[发明专利]从包含CO2和氧的气体中除去汞的方法

说明书

本发明涉及净化在≥3巴的压力下的进料气流以除去汞的方法，其所述进料气流包括至少1体积％的氧(O₂)和至少75体积％的CO₂和汞。

更具体地，本发明的目标是开发出处理来自富氧燃烧过程(即使用纯氧或含氮量少于空气的气体的燃烧)的CO₂的方法。

目前，化石燃料和/或生物质燃烧气体或焚烧废气，或者来自玻璃炉的气体包含大量例如汞的重金属、有机污染物和SO_X和NO_X型的化合物。

由于汞是有毒元素，汞污染的危险性是众所周知的。在人体中，接触汞可能导致神经学和生长异常。

汞排放物可在大气中保持几小时到数年。

此外，对于处理燃烧气，必须提供汞提取方法。

已知某些金属(例如金、银和铜)与汞形成汞齐，此性质用于汞的分析。

然而，由于待处理的小时体积，利用这些金属的汞提取方法并未在工业规模上使用。

另一可能是在燃烧前清洗煤。然而，清洗操作仅可能除去0～60％的汞。

也已经尝试其他方案，例如静电集尘器或滤膜分离器。

然而，尚没有决定性的试验。

此外，文件US-A-4,094,777描述了通过将汞固定在吸附物质上，从而捕捉气相或液相中的汞的方法，其中所述吸附物质包含沉积到基于氧化硅和/或氧化铝的载体上的硫化铜和任选的硫化银。此方法是可在-50℃～200℃的温度和高达200巴的压力下使用的固定床方法。此文件声称此方法可应用于天然气或电解氢的脱汞。所给出的实例涉及含甲烷、高至C5的烃、CO₂和氮的天然气。

还公开了可在200℃和更高的温度下使用空气进行再生，并且必需将材料再硫化。

文件US4,909,926描述了捕捉烃流中的汞的方法。所引用的材料包括Ag和CuS，其载体为氧化铝或SiO₂。

在使用氧化铝载体时，使用包含氧的气体进行再生，在回收利用前吹扫氧。此文件记载所述净化必须在高温下进行以避免形成氧化物。最后，其还记载此方法可在烃、氢、H₂S、N₂、H₂O和CO₂存在下应用。

因此，可见待处理气体中存在的氧使其不适用通过在包含硫化铜和/或银或硫化银的产品上吸附进行脱汞。氧通常被描述成再生剂(由此成为汞解吸附剂)，并且在低温下是氧化剂和钝化剂。

在这种情况下出现的问题是如何提供用于净化包含CO₂、至少1体积％氧和汞的气流的改进方法，从而获得汞被除去的气体。

类似的问题出现在在气流包含NO_X和/或SO_X的情况下，这是因为这些化合物具有氧化性，易于与吸附剂反应。

现在，本发明人意外地发现根据本发明的一个实施方案是净化在≥3巴的压力下的进料气流的方法，所述进料气流包括至少1体积％的氧(O₂)和至少75体积％的CO₂和汞，其特征在于所述方法包括在低于120℃的温度进行的吸附净化步骤，在所述方法中使用包含含硫和/含银的吸附剂的至少一个固定吸附剂床以至少部分地除去汞。

依据具体情况，本发明的方法可具有以下特征之一：

-进料气流包含1～6体积％的氧；

-进料气流包含以体积计至多5000ppm的NO_X和/或SO_X，优选小于1000ppm，且更优选小于100ppm；

-进料气流没有被水饱和；

-进料气流包含小于1000ppm的水，优选小于100ppm，更优选小于1ppm；

-进料气流的压力≥10巴；

-在＜100℃的温度下进行纯化步骤，更优选5℃～80℃之间的温度；

-含硫和/或含银的吸附剂包括有机或无机载体；

-有机载体是活性炭；

-无机载体选自包含以下的组：多孔玻璃；氧化硅；氧化铝；氧化硅-氧化铝；硅酸盐；铝酸盐和铝硅酸盐；

-所述固定吸附剂床包括：

(a)分散剂或固体载体，其选自包含氧化硅、多孔玻璃、氧化铝、氧化硅-氧化铝；硅酸盐；铝酸盐和铝硅酸盐的组，

(b)铜，其中至少30％的铜为硫化物的形式，并且氧化铜/硫化铜的总重量占固定床吸附剂物质总量的2～65重量％，

(c)0～5重量％的银；