[发明专利]吸附剂组合物和用于减少燃气流中的汞排放的方法

说明书

背景技术

在2005年，EPA颁布了清洁空气汞条例(Clean Air Mercury Rule)以抑制并减少从燃煤的火力发电厂的汞排放。该条例与EPA的清洁空气州际条例(CAIR)或其他条例相结合可要求美国的燃煤的火力发电厂早在2010年即显著减少汞排放。

重要的煤炭资源存在于世界各地，这些煤炭资源有潜力在很长一段时间内满足世界大多数的能源需求。美国有大量的低硫煤源(例如，在怀俄明州和蒙大拿州的粉河(Powder River)盆地煤，但是这些煤源含有不可忽略的量的元素态和氧化态的汞。因此，需要某种类型的汞排放调解技术，以便燃煤的火力发电厂利用这些煤源而基本不排放汞。

美国能源部已在数项研究中提出信息，这些研究表明，通过采用低水平的溴对煤燃料原料进行处理可以降低煤燃料的燃烧过程中的汞排放。

在世界上一些地区生产的盐水含有大量的溴化物盐(如，溴化钠)。可以通过处理从这些盐水中回收溴，该处理采用氯将溴化物氧化成溴。还已知有将溴化物电解转化成溴的一些方法；但是对于上述方法，电解转化法是一种昂贵的替代方法。还报道有通过使用氧气或空气混合物将溴化物催化氧化成溴的方法；但是该方法至今尚未有成功而经济的商业运作。

已知溴化活性炭可用于减少燃煤的火力发电厂的汞排放。然而，溴化活性炭的生产需要运输和处理具有腐蚀性和毒性的溴。还要求在溴处理工序和应急响应行为方面具有高度的现场技术专业知识。

鉴于上述情况，需要提供用于使煤和其他燃料原料的汞排放最小化的商业上可行的新方法，这将在商业上获益。

发明内容

通过提供用于从燃烧气流(其是在煤和其他可燃性燃料的燃烧过程中产生的)减少汞排放的组合物和方法，本发明满足了上述需要。如在本文中及在权利要求书中所用，术语“减少汞排放”是指通过任意机理(如，吸附或吸收)来从排放物中去除任意量的汞，使得在燃料燃烧时排放到大气中的汞的量，与未使用本发明的组合物和/或方法而排放的汞的量相比有所减少。可将本发明的吸附剂组合物添加到可燃性燃料的燃烧过程中产生的燃烧气流中。此外，可在燃烧前和/或在燃烧过程中将本发明的吸附剂组合物添加到燃料中(与燃料相组合)。此外，本发明设想在燃烧前和/或在燃烧过程中将本发明的吸附剂组合物添加到燃料中并添加到燃烧气中。所述吸附剂组合物包含溴化有机化合物和吸附剂。

可以以固体形式(例如，粉末或颗粒的形式)、或液体形式将根据本发明的吸附剂组合物添加到可燃性燃料和/或燃烧气流中(与可燃性燃料和/或燃烧气流相组合)。可将吸附剂组合物添加到温度为从约150摄氏度至约400摄氏度的燃烧气流中。例如，在冷端ESP(静电集尘器(electrostatic precipitator))中，可以在从约150摄氏度至约200摄氏度的燃烧气流温度下注入吸附剂组合物。或者，在热端ESP中，可以在从约300摄氏度至约400摄氏度的燃烧气流温度下注入吸附剂组合物。

本发明的方法可以包括将组合物添加到燃烧气流中以减少该燃烧气流中的汞排放，所述组合物包含溴化有机化合物和吸附剂。在本发明的方法中，所述溴化有机化合物可以包括十溴二苯醚、十溴二苯乙烷、乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺、六溴环十二烷、溴化聚苯乙烯、二溴甲烷、溴氯甲烷、三溴甲烷(溴仿)、或溴化阻燃剂；和/或，所述吸附剂可以包括碳质基材；和/或，所述吸附剂可以包括活性炭；和/或，所述吸附剂可以包括衍生自木材的活性炭；和/或，所述燃气流可衍生自煤的燃烧；和/或，所述组合物可以具有这样的PIO，该PIO比单独的吸附剂的PIO高至少约10摄氏度。

本发明提供了这样的方法，该方法包括在可燃性燃料燃烧前和/或在可燃性燃料燃烧过程中将组合物添加到该可燃性燃料中，所述组合物包含溴化有机化合物和吸附剂。在该方法中，所述可燃性燃料可以包括煤；和/或，所述吸附剂可以包括碳质基材；和/或，所述吸附剂可以包括活性炭；和/或，所述吸附剂可以包括衍生自木材的活性炭或衍生自椰子壳的活性炭；和/或，所述溴化有机化合物可以包括十溴二苯醚、十溴二苯乙烷、乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺、六溴环十二烷、溴化聚苯乙烯、二溴甲烷、溴氯甲烷、三溴甲烷(溴仿)、或溴化阻燃剂；和/或，所述组合物可以具有这样的PIO，该PIO比单独的吸附剂的PIO高至少约10摄氏度。