專(zhuān)利名稱：一種螯合回收資源化燃煤煙氣中單質(zhì)汞的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中氣態(tài)單質(zhì)汞的脫除回收，尤其是燃煤煙氣或固體垃圾焚燒煙氣中單質(zhì)汞的螯合回收方法，通過(guò)絡(luò)螯合鹵化汞([i/g(a) ]"_2, [/^(份) ]"_2， [&(/) ]"一2，[wg(^^:r2)吸收液吸收生成鹵化亞汞晶體，過(guò)濾回收煙氣中的單質(zhì)汞。
技術(shù)背景汞是"三致"物質(zhì)(致癌、致畸形、致突變)，也是優(yōu)先控制污染物之一。全球每年排放到大氣中的汞總量約為5 000t，其中4 000t是人為的結(jié)果，而燃煤過(guò)程中汞的排放量占 30%以上。自1978—1995年，我國(guó)燃煤工業(yè)累計(jì)向大氣排放汞達(dá)到2493.8噸，汞排放量的 年平均增長(zhǎng)速度為4.8%。我國(guó)燃煤汞排放量己經(jīng)超過(guò)了美國(guó)，而且增長(zhǎng)速度較快，對(duì)生態(tài)和 全民健康構(gòu)成了極大的威脅，對(duì)我國(guó)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)和環(huán)境外交也帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。燃煤煙氣中汞含量為5—20pg/Nm3，屬于痕量級(jí)污染物。其主要有三種形態(tài)氣態(tài)元素 單質(zhì)汞Hg 氣態(tài)二價(jià)離子汞HgS+和固態(tài)顆粒附著汞Hg (p)，其中HgG是煙氣中汞的重要存 在形式，各組分所占的比例與燃煤中的鹵素(主要是氯)含量關(guān)系密切，氯元素含量越低， 煙氣中單質(zhì)汞的比例越高，其中HgG占煙氣總汞的30 — 80X。由于我國(guó)燃煤中氯含量平均較 低，Hga在煙氣中含量普遍偏高。單質(zhì)汞(HgG)是環(huán)境大氣中汞的主要形式，它具有較高的揮發(fā)性和較低的水溶性，極易 在大氣中通過(guò)長(zhǎng)距離的大氣運(yùn)輸形成全球性的汞污染，它在大氣中的平均停留時(shí)間長(zhǎng)達(dá)半年 至兩年，是最難控制的形態(tài)之一，也是燃煤煙氣脫汞的難點(diǎn)。目前煙氣脫汞方法分為干法和 濕法，即吸附法和吸收法。吸附法主要采用活性炭吸附?；钚蕴繉?duì)汞的吸附是一個(gè)多元化的過(guò)程，它包括吸附、凝 結(jié)、擴(kuò)散以及化學(xué)反應(yīng)等過(guò)程，與吸附劑本身的物理性質(zhì)(顆粒粒徑、孔徑、表面積等)、溫 度、煙氣氣體成分、停留時(shí)間、煙氣中汞濃度、C/Hg比例等因素有關(guān)，可以同時(shí)除去Hg^口 Hg2+，但成本很高，運(yùn)行費(fèi)用大。據(jù)美國(guó)EPA(Environmental Protection Agency)和DOE(The UnitedStates Department of Energy)估算采用活性炭吸附法發(fā)電成本增加20—30。/。。為了得到良 好的脫硫效果，吸附劑活性炭的粒度在2 — 5um，噴入煙氣中的含量要達(dá)到2000 — 5000 mg/Nm3。以30萬(wàn)kW機(jī)組計(jì)算，活性炭消耗在2 — 5噸/h，價(jià)格3000元/噸，活性炭消耗費(fèi)用為 0.6—1.5萬(wàn)元/h，發(fā)電成本增力口2 —5分錢(qián)/kWh。建設(shè)這樣的除汞系統(tǒng)是很昂貴的，燃煤電廠難以承受。為此，很多研究人員開(kāi)始開(kāi)發(fā)新型、高效、低廉的吸附劑。例如飛灰、礦物類(lèi)吸附 材料。吸收法只能去除氧化態(tài)汞Hg^，不能直接脫除HgO,需要添加氧化劑氧化HgG為Hg2、實(shí) 現(xiàn)脫汞。采用吸收法對(duì)安裝了濕法脫硫裝置的燃煤電廠來(lái)說(shuō)不用對(duì)裝置作大的改動(dòng)或增加設(shè) 備，在原有的脫硫裝置上即可實(shí)現(xiàn)脫硫除汞的多污染物聯(lián)合控制。美國(guó)Argonne國(guó)家實(shí)驗(yàn)室分 別采用以氯酸為主要物質(zhì)NOXSORB (17. 8Q/。氯酸HC103和22.3。/。氯酸鈉NaC103的混合物，Olin 公司生產(chǎn))以及幾種鹵素類(lèi)物質(zhì)(Cl2、 12)作為單質(zhì)汞的氧化劑在小型試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了試驗(yàn)， 均能不同程度實(shí)現(xiàn)單質(zhì)汞的氧化，但是其氧化率較低只有20_40%，而且煙氣中存在S02會(huì)消 耗很大部分氧化劑，抑制Hge的氧化。綜上所述吸附法成本較高，需要對(duì)吸附劑再生，運(yùn)行費(fèi)用較高；吸收法雖能實(shí)現(xiàn)多污染 物聯(lián)合控制，但是氧化劑添加量大，氧化率較低，而且可能會(huì)帶來(lái)汞的二次污染。汞是污染物，但是對(duì)于化工、電子、冶金、醫(yī)藥等行業(yè)卻是寶貴的資源。我國(guó)每年都要 進(jìn)口大量的汞填補(bǔ)國(guó)內(nèi)對(duì)汞的需求。如能回收燃煤煙氣中的汞，不僅能消除其對(duì)環(huán)境的影響， 達(dá)到治理汞污染的目的，而且還能變廢為寶，產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種回收資源化煙氣中單質(zhì)汞的工藝，其特征在于在吸收塔中螯合鹵化汞溶 液與含汞蒸汽的煙氣接觸反應(yīng)，生成鹵化亞汞晶體，過(guò)濾，回收汞。 本發(fā)明構(gòu)思是首先是螯合鹵化汞溶液的制備，以制備[母(C/XJ"為例。在室溫下，向濃度為0.5-5% HgCl2溶液中添加過(guò)量NaCl，反應(yīng)生成螯合物[/^(0) ]"—2 。//gc/2+"cr—胸c/)";r2以配置生成的螯合物濃度為0.5-5%作為吸收液，在吸收塔中與含汞煙氣接觸反應(yīng)，得到 鹵化亞汞晶體，Hg+[//g(c/)":r2 — ^g2c/2+(" - 2)cr將吸收塔下部液體用泵打出過(guò)濾回收鹵化亞汞晶體，送冶煉廠冶煉獲得單質(zhì)汞。本發(fā)明工藝過(guò)程向濃度為0.5-5%的鹵化汞(HgCl2、 HgBr2、 Hgl2、 HgF2)溶液槽中添加過(guò)量的NaCl，發(fā)生螯合反應(yīng)獲得螯合鹵化汞(胸c/)j"一2， [，r)"]"畫(huà)2， ) ]"-2, ,nj"-2)，通過(guò)漿液泵將螯合液加入到鼓泡反應(yīng)器中，與含汞煙氣接觸反應(yīng)，鼓泡器下部漿液輸送到水力 旋流器中，經(jīng)旋流器分離后，頂流回到鹵化汞溶液槽中，底流送過(guò)濾段過(guò)濾，濾液仍回到卣 化汞溶液槽中，收集濾渣送冶煉廠冶煉獲得單質(zhì)汞。


附圖1為螯合回收資源化燃煤煙氣中單質(zhì)汞工藝流程圖l一煙氣入口； 2—鹵化汞溶液入口； 3 —煙氣分布器；4一煙氣出口； 5 —除霧器； 6—鹵化亞汞出料泵7 —吸收漿液進(jìn)料泵；8 —螯合鹵化汞生成槽；9一鹵化汞加入口； IO —旋流器；ll一帶式過(guò)濾機(jī)；12—鹵化物加入口具體實(shí)施方式
參見(jiàn)附圖l，首先在螯合鹵化汞槽8中合成螯合鹵化汞，將鹵化汞從入口9加入，同時(shí) 加入鹵化物(氯化鈉)，加入的鹵化汞和鹵化鈉的物質(zhì)量的比為1:5—1:10,反應(yīng)2-3小時(shí)，通 過(guò)吸收液進(jìn)料泵7加入到鼓泡吸收塔中，與從煙氣入口 1進(jìn)入的含汞煙氣反應(yīng)，吸收后的煙 氣經(jīng)除霧器5從煙氣出口 4進(jìn)入煙囪，吸收反應(yīng)生成物經(jīng)鹵化亞汞出料泵6進(jìn)入旋流器10濃 縮，底流再經(jīng)皮帶過(guò)濾機(jī)ll過(guò)濾得到鹵化亞汞沉淀，過(guò)濾濾液以及旋流器頂流都進(jìn)入螯合鹵 化汞生成槽8循環(huán)使用。實(shí)施例1某燃煤鍋爐煙氣量5萬(wàn)Nm3/h, Hg=50ug/Nm3;含塵230mg/Nm3;溫度140'C，煙氣脫 硫過(guò)程采用本發(fā)明公開(kāi)的技術(shù)，流程圖如圖1所示，并按上述具體實(shí)施方式
進(jìn)行，鼓泡塔直 徑4.0m，總高5m，鹵化汞為氯化汞，添加的鹵化物為氯化鈉，二者物質(zhì)量比為1:5，形成氯 化汞螯合物，濃度為5%,脫汞效率85%。實(shí)施例2按照實(shí)施例1所述的工藝過(guò)程，對(duì)實(shí)施例1中的吸收液進(jìn)行調(diào)整，采用溴化汞為吸收液， 同時(shí)添加溴化鈉，二者的物質(zhì)量比為1:6，形成溴化汞螯合物濃度為4.5%，其脫汞率為88%
權(quán)利要求
1、一種螯合回收資源化燃煤煙氣中單質(zhì)汞的方法，其特征在于該方法主要包括以下步驟(1)、首先是螯合鹵化汞溶液的制備，按照鹵化汞與可溶性鹵化物物質(zhì)量的比為1∶5-1∶10加入制備螯合鹵化汞；(2)、以配置生成的螯合物濃度為0.5-5％作為吸收液，在吸收塔中與含汞煙氣接觸反應(yīng)，得到鹵化亞汞晶體；
2、 如權(quán)利要求1所述的螯合吸收單質(zhì)汞工藝，其特征在于鹵化汞溶液與可溶性卣化鹽反應(yīng) 生成卣化汞螯合物；
3、 如權(quán)利要求1所述的螯合吸收單質(zhì)汞工藝，其特征在于鹵化汞與可溶性卣化物物質(zhì)量的 比為1:5 — 1:10;
4、 如權(quán)利要求1所述的螯合吸收單質(zhì)汞工藝，其特征在于鹵化親的種類(lèi)包括氯化汞，溴化 汞，碘化汞；
5、 如權(quán)利要求l所述的螯合吸收單質(zhì)汞工藝，其特征在于可溶性鹵化物包括鹵化鉀、卣化 鈉；
6、 如權(quán)利要求1所述的螯合吸收單質(zhì)汞工藝，其特征在于鹵化汞螯合物濃度為0.5-5%作 為吸收液。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種螯合回收資源化針對(duì)燃煤煙氣或固體垃圾焚燒煙氣中單質(zhì)汞的螯合回收方法，其特征在于在吸收塔中螯合鹵化汞溶液與含汞蒸汽的煙氣接觸反應(yīng)，生成鹵化亞汞晶體，過(guò)濾，回收汞，使之資源化。
文檔編號(hào)B01D53/46GK101332402SQ200810044750
公開(kāi)日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2008年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月20日
發(fā)明者沛 劉, 劉盛余, 葉芝祥 申請(qǐng)人:成都信息工程學(xué)院