Твердая минеральная композиция, способ ее получения и ее применение для снижения содержания тяжелых металлов в отходящем газе


 


Владельцы патента RU 2574541:

С.А.ЛУАСТ РЕШЕРШ Э ДЕВЕЛОПМЕН (BE)
УНИВЕРСИТЕ ДЕ ЛЬЕЖ (BE)

Изобретение относится к твердой минеральной композиции для удаления тяжелых металлов, в частности ртути, в отходящих газах. Твердая композиция содержит нефункионализированное допированное солью галида минеральное вещество в порошкообразной форме, поверхность которого, доступная для отходящих газов, частично или полностью покрыта солью галида и которое выбрано из группы, состоящей из галлуазита, гидроксидов кальция или магния, и их смесей, при этом композиция содержит 0,5-20,0 мас.% указанной соли галида в пересчете на сухое вещество. Способ получения композиции включает обеспечение минерального вещества, выбранного из группы, состоящей из галлуазита, гидроксидов кальция или магния, и их смесей, обеспечение соли галида и приведение в контакт указанного минерального вещества и указанной соли галида с образованием минерального вещества, допированного солью галида. Технический результат: эффективное снижение содержания тяжелых металлов в широком диапазоне температур отходящих газов при использовании полностью твердого минерального вещества, получение и применение которого является простым и безопасным. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 2 табл., 11 пр.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к композиции для снижения содержания тяжелых металлов в отходящих газах, включающей минеральное вещество.

Уровень техники

Тяжелые металлы, в частности ртуть, являются токсичными соединениями, присутствующими в отходящих газах, в частности, в газообразном состоянии, эмиссия которых обычно жестко регламентирована. Термин "тяжелые металлы", главным образом, означает металлы с плотностью более 5000 кг/м3, в частности самые распространенные тяжелые металлы, обычно являющиеся предметом нормативных актов, то есть свинец, хром, медь, марганец, сурьма, мышьяк, кобальт, никель, ванадий, кадмий, таллий и ртуть, предпочтительно свинец, таллий, кадмий и ртуть, в частности ртуть. Эти металлы могут находиться в элементарном состоянии или в ионной форме.

Снижение содержания тяжелых металлов в отходящих газах обычно выполняют в известном уровне техники с использованием углеродсодержащих соединений, таких как активированный уголь, буроугольный кокс или подобные. Выбор типа(ов) углеродсодержащих веществ зависит, в частности, от нормативных величин, которые не должны превышаться для этих типов загрязнителей.

Во многих ситуациях, в случае мусоросжигательных установок, начальные выбросы определенных тяжелых металлов в действительности превышают, иногда намного, нормативные уровни выбросов, так, что абсолютно необходимо уменьшить содержание, иногда значительно, этих загрязнителей. Углеродсодержащие соединения могут быть применены или непосредственно, или в смеси с основным реагентом, в неподвижном слое в гранулированной форме или подачей в газ в порошкообразной форме; затем твердые частицы улавливаются далее по технологической схеме, например, текстильным фильтром, где их действие продлевается.

Эффективность углеродсодержащих соединений в уменьшении содержания тяжелых металлов признана единодушно. Однако использование этих углеродсодержащих соединений в отходящих газах имеет два главных недостатка:

- увеличение содержания общего органического углерода в пыли, присутствующего при сбросе этих отходящих газов, содержание углерода, в которых строго нормируется;

- риск воспламеняемости все больше, так как температура газов, которые следует очищать, высокая.

Улучшение, предложенное специалистами в данной области техники, для решения проблемы воспламенения углеродсодержащих соединений, состоит в их использовании в смеси с негорючими веществами, такими как известь. К сожалению, это улучшение фактически уменьшает риски воспламенения углеродсодержащих соединений, но полностью их не устраняет. Действительно, горячие точки все еще могут появиться даже при низкой температуре (например 150°С), в частности, в присутствии проникновения воздуха в местах скопления углеродсодержащих соединений.

Например, US 6582,497 раскрывает смесь щелочного соединения, угля или угля, пропитанного галогенированным соединением, для снижения содержания ртути в отходящих газах. Однако этот документ не содержит информации относительно возможного введения минеральных соединений так же, как их влияния на сокращение содержания ртути в отходящих газах.

US 2008/028932 представляет использование окислителей предпочтительно гиперхлорита кальция для улучшения снижения содержания ртути в газовых потоках. Гипохлорит кальция добавляют по технологической схеме до введения адсорбента и он реагирует с последним. Однако известно, что гипохлорит кальция является коррелирующим, окислительным и опасным соединением для окружающей среды, что делает его использование проблематичным.

Наконец документ WO 2007/053786 описывает использование хлорида или других окислителей, добавляемых с углем до сжигания, что вызывает окисление ртути до солей и облегчает ее последующее улавливание.

Углеродсодержащие соединения обычно являются дорогостоящими соединениями, и стадию применения указанных углеродсодержащих соединений трудно интегрировать в полный способ обработки отходящих газов, который часто также должен удалять азотсодержащие загрязнители. Удаление оксидов азота каталитическим путем обычно выполняют при температуре газа выше 200°С, при которой углеродсодержащие соединения могут возгораться в присутствии кислорода. Для хорошей совместимости со стадией способа с использованием углеродсодержащих соединений должно чередоваться охлаждение отходящих газов и нагревание последних. Это приводит к существенным потерям энергии и дополнительным затратам. Поэтому трудно объединить углеродсодержащие соединения в способе обработки отходящих газов, учитывая проблемы воспламенения, вызываемые этими соединениями.

Документы "ES 8704428" или "ES 2136496" и "GIL, ISABEL GUIJARRO; ECHEVERRIA, SAGRARIO MENDIOROZ; MARTIN-LAZARO, PEDRO JUAN BERMEJO; ANDRES, VICENTA MUNOZ, Удаление ртути из газовых потоков. Влияние геометрии адсорбента (Mercury removal from gaseous streams. Effects of adsorbent geometry), Revista de la Real Academia de Ciencias Exactas, Fisicas у Naturales (Испания) (1996), 90 (3), стр.197-204" указывают, что можно обойтись без углерода для снижения содержания тяжелых металлов, в частности, ртути, при использовании серы в качестве реагента. Серу наносят на минеральную подложку, такую как природные силикаты. Такие композиции преодолевают вышеуказанные недостатки углеродсодержащих соединений. В этом случае силикат рассматривают в качестве инертной подложки относительно восстанавливаемого загрязнителя; последний улавливают взаимодействием с серосодержащим соединением, так чтобы в основном образовывался сульфид.

К сожалению, силикаты, фукционализированные серосодержащими соединениями, являются опасными, сложными и дорогостоящими в производстве, что затрудняет их использование. Например, документ ES 8704428 раскрывает сульфирование силиката реакцией окисления сульфида водорода с точной молярной пропорцией с целью адсорбции элементарной серы на указанном силикате. Работа с сульфидом водорода, который очень ядовит и чрезвычайно огнеопасен, опасна и требуется точная молярная пропорция, чтобы избежать любой последующей реакции окисления, в значительной степени ограничена. Документ "ES 2136496" предлагает подобное решение, описывая способ сульфирования природных силикатов для улавливания паров металлов.

Другой пример описан в US 2007/0267343, который предлагает улавливание частиц тяжелых металлов в водной фазе в присутствии комплексующего соединения предпочтительно фосфорсодержащего соединения и, в частности, фосфата. Таким образом образуется обладающий не очень высокой растворимостью комплекс между фосфатом и металлом, который улавливается в водной фазе и уменьшает выделение металла в естественных или индуцированых процессах выщелачивания, и/или в процессах пищеварения в людях или животных. Поэтому водная фаза, в которой происходит реакция комплексообразования, является необходимой, и этот способ с трудом представляется применимым к снижению массы ртути в отходящих газах порошкообразным соединением.

ЕР 1732668 В1 предлагает использование не-фукционализированных минеральных веществ, в частности галлуазита, для снижения содержания тяжелых металлов, в частности ртути. Однако эффективность галлуазита в снижении содержания ртути представляется ограниченной по сравнению с активированным углем, априори приводя к избыточной дозе. Кроме того, снижение содержания тяжелых металлов не-фукционализированными минеральными веществами, такими как галлуазит, выполняют (экзотермической) адсорбцией, поэтому эффективность снижается при повышении температуры.

Раскрытие изобретения

Целью изобретения является нахождение средства преодоления недостатков известного уровня техники, предложением композиции, как указано выше, которая является твердой и в которой минеральное вещество допировано солью галоида, то есть в котором поверхность, доступная для отходящих газов, частично или полностью покрыта солью галоида, и выбрано из группы, состоящей из галлуазита, карбонатов или гидроксидов кальция или магния и карбонатов натрия, а также их смесей и производных.

Действительно, неожиданно и не поддающимся прогнозированию путем было установлено, что указанное минеральное вещество, допированное галоидом в форме соли, обеспечивает очень эффективное снижение содержания тяжелых металлов в широком диапазоне температур, в частности, в газообразном состоянии, присутствующих в отходящих газах, при использовании полностью минерального твердого вещества, получение и применение которого является простым и безопасным.

Влияние этой композиции согласно изобретению на степень снижения содержания тяжелых металлов является особенно неожиданным, так как характеристики снижения содержания допированным минеральным веществом несоразмерны с таковыми недопированного минерального вещества. Таким образом, определенные твердые минеральные материалы, которые не обладают заметной способностью снижения содержания тяжелых металлов в недопированном состоянии и, в частности, у которых отсутствует существенная пористость, такие как, например, гашеная известь, имеют после допирования солью галоида согласно изобретению способность снижения содержания тяжелых металлов, которая может быть значительно выше, чем такая способность многих углеродсодержащих веществ, хотя известно, что они наиболее приспособлены для снижения содержания тяжелых металлов. Кроме того, можно видеть, что способность снижения содержания тяжелых металлов увеличена десятикратно, в несколько раз, после допипрования солью галоида согласно изобретению твердых минеральных материалов, уже обладающих способностью снижения содержания тяжелых металлов, в частности ртути, таких как галлуазит.

Минеральное вещество согласно изобретению таким образом включает минеральную подложку, в частности, без известной способности снижения содержания тяжелых металлов, связанную с галиодной добавкой в виде соли.

Минеральным веществом согласно изобретению таким образом может быть, например, гашеная известь, доломит, известняк и/или галлуазит.

"Минеральное вещество, допированное солью галоида", означает минеральное вещество, выбранное из группы, состоящей из галлуазита, карбонатов или гидроксдов кальция или магния и карбонатов натрия, а также их смесей и производных, поверхность которых, доступная для отходящих газов, частично или полностью покрыта солью галоида.

Поверхность, доступная для газа, включает не только внешнюю поверхность основных частиц минерального твердого вещества, но также и часть, или всю внутреннюю поверхность этих частично пористых частиц.

В предпочтительном осуществлении указанная соль галоида является неорганической солью галоида, чтобы не вводить дополнительные углеродсодержащие соединения в отходящие газы.

Минеральные соединения, допируемые солью галоида, содержат, в пересчете на сухое вещество, 0,5-20%, предпочтительно 1-15%, в частности 1,5-10 мас.% соли галоида относительно веса композиции согласно изобретению. Соль галоида может быть галогенидом щелочных или щелочноземельных металлов, в частности NaCl, NaBr или NaI, KCl, КВr или KI, СаСl2 СаВr2 или CaI2, MgCl2, MgBr2 или MgI2, или также NH4Cl, NH4Br или NH4I или одной из их смесей.

Предпочтительно минеральное вещество согласно изобретению находится в порошкообразной форме, то есть размер частиц, по существу, более 1 мкм и по большей части (более 90%) менее 1 мм, то есть их d90 менее 1 мм.

d90 означает интерполированную величину кривой распределения размера частицы, так что размер 90% частиц ниже указанной величины.

Неожиданно можно показать, что эти минеральные вещества, допированные таким образом солью галоида, дают возможность с очень высокой эффективностью снижать содержание тяжелых металлов, в частности, в газообразном состоянии, в частности ртути и более точно металлической ртути Hg0 в отходящих газах.

Другие осуществления продукта согласно изобретению указаны в прилагаемой формуле изобретения.

Также целью изобретения является способ получения минеральной твердой композиции согласно изобретению. Этот способ включает стадии:

- приготовления минерального вещества, выбранного из группы, состоящей из галлуазита и карбонатов или гидроксидов кальция или магния и карбонатов натрия, а также их смесей и производных,

- приготовления соли галоида, и

- приведения в контакт указанного минерального вещества и указанной соли галоида с образованием минерального вещества, допированного солью галоида.

Предпочтительно указанное приведение в контакт указанного минерального вещества и указанной соли галоида выполняют при перемешивании.

Как указано выше, предпочтительно в способе согласно изобретению минеральный твердый материал выбран из группы, образованной гашеной известью, доломитом, известняком и/или галлуазитом.

Предпочтительно влажность приготовленного минерального вещества составляет 0,1-100 г/кг, предпочтительно 2-90 г/кг.

Предпочтительно указанное приведение в контакт осуществляют при комнатной температуре.

В предпочтительном осуществлении способа согласно изобретению указанная соль галоида находится в жидкой форме, предпочтительно в водной фазе.

Кроме того, указанную стадию приведения в контакт указанного минерального вещества и указанной соли галоида предпочтительно выполняют распылением указанной соли галоида на указанное минеральное вещество при необходимости при перемешивании.

В альтернативном предпочтительном осуществлении способа согласно изобретению указанная стадия приведения в контакт указанного минерального вещества и указанной соли галоида является операцией пропитки в одну или нескольких стадий, при необходимости при перемешивании и при необходимости с промежуточными стадиями высушивания указанного минерального вещества в указанной соли галоида в жидкой фазе.

Предпочтительно указанная соль галоида в жидкой фазе является водным раствором с содержанием соли галоида между 1% и насыщенным раствором соли, в частности 1-35%, в частности 5-27%, предпочтительно 10-27 мас.% относительно общей массы указанного раствора. Следует отметить, что низкая концентрация соли в растворе приводит к более сложному нанесению смеси так же, как к более дорогостоящему последующему высушиванию. Кроме того, концентрация раствора ограничена растворимостью соли. Приведение в контакт соли галоида и минерального вещества выполняют так, чтобы способствовать гомогенному насколько возможно распределению соли галоида на доступной внешней, а также внутренней поверхности минерального вещества.

Предпочтительно способ согласно изобретению дополнительно включает стадию высушивания и/или деагломерации указанного минерального вещества, допированного солью галоида, предпочтительно при эксплуатационных режимах (окружающая температура, время выдержки…) так, чтобы температура допированного минерального вещества достигала 60-200°С, в частности 75-170°С, с тем чтобы остаточная влажность предпочтительно достигала менее 100 г/кг, предпочтительно менее 50 г/кг.

Как указано выше, предпочтительно в способе согласно изобретению указанный галоид является галоидом щелочных, щелочноземельных металлов или подобным, предпочтительно выбранным из группы, состоящей из NaCl, NaBr, NaI, KCl, KBr, KI, CaCl2, CaBr2, CaI2, MgCl2, MgBr2, MgI2, NH4Cl, NH4Br или NH4I или их смесей.

Другие осуществления способа согласно изобретению указаны в прилагаемой формуле изобретения.

Кроме того, изобретение относится к применению минерального вещества, как описано выше, для снижения содержания тяжелых металлов, в частности, в газообразном состоянии, в частности ртути и в особенности металлической ртути Hg0, присутствующей в отходящих газах, приведением отходящих газов в контакт с вышеуказанной твердой минеральной композицией и к применению смеси основного реагента и указанной твердой минеральной композиции для обработки отходящих газов.

Минеральное вещество, допированное согласно изобретению, приводят в контакт с обрабатываемыми отходящими газами или в чистом виде, или вместе с другим твердым материалом, в частности, в смеси с основным веществом, используемым в настоящее время для снижения содержания кислотных газов в отходящих газах, таким как известь или подобным.

Следовательно, применение твердого минерального вещества согласно изобретению требует только получения предпочтительно сухого простого в использовании продукта.

Применение минерального вещества, допированного согласно изобретению, для снижения содержания тяжелых металлов включает таким образом приведение в контакт указанных допированных минеральных соединений предпочтительно в сухом состоянии, выполняемое при температуре в диапазоне 70-350°С, в частности 110-300°С и более предпочтительно 120-250°С. Возможность работать при температурах, близких или превышающих 200°С, среди прочего для контактирования, при относительно постоянной температуре, которую поддерживают в способе обработки отходящих газов, позволяет избежать или ограничить последующие стадии охлаждения и нагревания для удаления тяжелых металлов и затем азотсодержащих соединений.

Предпочтительно минеральное вещество согласно изобретению используют в порошкообразной форме, то есть размер большинства (более 90%) частиц составляет менее 1 мм (d90 менее 1 мм) и, по существу, больше 1 мкм. Затем минеральное вещество пневматически водят в газовый канал.

Применение минерального вещества, допированного согласно изобретению, для снижения содержания тяжелых металлов в отходящих газах часто должно быть интегрировано в общую схему обработки отходящих газов. Такая обработка включает стадию удаления большей части кислых загрязнителей приведением указанных отходящих газов в контакт с основными реагентами. Обычно большая часть кислых загрязнителей в отходящих газах включает хлористоводородную, фтористоводородную кислоты, оксиды серы или дополнительно оксиды азота, их содержание в выбросах в отходящих газах до обработки составляет порядка от нескольких десятков до нескольким сотен мг/Нм3.

Когда применение минерального вещества, допированного согласно изобретению, для снижения содержания тяжелых металлов в отходящих газах интегрировано в общую схему обработки отходящих газов, основные реагенты, например известь и указанное допированное минеральное вещество, применяют раздельно или в виде смеси. Последний случай позволяет сэкономить инвестиции и площади, так как последовательные две стадии могут быть выполнены одновременно и в одном месте.

Другие применения согласно изобретению указаны в прилагаемой формуле изобретения.

Другие признаки, детали и преимущества изобретения станут очевидными из описания, представленного далее без ограничений и со ссылкой на примеры.

Осуществление изобретения

Изобретение теперь будет описано более детально посредством не ограничивающих примеров.

Примеры 1-9 и сравнительный пример представляют собой испытания в лабораторном масштабе согласно следующей экспериментальной методике. Около 100 мг минерального вещества, допированного солью галоида (примеры 1-9, согласно изобретению) или не допированного (сравнительный пример), помещают в центр цилиндрического реактора длиной 110 мм и с внутренним диаметром 10 мм так, чтобы сформировать гомогенный слой на минеральной вате. Поток азота, содержащий 600 мкг/Нм3 металлической ртути (Hg0), с общим расходом 2,8·10-6 Нм3/с пропускают через этот слой. Датчиком VM-3000 от Mercury Instruments можно измерять содержание металлическиой ртути на выходе реактора. До поступления в датчик газ пропускают через раствор SnCl2, чтобы превратить в металлическую ртуть часть ртути, возможно присутствующей в ионной форме. Таким образом, измеряют общее количество ртути. Этим устройством можно оценить емкость по ртути твердого вещества по кривой до проскока. Емкость выражена в (мкг)/г твердого вещества. Таблицы 1 и 2 представляют способы получения и емкости по ртути в примерах 1-7 и сравнительном примере.

Сравнительный Пример

Коммерчески доступные галлуазит или известь помещают в вышеописанный реактор. Кривую до проскока регистрируют при заданной температуре 130°С. Емкость по ртути этих не допированных обычных галлуазита и извести в вышеописанном устройстве составляет соответственно 40 (мкг)/г для галлуазита и 1 (мкг)/г для извести.

Пример 1

Согласно изобретению выполняют пропитку галлуазита и извести, таких как в сравнительном примере. Эту пропитку выполняют погружением соответственно галлуазита и извести в водный раствор с содержанием KBr 10 мас.% относительно веса водного раствора. Допированный таким образом влажный галлуазит и влажную известь высушивают и деагломерируют при температуре 75°С в печи для достижения остаточной влажности менее 50 г/кг. Количество KBr, нанесенного на галлуазит и на известь после высушивания, составляет 10 мас.% относительно веса полученного вещества согласно изобретению. Емкость по ртути этого галлуазита и этой извести, допированных KBr согласно изобретению в вышеописанном устройстве и работающих в тех же эксплуатационных режимах, что и в сравнительном примере, составляет 486 (мкг Hg)/г для допированного галлуазита и 24 (мкг)/г для допированной извести соответственно.

Таблица 1
Результаты лабораторных испытаний - известь
Пример Сравнительный 1
Добавка отсутствует KBr
Исходный раствор - 10%
Способ допирования - Пропитка
Влажность после пропитки - 50%
Температура высушивания - 75°С
Содержание добавок после пропитки - 10%
Емкость по ртути (мкг Hg/г) 1 24

Пример 2

Проводят распыление на галлуазит, подобный тому, как в сравнительном примере согласно изобретению. Распыление выполняют водным раствором с содержанием КВr 27 мас.% относительно веса водного раствора. Раствор распыляют на галлуазит с механическим перемешиванием до получения влажности 20%. Допированный таким образом влажный галлуазит высушивают и деагломерируют при температуре 150°С в печи до достижения остаточной влажности менее 50 г/кг. Количество КВr, нанесенного на галлуазит после высушивания, составляет 6 мас.% относительно веса композиции. Емкость по ртути этого КВr - допированного галлуазита равна 198 (мкг Hg)/г допированного галлуазита.

Пример 3

Воспроизводят пример 2, но с раствором MgCl2 27 мас.% относительно веса водного раствора. Раствор распыляют на галлуазит с механическим перемешиванием до получения влажности 15%. Количество MgCl2, нанесенного на галлуазит после высушивания, составляет 6 мас.% относительно веса композиции. Измеренная емкость по ртути равна 326 (мкг Hg)/г допированного галлуазита.

Пример 4

Воспроизводят пример 2, но с раствором MgBr2 27 мас.% относительно веса водного раствора. Раствор распыляют на галлуазит с механическим перемешиванием до получения влажности 15%. Количество MgBr2, нанесенного на галлуазит после высушивания, составляет 6 мас.% относительно веса композиции. Измеренная емкость по ртути равна 3140 (мкг Hg)/г допированного галлуазита.

Пример 5

Воспроизводят пример 2, но с раствором СаСl2 27 мас.% относительно веса водного раствора. Раствор распыляют на галлуазит с механическим перемешиванием до получения влажности 17%. Количество CaCl2, нанесенного на галлуазит после высушивания, составляет 6 мас.% относительно веса композиции. Измеренная емкость по ртути равна 215 (мкг Hg)/г допированного галлуазита.

Пример 6

Воспроизводят пример 2, но с раствором CaBr2 27 мас.% относительно веса водного раствора. Раствор распыляют на галлуазит с механическим перемешиванием до получения влажности 15%. Количество CaBr2, нанесенного на галлуазит после высушивания, составляет 6 мас.% относительно веса композиции. Измеренная емкость по ртути равна 447 (мкг Hg)/г допированного галлуазита.

Пример 7

Воспроизводят пример 2, но с раствором NH4I 9 мас.% относительно веса водного раствора. Раствор распыляют на галлуазит с механическим перемешиванием до получения влажности 16%. Количество NH4I, нанесенного на галлуазит после высушивания, составляет 2 мас.% относительно веса композиции. Измеренная емкость по ртути равна 1940 (мкг Hg)/г допированного галлуазита.

Таблица 2
Результаты лабораторных испытаний - галлуазит
Пример Сравнительный 1 2 3 4 5 6 7
Добавка Отсутствует КВr КВr MgCl2 MgBr2 CaCl2 CaBr2 NH4I
Исходный раствор - 10% 27% 27% 27% 27% 27% 9%
Способ допирования Пропитка Распыл. Распыл. Распыл. Распыл. Распыл. Распыл.
Влажность после пропитки - 50% 20% 15% 15% 17% 15% 16%
Температура высушивания 75°С 150°С 150°С 150°С 150°С 150°С 150°С
Содержание добавок после пропитки - 10% 6% 6% 6% 6% 6.5% 2%
Емкость по ртути (мкг Hg/г) 40 486 198 326 3140 215 447 1940

Пример 8: Влияние концентрации раствора для допирования

Повторяют пример 2, пропитывая 4 образца галлуазита, подобных тем, что в сравнительном примере, распылением раствора MgBr2 с концентрацией соответственно 5%, 9%, 27%, 35%, чтобы получить общее содержание добавки 1%, 2%, 6% и 10% соответственно. Пропитанный галлуазит помещают в реактор с постоянной заданной температурой 130°С. Емкость по ртути составляет 509, 905, 3140, 3980 (мкг Hg)/г галлуазита в условиях испытаний соответственно. Существенное снижение содержания ртути наблюдается таким образом при увеличении концентрации галоида в допированном галлуазите.

Пример 9: Влияние температуры реактора

Воспроизводят пример 2, но с раствором СаВr2 27 мас.% относительно веса водного раствора. Количество СаВr2, нанесенного на галлуазит после высушивания, составляет 1,2 мас.% относительно веса. Кривую до проскока получают в серии значений температур 130°С, 200°С, 250°С и 300°С.

Измеренная емкость по ртути соответственно равна 367, 829, 926 и 848 (мкг Hg)/г допированного галлуазита в условиях испытаний. Эти результаты показывают преимущество использования допированной композиции согласно изобретению, в частности, при 200-300°С.

Пример 10: промышленный масштаб

Согласно изобретению галлуазит, подобный тому, что и в сравнительном примере, допируют распылением в промышленном миксере. С этой целью распыляют водный раствор с содержанием КВr 25 мас.% относительно веса водного раствора. Производительность по допированному галлуазиту с 18% влажностью составляет 200 кг/ч. Последний деагломерируют и высушивают в корзиночном дезинтеграторе/сушилке горячими газами при около 400-450°С и временем нахождения таким, что температура выходящих газов из корзиночного дезинтегратора/сушилки составляла бы около 150°С. Получают высушенный галлуазит согласно изобретению с 10 мас.% КВr относительно веса композиции.

Таким образом допированный галлуазит используется на линии обработки отходящих газов с расходом около 150000 Нм3/ч, получаемых при регенерации цветных металлов. Допированный галлуазит дозируют шнеком и пневматически вводят в газовый поток при 170°С в количестве 60 кг/ч и затем собирают на рукавном фильтре, в частности, с пылевидными продуктами сгорания.

Концентрацию ртути измеряют до точки ввода допированного галлуазита и после рукавного фильтра по технологической схеме атомно-абсорбционным методом (MERCEM от Sick-Maihak). Измеренные концентрации, стандартизованные по сухому газу и относительно 20% кислорода:

- 87 мкг/Нм3 до и

- 13 мкг/Нм3 после. Этот результат показывает долю снижения содержания ртути 85%.

Пример 11: промышленный масштаб

Допированный галлуазит примера 11 используют на линии обработки отходящих газов с расходом около 20000 Нм3/ч, получаемых при регенерации цветных металлов. Допированный галлуазит дозируют шнеком и пневматически вводят в газовый поток при 70°С в количестве 30 кг/ч и затем собирают на рукавном фильтре, в частности, с пылевидными продуктами сгорания.

Концентрацию ртути измеряют до точки ввода допированного галлуазит и после рукавного фильтра по технологической схеме атомно-абсорбционным методом. Измеренные концентрации, стандартизованы по сухому газу и относительно 21% кислорода:

- 450 мкг/Нм3 до и

- 30 мкг/Нм3 после. Этот результат, меньше нормы в 50 мкг/Нм3, фактически показывает долю снижения содержания ртути 93%.

Следует понимать, что изобретение ни в коем случае не ограничено вышеописанными примерами осуществления, и что могут быть выполнены его многие модификации, не выходя за рамки прилагаемой формулы изобретения.

1. Твердая композиция для снижения содержания тяжелых металлов в отходящих газах, содержащая нефункционализированное допированное солью галида минеральное вещество в порошкообразной форме, поверхность которого, доступная для отходящих газов, частично или полностью покрыта солью галида, и которое выбрано из группы, состоящей из галлуазита, гидроксидов кальция или магния, или их смесей, при этом композиция содержит 0,5-20,0 мас.% указанной соли галида в пересчете на сухое вещество.

2. Композиция по п. 1, в которой указанная соль галида представляет собой неорганическую соль галида.

3. Композиция по п. 1, в которой указанное минеральное вещество предпочтительно выбрано из группы, состоящей из галлуазита, гашеной извести, и их смесей.

4. Композиция по п. 1, которая содержит соль галида в пересчете на сухое вещество в количестве 1-15 мас.% и, в частности, 1,5-10 мас.% относительно веса композиции.

5. Композиция по п. 1, в которой указанная соль галида представляет собой галид щелочного металла или галид щелочноземельного металла и предпочтительно выбрана из группы, состоящей из NaCl, NaBr, NaI, KCl, KBr, KI, CaCl2, CaBr2, CaI2, MgCl2, MgBr2, MgI2, NH4Cl, NH4Br или NH4I, или их смесей.

6. Композиция по п. 1, в которой минеральное вещество имеет d90 менее 1 мм и размер частиц между 1 мкм и 1 мм.

7. Способ получения композиции для снижения содержания тяжелых металлов в отходящих газах по любому из пп. 1-6, включающий стадии:
обеспечения минерального вещества, выбранного из группы, состоящей из галлуазита, гидроксидов кальция или магния, или их смесей,
обеспечения соли галида, и
приведения в контакт указанного минерального вещества и указанной соли галида с образованием минерального вещества, допированного солью галида.

8. Способ по п. 7, в котором указанное приведение в контакт указанного минерального вещества и указанной соли галида выполняют при перемешивании.

9. Способ по п. 7, в котором влажность указанного приготавливаемого минерального вещества составляет 0,1-100 г/кг, предпочтительно 2-90 г/кг.

10. Способ по п. 7, в котором указанное приведение в контакт выполняют при комнатной температуре.

11. Способ по п. 7, в котором указанная соль галида находится в жидкой форме, предпочтительно в водной фазе.

12. Способ по п. 7, в котором указанная стадия приведения в контакт указанного минерального вещества и указанной соли галида представляет собой распыление указанной соли галида на указанное минеральное вещество.

13. Способ по п. 7, в котором указанная стадия приведения в контакт указанного минерального вещества и указанной соли галида представляет собой пропитку указанного минерального вещества в указанной соли галида в жидкой фазе.

14. Способ по п. 7, в котором указанная соль галида находится в жидкой фазе и представляет собой водный или неводный раствор с содержанием соли галида между 1 % и насыщенным раствором соли, в частности 1-35 мас.%, предпочтительно 5-27 мас.% относительно общей массы указанного раствора.

15. Способ по п. 7, дополнительно включающий стадию высушивания и/или деагломерации указанного минерального вещества, допированного солью галида, предпочтительно при температуре 60-200°C, в частности 75-170°C.

16. Применение композиции по любому из пп. 1-6 для снижения содержания ртути в газообразном состоянии и металлической ртути Hg0 в отходящих газах.

17. Применение по п. 16, в котором указанную композицию используют в смеси с основным реагентом.

18. Применение по п. 16, в котором указанное допированное минеральное вещество приводят в контакт с отходящими газами при температуре 70-350°C, в частности 110-300°C и предпочтительно 120-250°C.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к твердой неорганической композиции для снижения содержания диоксинов и фуранов, а также тяжелых металлов, в частности металлической ртути, присутствующих в дымовых газах, способу получения такой композиции и ее применению для снижения содержания диоксинов и фуранов, а также тяжелых металлов, в частности ртути, присутствующих в дымовых газах.
Изобретение относится к области экологии в энергетике. Способ очистки дымовых газов пылеугольных котлов тепловых электростанций от ртути, включающий введение активированного угля в качестве сорбента, отличающийся тем, что сорбент получают из щелочного древесного угля путем его обработки водяным паром при температуре не менее 800°C с последующим дроблением и отсевом на сите с размером ячейки не более 100 мкм, при этом способ осуществляют в температурном интервале 110 - 120ºC с вводом сорбента в дымовые газы непосредственно перед золоулавливающими устройствами.

Изобретение относится к контролю загрязнений и применяется для уменьшения выделения ртути (Hg) в газовом выбросе преимущественно угольных ТЭС. Способ очистки газовых выбросов от ртути путем окисления паров ртути, при этом окисление паров ртути в газовом потоке проводят в реакторе при помощи ультрафиолетового излучения ртутных кварцевых ламп, при этом вводят в реактор дополнительный поток газа, содержащий активные частицы, генерируемые плазменным генератором.

Изобретение относится к удалению диоксида углерода и других загрязняющих веществ из потоков отходов посредством их абсорбции из концентрированных потоков. Способ отделения тяжелых металлов от воды в конденсате дымовых газов от процесса, в котором диоксид углерода удаляется из газового потока на электростанции, содержит получение хлоридной соли и смешивание ее с водой и/или паром, чтобы получить раствор.

Изобретение относится к оборудованию для проведения адсорбционных процессов в системе газ - адсорбент. Адсорбер для очистки воздуха от паров ртутьсодержащих веществ содержит корпус с крышкой и адсорбент, корпус и крышка соединены через уплотнительную прокладку ботами, а внутри корпуса, соосно ему, установлен стакан, вокруг которого уложена изоляция из мягкой теплоизоляционной базальтовой плиты, а в стакане, в верхней и нижней частях, установлены перфорированные диски, при этом объем стакана между дисками заполнен адсорбентом - материалом в виде гранул, обладающим высокой адсорбционной способностью и представляющим собой активированный уголь, импрегнированный серой, а между дисками и адсорбентом проложены сетки, причем в крышке расположен патрубок, подводящий загрязненный воздух, а в корпусе - патрубок, отводящий очищенный от паров ртути воздух.

Изобретение относится к композиции и способам удаления ртути из потоков отходящих топочных газов. Композиция для удаления ртути из продуктов сгорания топлива содержит источник брома, источник хлора и сорбент, способный адсорбировать бром и хлор, причем значение ТНО композиции на 10°C превышает ТНО самого сорбента.
Изобретение относится к сорбирующей композиции и способам удаления ртути из потоков отходящих топочных газов. Композиция для снижения выбросов ртути содержит бромированное органическое вещество и сорбент, причем значение ТНО композиции на 10°С превышает ТНО самого сорбента.
Изобретение относится к процессам горения, созданию способов, уменьшающих содержание ртути или серы в дымовых газах, выбрасываемых в атмосферу. Способ сжигания ртутьсодержащего топлива в печи топливосжигающей установки с пониженным количеством выброса ртути из указанной установки в окружающую среду, характеризуется добавлением композиции основного сорбента, содержащей бром или йод, к топливу перед вводом в печь, введением в указанную печь топлива с добавленной в него композицией основного сорбента, добавлением компонентов дополнительного сорбента, содержащих кальций, кремнезем и оксид алюминия в указанную печь при температуре, превышающей 1093°C, и сжиганием указанного топлива в печи с образованием газообразных продуктов сгорания, золы и тепловой энергии.

Настоящее изобретение относится к катализатору окисления ртути (варианты) и способу его приготовления (варианты). Описан катализатор окисления ртути в отходящем газе до водорастворимого соединения ртути, предотвращающий улетучивание МоО3, который содержит: TiO3 в качестве носителя; V2O5 и МоО3 в качестве активных компонентов, нанесенных на носитель, и по меньшей мере один из элементов, выбранных из группы, состоящей из W, Cu, Со, Ni, Zn и их соединений, в качестве компонента, предотвращающего улетучивание МоО3, нанесенного на носитель.

Изобретение относится к катализатору на углеродной основе и его использованию в каталитической десульфуризации дымовых газов для удаления оксидов серы и ртути из дымовых газов.
Наверх