專利名稱：一種液相脫除煙氣中元素態(tài)汞的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煙氣凈化方法，特別是利用噴射鼓泡器液相脫除煙氣中元素態(tài)汞(Hg°)的方法，屬煙氣凈化技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
燃煤發(fā)電量在總發(fā)電量中占有重要比重，以中國為例，其電力構(gòu)成中燃煤發(fā)電量占總發(fā)電量的80 %左右，預(yù)測到2015年占62. 6 %左右，到2050年仍占50%以上?？梢娫谀壳凹敖窈笙喈?dāng)長的一個時期內(nèi)，以燃煤為主的電力結(jié)構(gòu)將難以改變。汞是煤中的一種有毒的重金屬痕量元素，世界范圍內(nèi)煤中汞含量一般在0. 012 33mg/kg，平均汞含量約為0. 13mg/kg，燃煤汞的排放控制不容忽視。目前國外工業(yè)上應(yīng)用的成熟脫汞技術(shù)是活性炭吸附法，該技術(shù)雖然有較高的脫除汞效率，但存在運行費用高的缺陷。美國EPA和DOE估算結(jié)果表明，燃煤電站選擇在除塵裝置中噴入活性炭方式脫汞，每脫除一鎊汞需$14200 70000 ;如采用活性炭吸附床，每脫除一鎊滎需耗資$17400 38600。 研究表明，燃煤煙氣中釋放的汞有三種形式元素汞(Hg°)，氧化態(tài)汞(Hg2+)和顆粒態(tài)汞(HgP)。不同形態(tài)的汞具有不同的物理和化學(xué)性質(zhì)。他2+易溶于水且易附著在顆粒物上，理論上Hg"可用常規(guī)污染物控制設(shè)備如濕式煙氣脫硫裝置(WFGD)等脫除。但據(jù)有關(guān)研究證實，煙氣經(jīng)過WFGD設(shè)備后，60 %左右的Hg2+被還原為Hg° 。 Hgp易于被除塵設(shè)備捕集，如慣性除塵器、靜電除塵器(ESP)或布袋除塵器(fabric filter，F(xiàn)F)。 Hg°具有較高的飽和蒸汽壓力，極易揮發(fā)且難溶于水，常規(guī)污染物控制設(shè)備難以脫除，幾乎全部排放到大氣中，因此Hg°的脫除是燃煤煙氣脫汞的重點和難點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是提供一種脫除效率高、投資和運行費用低的液相脫除煙氣中Hg°的方法。 本發(fā)明所稱問題是由以下技術(shù)方案解決的 —種液相脫除煙氣中元素態(tài)汞的方法，它利用吸收劑在噴射鼓泡反應(yīng)器中吸收煙氣中的Hg、其特別之處是所述吸收劑由吸收液和添加劑組成，所述吸收液為硫酸銅CuS04和高碘酸鉀KI04的混配溶液，其中，CuS04溶液濃度范圍為0. 001M 0. 02M/L, KI04溶液濃度范圍為0. 001M 0. 02M/L，所述添加劑為碳酸氫鉀KHCOy雙氧水11202、硫酸鉀K2S04或過硫酸鉀K2S208中的一種，添加劑濃度范圍0. 001M 0. 05M/L。 上述液相脫除煙氣中元素態(tài)汞的方法，所述吸收劑利用氫氧化鉀KOH調(diào)節(jié)pH值，pH值范圍為9 11。 上述液相脫除煙氣中元素態(tài)汞的方法，所述吸收劑按如下步驟制備在吸收劑制備容器中加入一定比例的的CuSO、 1(104、添加劑，加水混勻，用KOH調(diào)節(jié)pH值為9 ll，加熱至沸騰，冷卻后過濾即得所述吸收劑。 上述液相脫除煙氣中元素態(tài)汞的方法，在噴射鼓泡反應(yīng)器中，Hg1兌除的反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度范圍，10 8(TC ;吸收劑pH值范圍，9 11 ;吸收劑濃度范圍，O. 13mmo1/L-0. 18mmol/L ;氣液接觸時間范圍，O. 5_3. 0秒。 本發(fā)明針對燃煤煙氣中他°脫除難的問題，提出一種煙氣凈化技術(shù)，該技術(shù)是在裝有一定液面高度和濃度的吸收劑的噴射鼓泡反應(yīng)器內(nèi)填充一定高度和濃度的吸收劑實施的，實驗表明，在反應(yīng)溫度為10 8(TC，pH值為9 ll，氣液接觸時間為0. 5-3. 0秒，當(dāng)煙氣中的Hg0。為20-200iig/i^時，脫除效率達(dá)到70^以上。本發(fā)明具有脫除效率高，投資和運行費用低，設(shè)備簡單，運行穩(wěn)定，產(chǎn)物易處理，便于推廣應(yīng)用等特點。本發(fā)明不僅適合于大型鍋爐，而且適用于中、小型鍋爐和其它燃煤設(shè)備，具有很好的應(yīng)用前景。
具體實施例方式
本發(fā)明所述脫除煙氣中H^技術(shù)是利用吸收劑在噴射鼓泡反應(yīng)器中實現(xiàn)，在噴射鼓泡反應(yīng)器內(nèi)充入一定量吸收劑，用水稀釋并保持一定液位高度，此時吸收劑濃度為0. 13mmol/L-0. 18mmol/L，含有Hg°的煙氣鼓入噴射鼓泡反應(yīng)器即可實現(xiàn)Hg°脫除。當(dāng)反應(yīng)溫度為10 80°C， pH值為9 ll，氣液接觸時間為0. 5-3. 0秒，Hg°濃度為20-200 y g/m3時，脫除效率可達(dá)到70%以上。 本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)是給出了吸收劑的合適配比和Hg°脫除的反應(yīng)條件，所述吸收劑由吸收液和添加劑組成。吸收液為一定比例的硫酸銅CuS04溶液和高碘酸鉀KI04溶液，CuS04溶液濃度范圍為0. 001M 0. 02M， 1(104溶液濃度范圍為0. 001M 0. 02M;添加劑為碳酸氫鉀KHCOp雙氧水11202、硫酸鉀K2S04或過硫酸鉀K2S208中的一種，添加劑濃度范圍0. 001M 0. 05M。所述Hg°脫除的反應(yīng)條件由反應(yīng)溫度、吸收劑pH值、吸收劑濃度和氣液接觸時間構(gòu)成。反應(yīng)溫度范圍為10 8(TC，吸收劑pH值范圍為9 ll，吸收劑濃度范圍為0. 13mmol/L-0. 18mmol/L，氣液接觸時間范圍為0. 5_3. 0秒。 本發(fā)明的原理是在吸收劑制備過程中，CuS04和KI04形成絡(luò)合物，在加熱條件下，添加劑將該絡(luò)合物氧化成強(qiáng)氧化性的[Cu(OH)2(H3I06)2]3—，該配離子可將煙氣中Hf氧化為
離子態(tài)汞，通過加入硫化物生成沉淀過濾除去。反應(yīng)式如下
KI04+CuS04 +添加劑[Cu(OH)2 (H3I06)2 f + K2S04 (1)
2[Cu(OH)2(H3I06)2〗3- +Hg => 2[Cu(OH)2(H3I06)2]4- +Hg2+ (2)
Hg2++Na2S — HgS I +2Na+ (3)
由于該吸收劑的鈉鹽和鈣鹽的溶解度較低，易形成沉淀，因此，吸收劑pH值調(diào)節(jié)采用KOH。 實施例如下 實施例1 :稱取CuS04、 KI04和KHC(V加入吸收劑制備容器中，加水混勻，使該吸收劑包括0. 001M CuS04、0. 001M KI04和0. 001M KHC03。用KOH將吸收劑pH值調(diào)節(jié)至9，加熱至沸騰，冰水冷卻后過濾即得吸收劑。在噴射鼓泡反應(yīng)器中他°脫除的反應(yīng)條件為，反應(yīng)溫度，10°C ;吸收劑濃度，O. 13mmol/L ;氣液接觸時間，O. 5秒。 實施例2 :稱取CuS04、 KI04和KHC03，加入吸收劑制備容器中，加水混勻，使該吸收劑包括O. 005M CuS04、0. 001M 1(104和0. 004M KHC03。用KOH將pH值調(diào)節(jié)至9，加熱至沸騰，器中Hg°脫除的反應(yīng)條件為，反應(yīng)溫度，30°C; 吸收劑濃度，O. 13mmol/L ;氣液接觸時間，1秒。 實施例3 :稱取CuS04、KI04和!1202，加入吸收劑制備容器中，加水混勻，使該吸收劑 包括0. 01M CuS04、0. 001M KI04和0. 003M H202。用K0H將pH值調(diào)節(jié)至IO，加熱至沸騰，冰 水冷卻后過濾即得吸收劑。在噴射鼓泡反應(yīng)器中Hg1兌除的反應(yīng)條件為，反應(yīng)溫度，4(TC ; 吸收劑濃度，O. 15mmol/L ;氣液接觸時間，1秒。 實施例4 :稱取CuS04、KI04和H202，加入吸收劑制備容器中，加水混勻，使該吸收劑 包括0.015M CuS04、0.005M KI04和0. 008M H202。用KOH將pH值調(diào)節(jié)至ll，加熱至沸騰，冰 水冷卻后過濾即得吸收劑。在噴射鼓泡反應(yīng)器中Hg1兌除的反應(yīng)條件為，反應(yīng)溫度，4(TC ; 吸收劑濃度，O. 15mmol/L ;氣液接觸時間，2秒。 實施例5 :稱取CuS04、 KI04和K2S208，加入吸收劑制備容器中，加水混勻，使該吸收 劑包括O. 015M CuS04、0. 01M KI04和0. 02M K2S208。用KOH將pH值調(diào)節(jié)至11，加熱至沸騰， 冰水冷卻后過濾即得吸收劑。在噴射鼓泡反應(yīng)器中Hg°脫除的反應(yīng)條件為，反應(yīng)溫度，60°C; 吸收劑濃度，O. 18mmol/L ;氣液接觸時間，2秒。 實施例6 :稱取CuS04、 KI04和K2S208，加入吸收劑制備容器中，加水混勻，使該吸收 劑包括0. 02M CuS04、0. 02M KI04和0. 05M K2S208。用KOH將pH值調(diào)節(jié)至ll，加熱至沸騰， 冰水冷卻后過濾即得吸收劑。在噴射鼓泡反應(yīng)器中Hg°脫除的反應(yīng)條件為，反應(yīng)溫度，80°C; 吸收劑濃度，O. 18mmol/L ;氣液接觸時間，3秒。
權(quán)利要求
一種液相脫除煙氣中元素態(tài)汞的方法，它利用吸收劑在噴射鼓泡反應(yīng)器中吸收煙氣中的Hg0，其特征在于所述吸收劑由吸收液和添加劑組成，所述吸收液為硫酸銅CuSO4和高碘酸鉀KIO4的混配溶液，其中，CuSO4濃度范圍為0.001M～0.02M/L，KIO4濃度范圍為0.001M～0.02M/L，所述添加劑為碳酸氫鉀KHCO3、雙氧水H2O2、硫酸鉀K2SO4或過硫酸鉀K2S2O8中的一種，添加劑濃度范圍0.001M～0.05M/L。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液相脫除煙氣中元素態(tài)汞的方法，其特征在于所述吸收劑 中加入氫氧化鉀KOH調(diào)節(jié)pH值，吸收劑pH值范圍為9 11。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液相脫除煙氣中元素態(tài)汞的方法，其特征在于所述吸 收劑按如下步驟制備在反應(yīng)容器中加入配比量的CuSO、 KIOp添力B劑，加水混勻，加入KOH 調(diào)pH值9 ll，加熱至沸騰，冷卻后過濾即得吸收劑。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的液相脫除煙氣中元素態(tài)汞的方法，其特征在于在噴射鼓泡反應(yīng)器中，他°脫除的反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度范圍，10 8(TC;吸收劑pH值范圍，9 11 ;吸收劑濃度范圍，O. 13mmol/L-0. 18mmol/L ;氣液接觸時間范圍，O. 5_3. 0秒。
全文摘要
一種液相脫除煙氣中元素態(tài)汞的方法，它利用吸收劑在噴射鼓泡反應(yīng)器中吸收煙氣中的Hg0，所述吸收劑由吸收液和添加劑組成，吸收液為硫酸銅CuSO4和高碘酸鉀KIO4的混配溶液，CuSO4濃度為0.001M～0.02M/L，KIO4濃度為0.001M～0.02M/L，添加劑為碳酸氫鉀KHCO3、雙氧水H2O2、硫酸鉀K2SO4或過硫酸鉀K2S2O8中的一種，添加劑濃度為0.001M～0.05M/L。本發(fā)明脫除效率可達(dá)到70％以上。具有脫除效率高，投資和運行費用低，設(shè)備簡單，運行穩(wěn)定，產(chǎn)物易處理，便于推廣應(yīng)用等特點，不僅適合于大型鍋爐，而且適用于中、小型鍋爐和其它燃煤設(shè)備。
文檔編號B01D53/78GK101703876SQ20091007550
公開日2010年5月12日 申請日期2009年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月24日
發(fā)明者薛方明, 趙毅 申請人:華北電力大學(xué)(保定)