Hg⁰效果。中国专利CN102430383B公开了一种负载Fe、Zn和/或Pd的氧化 物的y-Al₂O₃吸附剂，该吸附剂可同时脱除中温煤气中H₂S和Hg，煤气中H₂S的脱除率最高可达 90％以上，Hg的最佳脱除效率可达到60％以上。

发明内容

本发明的目的是针对现有煤气汞污染控制技术的缺乏与不足，提供一种成本低廉、制备 简单、可高效脱除煤气中Hg⁰的Fe₂O₃/炭质载体吸附剂。