[发明专利]活性炭蜂窝体催化剂床及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于从流体工艺物流中除去汞和/或其他有毒金属的活性炭蜂窝体 催化剂床以及包括这些催化剂床的系统。

背景技术

汞既是一种全球性的污染物，也是一种能在自然条件下转化为具有潜在毒性 的物质(甲基汞)的杂质。散发到大气中的汞在沉降到地面上之前能传播几千英里。 研究显示，大气中的汞也可以沉降在靠近散发源的区域。根据2001年7月公布的 美国国家科学院的调查，每年有大约60000个在美国出生的儿童可能受到汞毒性的 影响。据报道，吸入汞元素对人类肾脏和中枢神经系统(CNS)有严重影响，引起 诸如轻微而短暂的蛋白尿、急性肾衰竭、震颤、易怒、失眠、失忆、神经肌肉变化、 头痛、感觉和运动神经功能迟缓、认知功能衰退。大量吸入汞元素也能影响胃肠道 和呼吸系统，造成胸口疼痛、呼吸困难、咳嗽、肺功能损害和间质性肺炎。研究也 表明，长期接触汞元素会对肾脏和CNS产生不良影响，包括引起兴奋增盛(兴奋 性增强)、易怒、过度胆怯、失眠、严重流涎症、齿龈炎、震颤、引发蛋白尿。人 们已经发现，接触元素汞化合物的儿童患有肢端痛，其特征是，严重的腿部抽筋、 易怒、皮肤感觉异常(一种皮肤刺痛感)、手指疼痛并呈粉红色、手脚和鼻子蜕皮。 根据汞对人体CNS的影响，美国环境保护局设定的汞元素接触参考浓度(RfC) 为0.0003毫克/立方米。连续接触高于RfC水平的汞会提高健康受到不利影响的可 能性。人类接触甲基汞的主要途径是饮食，诸如进食鱼类。大量接触甲基汞会对 CNS造成影响，诸如失明、耳聋、知觉受损。长期接触甲基汞会导致各种病症， 诸如皮肤感觉异常(一种皮肤刺痛感)、视觉模糊、身体不适、说话困难、视野缩 小。对于一个70公斤的人，甲基汞的最小致命剂量估计为20至60毫克/公斤。

燃煤发电厂和医疗废物焚烧是与人类活动有关的、散发到大气中的汞的主要 来源。在美国，估计燃煤发电厂每年散发48吨汞。美国能源部(DOE)-能源信息 局年刊—能源展望提出，由于已有和增加的燃煤发电容量的增加，用于发电的煤消 耗量将从2002年的9.76亿吨增加到2025年的14.77亿吨。然而，尚未对燃煤发电 厂实施汞排放控制管理。主要的原因在于，至今还没有一种成本合理的有效的控制 技术，特别是对于元素汞的控制

有希望控制元素汞和氧化汞的现有技术是活性炭注入(ACI)技术。早期，在 美国专利4889698中公开了这种方法。ACI法包括将活性炭粉末注入烟道气流中和 使用织物纤维(FF)或静电沉降器(ESP)收集吸附了汞的活性炭粉末。使用美 国能源部/国家能源技术实验室(DOE/NETL)试验设备，以诺芮特达阔(Norit Darco)FGD活性炭进行的中试规模的ACI—FF试验表明，当ACI注入的C:Hg 比从2600:1增加到10300:1时，汞的总除去率从40％提高到90％。以DOE/NETL 设备进行的比较试验显示，在C:Hg比增加数倍后，ACI-ESP只能控制70％的汞。 通常，ACI技术需要高C:Hg比才能达到需要的除汞水平(大于90％)，这产生高 比例的吸附剂费用。高的C:Hg比表示ACI不能有效地利用活性炭粉末的汞吸附能 力。ACI技术的主要问题是成本问题。如果仅使用一种颗粒采集系统，那么就牺牲 了粉煤灰的商业价值，因为它与污染的活性炭粉末混合在一起。根据DOE的成本 估计，粉煤灰的商业价值和处理费用约是六百七十万美元。美国专利5505766公开 了一种方法，该方法使用具有两个独立的粉末收集器的系统，在用于采集粉煤灰的 第一个收集器和用于采集活性炭粉末的第二个收集器或集尘室之间注入活性炭吸 附剂。美国专利5158580描述了一种收集效率很高的集尘室。DOE的估计显示， 安装用于收集活性炭粉末的附加的集尘室要花费约2800万美元，这个价格是昂贵 的，尤其是对于小公司更是如此。