[发明专利]烟气洗涤

说明书

优先权

本披露是于2009年6月16日提交的U.S.专利申请书12/485,561的部分继续申请，将其披露内容通过引用以其全文结合于此。

发明领域

本发明是针对使用组合物除去一种或多种环境污染物（例，汞或硫）的方法，该污染物来自气流，例，工业烟囱、烟气管道，等等。这些组合物，“烟气洗涤组合物”，对燃煤发电厂排出的烟气中的汞的去除是特别有用的。该烟气洗涤组合物包含一种汞吸附材料和石灰，该汞吸附材料和该石灰可以被安排成循序地或作为混合物来接触该烟气。产生于环境污染物与该汞去除介质和/或石灰的该（这些）反应的产物可以用于混凝土，或固入混凝土中去除。

背景和现有技术

来自燃煤和燃油发电厂的排放物含有的环境污染物是一个重要的环境问题。微粒物质（例如，粉煤灰）、硝酸盐、硫酸盐和汞排放物是受限制的，因为这些排放物可以产出，例如，酸雨和严重的神经毒性效应。通过，例如，在烟气管道中安装袋滤室过滤器（baghouses）、旋风分离器、或有袋滤室过滤器的旋风分离器，已经解决了微粒物质的去除。通过向该烟气中添加石灰（氧化钙和/或氢氧化钙）并且收集与颗粒物质的石灰反应产物（例如，CaSO₄）和，已经解决了硝酸盐和硫酸盐的去除。借助汞吸附材料的吸附已经解决了汞的去除。不幸的是，该汞吸附材料和石灰经常是化学不相容的，和/或该汞吸附材料与经常被卖入水泥厂的该颗粒材料的收集和处置是财政上不相容的。

用于减少来自燃煤和燃油发电厂的汞排放物的最普遍的方法是，将粉末状的活性炭注入该烟气流中。该活性炭是大表面积材料，用于提供汞的吸收和键合了汞的颗粒的附聚。向烟气流中添加活性炭的缺点是，活性炭在该粉煤灰废料流中的滞留。如果经常把来自燃煤发电厂的粉煤灰加入混凝土中，其中活性炭的存在不利地影响的该混凝土的性能，由此使该碳的夹杂物与烟气洗涤过程在财政上不相容。

减少Hg排放物的另一种方法是通过添加与汞反应的化学物种以化学吸附该元素态的汞和被氧化的汞。能够与Hg进行化学反应的一类材料是金属硫化物。U.S.专利号6,719,828传授了层状吸附材料的制备，如在粘土层间有金属硫化物的粘土。用于制备该层状吸附材料的方法基于一个离子交换过程，这将基底的选择限制在仅那些具有高离子交换量的基底上。另外，所公布的离子交换是耗时的，涉及几个显著损害可重现性、性能、可扩展性、设备要求，和吸附剂成本的湿法加工步骤。根据U.S.专利号6,719,828传授内容的制造一种吸附材料的工艺，涉及在酸化溶液中溶胀粘土；向粘土的层之间的交换金属离子引入金属盐溶液；过滤该已离子交换的粘土；将该粘土再分散入溶液中；通过添加硫化物溶液硫化该粘土；并且最终过滤并干燥该材料。公布在U.S.专利号6,719,828中的该工艺的另一个缺点是，该离子交换过程的副产物，即，该金属离子的废液和生成的硫化氢的环境负债（liability）。

U.S.专利号7,578,869传授了金属硫化物/膨润土粘土组合物的制备，该组合物用于烟气流中汞的去除。该申请传授了两种方法，“初期湿润”过程和固态反应性研磨过程，以制备该组合物。这些工艺在将铜盐和膨润土粘土混合和之后添加硫化物盐上是相似的。这些工艺在硫化物盐的添加方法上不同。在第一种方法中，通过一个“初期湿润”程序添加该硫化物盐，其中该硫化物盐溶于水中并且作为水溶液加入该铜/粘土混合物中；在第二种方法中，通过一个“固态反应性研磨”过程添加该硫化物盐，其中该硫化物水合盐与该含水的铜/粘土混合物一起被研磨。该专利进一步传授了与U.S.专利号6,719,828的“湿”方法不同的该初期湿润方法和该固态研磨方法，因为没有铜离子对膨润土粘土的可交换阳离子的离子交换。本专利中产生的该材料的复合性质得到粉末X射线衍射光谱的支持，该光谱提供铜蓝（CuS）的形成的证据，U.S.专利号6,719,828制备了同样的硫化铜。