專利名稱：一種用于燃煤煙氣汞脫除的氧化性吸附劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及一種用于燃煤煙氣污染控制，去除煙氣中重金屬污染物汞的吸附劑。
背景技術(shù)：
汞及其化合物是一種重要的環(huán)境污染物，它威脅人的生命及中樞神經(jīng)系統(tǒng)，具有明顯的毒性。汞極易因人類活動(dòng)或自然源釋放進(jìn)入環(huán)境，并且在環(huán)境中其長(zhǎng)期存在。汞能夠通過食物鏈遷移，并在生物體內(nèi)累積；并且通過多種環(huán)境循環(huán)，能在不同的地區(qū)之間遷移。 有研究顯示，大氣汞沉降是造成汞大面積污染和遷移的重要途徑，因此抑制汞向大氣中的排放是控制汞污染的重要途徑。據(jù)估計(jì)，每年全球大氣汞排放大約5000噸，而中國的汞排放量超過650噸，其中因燃煤而形成的汞排放大約300噸。我國已被認(rèn)為是汞排放量最大的國家，而其中燃煤最大的汞污染來源。其他工業(yè)，如有色，氯堿，水泥，垃圾焚燒也會(huì)造成大氣的汞污染。在燃燒煙氣中，通常汞的化學(xué)形式包括單質(zhì)汞Hg°，以及氧化態(tài)的汞(Hg+和Hg2+)， 但在燃煤煙氣中，汞單質(zhì)Hg°是主要形式。相對(duì)于氧化態(tài)的汞，燃煤煙氣中的單質(zhì)汞Hg°，具有較高的揮發(fā)性，在水中的難溶性，因而是比較難以去除的?，F(xiàn)在還沒有一種方法，能夠有效地去除煙氣中的所有各種汞?，F(xiàn)有的汞控制技術(shù)包括在濕法煙氣脫硫裝置中進(jìn)行煙氣洗滌，以及用基于活性碳的吸附劑和其他類型的吸附劑進(jìn)行汞吸附，然后由過濾等慣性沉降、電沉降方法等加以去除。例如，經(jīng)過錫和鐵離子交換后的層狀硅酸鹽可用作煙氣汞的吸附劑，然而這些吸附劑的生產(chǎn)及再生價(jià)格不菲，并且費(fèi)時(shí)費(fèi)力難以實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。盡管有各種各樣的脫汞方法，但由于大多數(shù)燃煤鍋爐都配備除塵系統(tǒng)，因此將吸附劑注入煙氣，從而實(shí)現(xiàn)煙氣的脫汞凈化是一種最有希望實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的汞控制技術(shù)。在目前所研發(fā)的吸附劑當(dāng)中，最常見的是活性碳吸附劑，其對(duì)單質(zhì)態(tài)和氧化態(tài)的汞都表現(xiàn)出一定的吸附能力。然而，活性碳吸附劑存在下面一些應(yīng)用限制1)價(jià)格昂貴；2)需要很高的碳汞比。常見的碳汞質(zhì)量比為3000至100000，對(duì)HCl含量較低的煙氣，則所需碳的比率將較高，且很難達(dá)到90%以上的汞去除率；3)活性炭的加入，降低了飛灰的品質(zhì)，影響了其作為商業(yè)利用，例如作為水泥原料添加劑出售。因此發(fā)展新型氧化性吸收劑，是當(dāng)前切實(shí)促進(jìn)減少汞排放的一種迫切需求。一般來說，這種吸附劑將能夠有效去除單質(zhì)汞，保持飛灰品質(zhì)，同時(shí)這種吸附劑還應(yīng)該是價(jià)格低廉的，以降低煙氣脫汞的運(yùn)行成本。這種吸附劑還應(yīng)該是有較高吸附容量，以降低工藝過程中吸附劑的實(shí)用量；并對(duì)噴射設(shè)備沒有苛刻要求以降低設(shè)備成本；這種吸附劑還應(yīng)該是耐酸的，以適應(yīng)煙氣的實(shí)際狀況等。所有這些都給新型汞吸附劑的開發(fā)帶來了困難。

發(fā)明內(nèi)容
為解決活性碳汞吸附劑價(jià)格昂貴，實(shí)用量大，以及造成飛灰品質(zhì)下降的問題，本發(fā)明提供一種用于去除燃煤煙氣中汞的氧化性汞吸附劑組成，制備方法，以使用方法。該氧化性汞吸附劑通過噴射的方法注入煙氣中，在60 340°C范圍內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)煙氣中汞80%以上的去除率。該氧化性汞吸附劑是由氯化銅和氯化錳改性的蒙脫石與活性碳混合體。蒙脫石在催化劑中被大量采用，其來源廣泛，價(jià)格相對(duì)便宜，且具有較高的比表面積(50 350m2/ g)，具備吸附性能和離子交換性能。活性炭的添加使用可顯著提高吸附劑對(duì)汞的捕捉吸附性能，而銅和錳可提供氧化性。該氧化性汞吸附劑的制備方法為浸漬法。具體方法是，將蒙脫石和活性炭載體置于含活性組分的溶液中浸泡，再經(jīng)干燥、煅燒、活化、研磨等步驟制得吸附劑。浸漬的基本原理是當(dāng)多孔載體與溶液接觸時(shí)，由于表面張力作用而產(chǎn)生的毛細(xì)管壓力，使溶液進(jìn)入毛細(xì)管內(nèi)部，然后溶液中的活性組分再在細(xì)孔內(nèi)表面上吸附。氧化性汞吸附劑制備過程中，載體活性炭與蒙脫石的質(zhì)量比為0. 01 0. 3，且二者的粒徑均為100 200目，即0. 075 0. 15mm ；活性組分由氯化銅CuCl2和氯化錳MnCl2 復(fù)配而成，其中氯化錳與氯化銅的質(zhì)量比為0. 1 0. 5 ；溶劑為丙酮與水的混合液，其中丙酮與水的體積比為0. 3 1. 0 ；氯化銅和氯化錳溶液的總質(zhì)量濃度為1 10%，活性組分總加入量為載體總質(zhì)量的1 20%?；旌先芤涸趧×覕嚢枧c室溫條件下保持1 3小時(shí)，然后在低于60°C的條件下蒸發(fā)干燥，固體在氮?dú)獗Ｗo(hù)下250 400°C下煅燒1 4小時(shí)，產(chǎn)品最后通過研磨、篩分得到200-400目，即粒徑0. 037-0. 074mm的吸收劑。該氧化性汞吸附劑的工作溫度為60 340°C，較優(yōu)的使用溫度為100_140°C ；工作煙氣流速為0. 25-30m/s,吸附劑停留時(shí)間0 45分鐘。其工作原理是，首先是將煙氣中含有的單質(zhì)汞Hg°在吸附劑表面氧化成為一價(jià)汞Hg+或者二價(jià)汞Hg2+，然后再將將汞吸附在吸附劑表面，從而將汞從煙氣中去除。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。附圖是本發(fā)明的氧化性汞吸附劑的性能評(píng)價(jià)裝置圖。附圖中1、02，2、C02，3、S02/N2，4、N0/N2，5、N2，6、質(zhì)量流量計(jì)，7、預(yù)熱器，8、三通閥， 9、溫度計(jì)，10、反應(yīng)管，11、管式電爐，12、吸收劑，13、三通閥，14、汞分析儀，15、汞吸收裝置， 16、水蒸發(fā)管，17、汞滲透管，18、恒溫水浴，19、超級(jí)恒溫油浴。本發(fā)明采用小型固定床吸附系統(tǒng)對(duì)吸附劑的汞吸附性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)裝置見附圖，主要由氧氣1，二氧化碳2，二氧化硫3，一氧化氮4，氮?dú)?，質(zhì)量流量計(jì)6，預(yù)熱器7，三通閥8，溫度計(jì)9，反應(yīng)管10，管式電爐11，吸收劑12，三通閥13，汞分析儀14，汞吸收裝置15， 水蒸發(fā)管16，汞滲透管17，恒溫水浴18，超級(jí)恒溫油浴19組成。模擬煙氣通過汞滲透管后得到含有一定濃度的Hg°的模擬煙氣，汞濃度可以通過改變油浴溫度進(jìn)行控制。模擬煙氣經(jīng)過預(yù)熱達(dá)后，進(jìn)入固定床反應(yīng)器。固定床反應(yīng)器由一個(gè)石英玻璃管組成(長(zhǎng)度為1200mm，外徑 4. 03mm，內(nèi)徑2. 8mm)。石英管插入管式爐，溫度可控。活性測(cè)試在穩(wěn)態(tài)、連續(xù)流動(dòng)的條件下進(jìn)行。吸附劑取30mg，模擬煙氣組成為10v% CO2,4v% 02、250ppm N0、600ppm SO2和74 水蒸氣，隊(duì)平衡。汞蒸氣發(fā)生裝置汞滲透管載氣流量為lOOmL/min，進(jìn)口汞濃度為200ng/L， 停留時(shí)間0.1s。吸附劑的活性大小的衡量采用汞去除能力(n)，定義為
權(quán)利要求
1.一種適用于燃煤煙氣汞脫除的氧化性吸附劑，其特征是以蒙脫石和活性炭的混合體為載體，負(fù)載氯化銅和氯化錳作為活性組分，以水與丙酮的混合溶液作為溶液及懸浮劑，通過浸漬，蒸發(fā)干燥，焙燒活化，研磨制得的吸收劑，其使用方法是將吸附劑噴射注入煙道氣中。
2.按權(quán)利要求1所述的適用于燃煤煙氣汞脫除的氧化性吸附劑，其特征在于活性炭與蒙脫石的配制質(zhì)量比為0. 01 0. 3。
3.按權(quán)利要求1所述的適用于燃煤煙氣汞脫除的氧化性吸附劑，其特征在于活性組分氯化錳與氯化銅的配制質(zhì)量比為0. 1 0. 5 ；氯化銅與氯化錳的總量為載體總質(zhì)量的1 20%。
4.按權(quán)利要求1所述的適用于燃煤煙氣汞脫除的氧化性吸附劑，其特征在于丙酮與水的混合液中，丙酮與水的體積比為0. 3 1. 0。
5.按權(quán)利要求1所述的適用于燃煤煙氣汞脫除的氧化性吸附劑，其特征在于吸收劑需在250 400°C下煅燒1 4小時(shí)。
6.按權(quán)利要求1所述的適用于燃煤煙氣汞脫除的氧化性吸附劑，其特征在于吸收劑粒徑介于 200-400 目，即 0. 037-0. 074mm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于去除燃煤煙氣中汞的氧化性吸附劑的制備方法及其應(yīng)用條件。該吸附劑是以蒙脫石和活性炭的混合體為載體，負(fù)載氯化銅和氯化錳作為活性組分，以水與丙酮的混合溶液作為溶液及懸浮劑，通過浸漬，蒸發(fā)干燥，焙燒活化，研磨等工序而制得。吸附劑使用方法是將其噴射注入60℃至340℃的煙氣中。該吸附劑制造及使用成本低于活性炭吸附劑，且可以達(dá)到85％以上的煙氣汞去除率。
文檔編號(hào)B01J20/30GK102553522SQ20101061314
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者童華 申請(qǐng)人:四川清源環(huán)境工程有限公司