[发明专利]排烟脱硫用碳系催化剂及其制备方法以及其在除去排气中的汞中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及用于通过接触硫酸化反应将排气中含有的硫氧化物作为硫酸回收除去的排烟脱硫用碳系催化剂，以及这样的碳系催化剂的制备方法。

另外，本发明还涉及将排气中含有的汞、特别是金属汞吸附除去的排烟处理用汞吸附材料，以及使用这样的汞吸附材料的排烟处理方法。

背景技术

通常，对于将排气中的二氧化硫气体(SO₂)除去的方法，存在使吸收液吸收气体并除去的湿法和使吸附材料吸附并除去的干法，处理含有高浓度二氧化硫气体的大量排气情形中，广泛采用湿法，而处理浓度比较低或少量的排气中，有时也采用构造简单、维持和管理容易的干法。

作为利用干法的排气处理方法，通过在低温下共存的氧将在排气中含有的二氧化硫气体等硫氧化物氧化而最终作为硫酸回收的排烟脱硫工艺(接触硫酸化反应)是已知的。作为这样的使排气中的二氧化硫气体等氧化的催化剂，例如使用氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、沸石之类的陶瓷系载体时，由于仅这种程度的活性不足，需要在其中加入金属或金属氧化物作为催化剂种。而且，由于这些催化剂种受到生成的硫酸的攻击而溶解或变性，因此存在不能长时间保持稳定的活性的缺点。因此，目前，作为上述催化剂，最优选使用具有耐酸性优异而因此长时间不变差地保持稳定活性的优点的活性碳。

但是，将市售的活性碳作为上述催化剂直接使用的情形中，接触硫酸化反应中的催化剂活性低，并且生成的硫酸不能顺利排出，结果，为了得到希望的脱硫效果，需要在增大催化剂的填充量的同时进行定期的再生处理，因此存在经济性差的问题。

因此，例如在特开2005-288380号公报中提出了气体处理方法，其中，将被处理气体调节湿度为相对湿度超过100％后，使其与蜂窝状活性碳或负载有可显著提高处理效率的碘、溴、酸、铂类金属化合物等的化学品的负载化学品的蜂窝状活性碳，由此可以长时间反复处理气体中的臭气成分及大气污染成分等。

而且，利用上述气体处理方法，通过将被处理气体的相对湿度调湿为过饱和状态即超过100％，在与蜂窝状活性碳的接触中在蜂窝状活性碳的表面生成均一的薄的水覆膜，臭气成分和大气污染成分在蜂窝状活性碳的表面被氧化而生成溶解于水的化合物，这些水溶性反应生成物从蜂窝状活性碳的表面通过水的覆膜慢慢溶出，从蜂窝状活性碳中脱离，由此，蜂窝状活性碳自我再生，处理寿命大幅度延长。

但是，在上述的气体处理方法中，需要另外通过对被处理气体喷洒或喷雾水或水溶液、或使被处理气体在水溶液中起泡、进而使用加湿装置等将被处理气体的相对湿度调节为超过100％来进行调试，因此存在气体处理需要的能量消耗量变大的问题。

另外，将相对湿度调湿为超过100％是为了使在蜂窝状活性碳的表面生成均一的薄的水覆膜，因此相反地会阻碍处理气体和蜂窝状活性碳直接接触，从而难以发挥活性碳的催化性能，故而存在为了得到希望的脱硫效果需要的蜂窝状活性碳的量变多的问题。

进而，如该文献中所记载，长时间使用而处理性能降低的蜂窝状活性碳可以通过喷洒水而进行反复处理，该蜂窝状活性碳自身仍然存在需要每隔一段时间通过喷洒水进行再生处理的问题，希望开发活性更高的催化剂。

另一方面，除要求脱硫活性高的催化剂以外，存在以下要求。

即，在从火电站的锅炉等排放的燃烧排气中，除一般含有二氧化硫气体以外，根据燃烧的化石燃料(特别是煤)的种类，存在含有高浓度汞的情形。汞是排放到环境中时会给健康带来损害的有害物质，因此需要在将排气排放到大气之前将其除去。因此，最近出台了除去二氧化硫气体外还要除去汞的强制性规定。

对于排气中的汞，存在以被燃烧炉内及排烟脱氮氧化物装置的氧化催化剂等氧化的2价汞化合物的形态存在的Hg²⁺和以单质(0价)金属汞形态存在的Hg⁽⁰⁾，Hg²⁺通过湿法的排烟脱硫装置几乎可以完全除去，但Hg⁽⁰⁾在吸收液中的溶解度小，因此除去效率低，现状为其大部分都未除去而被排放到大气中。

因此，提出了将氯化氢及溴化钙等卤素化合物添加到排气及作为燃料的煤中、或利用脱氮氧化物装置的氧化催化剂将大量排气中的Hg⁽⁰⁾更多地氧化成Hg²⁺的方案(日本特开2004-66229号公报)。但是，存在催化剂寿命的问题，另外，排气中的Hg⁽⁰⁾的扩散决定着速率而难以实现高氧化率，因此难以长时间高效率稳定地将Hg⁽⁰⁾氧化成Hg²⁺。