一種煙氣中Hg²⁺的脫除系統(tǒng)與方法
【專利摘要】本發(fā)明一種煙氣中Hg2+的脫除系統(tǒng)與方法，所述的脫除方法，在濕法脫硫系統(tǒng)中，將不溶于水的石油亞砜添加到脫硫漿液中通過混合噴淋以將煙氣中的Hg2+捕集到石油亞砜中，實現(xiàn)對煙氣中Hg2+的脫除。所述的脫除系統(tǒng)，包括濕法脫硫系統(tǒng)和石油亞砜分離系統(tǒng)；濕法脫硫系統(tǒng)包括濕法脫硫塔，濕法脫硫塔內(nèi)部形成的漿液池，連接煙道的氧化煙氣入口，與漿液池連通設置的氨水儲罐和石油亞砜原液儲罐，設置在氧化煙氣入口上方的噴淋層，以及連接噴淋層和漿液池的漿液循環(huán)泵；石油亞砜分離系統(tǒng)包括一級油水分離器，一級油水分離器的輸入端與漿液池連通，油相輸出端輸出含Hg2+的石油亞砜，水相輸出端輸出回收脫硫漿液，其水相輸出端連接噴淋層。
【專利說明】
_種煙氣中Hg2+的脫除系統(tǒng)與方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)保技術領域，具體為一種煙氣中Hg2+的脫除系統(tǒng)與方法。
【背景技術】
[0002]汞是一種有毒的重金屬元素，也是重要的大氣污染物之一。據(jù)統(tǒng)計，大氣環(huán)境中約31%的汞來自于火電廠的煤燃燒，其設計到電力、工業(yè)鍋爐、鋼鐵冶金等行業(yè)，燃煤汞污染已經(jīng)成為當今世界公認的又一嚴峻環(huán)境問題。為此，環(huán)境保護部和國家質(zhì)檢總局于2012年I月I日聯(lián)合發(fā)布了《火電廠大氣污染物排放標準》，首次將我國電廠煙氣中汞的排放值限定在0.03mg/m3，在國家政策法規(guī)層面決定了煙氣脫汞技術的研究將具有重要的社會經(jīng)濟價值。
[0003]燃煤煙氣中汞主要以元素汞(HgQ)、氧化汞(Hg2+)及顆粒汞(Hgp)三種形式存在。Hg2+和Hg咽其自身物理化學性質(zhì)，易在濕法脫硫和除塵裝置中脫除。然而，Hgt3易揮發(fā)且難溶于水，難以在常規(guī)煙氣凈化設備中脫除，幾乎全部排放到大氣中，極大地危害著人體健康。根據(jù)Atmospheric Chemistry and Physics于2010年 10:1183-1192中發(fā)表的 “Mercuryemiss1n and speciat1n of coal-fired power plants in China”、Fuel于2008年發(fā)表的文獻“The role of flue gas desulphurisat1n in mercury speciat1n anddistribut1n in a lignite burning power plant”，以及環(huán)境工程學報在2008年I (2):64-69中公開的《濕式煙氣脫硫系統(tǒng)同時脫汞研究》中的內(nèi)容表明:在濕法脫硫裝置中，Hg2+的脫除率接近100%。然而，由于脫硫漿液中含有許多具有還原性的離子，F(xiàn)uel雜志于2010年 89: 3167-3177中發(fā)表的文章 “Removal of Hg°f rom flue gases in wet FGD bycatalytic oxidat1n with air-An experimental study”表明，溶解在楽液中的Hg2+會被逐漸還原成Hg^致使通過脫硫漿液后煙氣中Hf濃度反而比進氣高。如王岳軍在2011年公開的浙江大學博士學位論文《氣相零價汞催化氧化及二價汞液相吸收、還原過程研究》中指出:在吸收液pH為4.5?5.5之間時，1?基系統(tǒng)中有近70%的Hg2+被還原。為此，F(xiàn)uel雜志于2007年86:2789-2797中發(fā)表的文章 “Mercury removal from coal combust1n by Fentonreact1ns-Part A: Bench-scale tests” 公開向脫硫楽液中添加Fenton試劑(Fe3+/H202)、Journal of Hazardous Materials雜志在2010年 183:132-137的報道 “The role of1dine monochloride for the oxidat1n of elemental mercury”)中公開的添力口氯化鵬和Fuel在2012年96:568-571 的報道“Effect of adding aluminum salts to wet FGDsystems upon the stabilizat1n of mercury””中公開的添加銷鹽等以抑制Hg2+的還原，并取得了一定效果。盡管該法具有一定的應用前景，但使用該法時需向脫硫漿料中添加氧化劑和催化劑的量較大，會在很大程度上影響漿料的組成，進而影響脫硫效果。此外，添加劑的加入將會降低石膏品質(zhì)。此外，將燃煤鍋爐煙氣中的汞直接進行脫除處理后，不加以回收也是對汞資源的浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供一種煙氣中Hg2+的脫除系統(tǒng)與方法，使用簡單，方便高效，在脫除Hg2+污染的同時能夠?qū)崿F(xiàn)汞資源的回收利用。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術方案來實現(xiàn):
[0006]一種煙氣中Hg2+的脫除方法，在濕法脫硫系統(tǒng)中，將不溶于水的石油亞砜添加到脫硫漿液中通過混合噴淋以將煙氣中的Hg2+捕集到石油亞砜中，實現(xiàn)對煙氣中Hg2+的脫除。
[0007]優(yōu)選的，還包括將捕集了Hg2+的石油亞砜與脫硫漿液分離的步驟，分離后得到回收脫硫漿液和含Hg2+的石油亞砜;將分離出來的含Hg2+的石油亞砜收集后，加入鹽酸溶液將石油亞砜捕集的Hg2+解析出來，得到再生石油亞砜和Hg2+的鹽酸解析液，并將回收脫硫漿液和再生石油亞砜重新接入到濕法脫硫系統(tǒng)中，重新進行脫硫和Hg2+捕集。
[0008]優(yōu)選的，還包括將Hg2+的鹽酸解析液進行電解處理制得水銀的步驟。
[0009]優(yōu)選的，鹽酸溶液的濃度為2-8M。
[0010]一種煙氣中Hg2+的脫除系統(tǒng)，包括濕法脫硫系統(tǒng)和石油亞砜分離系統(tǒng)；
[0011 ]所述的濕法脫硫系統(tǒng)包括濕法脫硫塔，濕法脫硫塔內(nèi)部形成的漿液池，連接煙道的氧化煙氣入口，與漿液池連通設置的氨水儲罐和石油亞砜原液儲罐，設置在氧化煙氣入口上方的噴淋層，以及連接噴淋層和漿液池的漿液循環(huán)栗；
[0012]所述的石油亞砜分離系統(tǒng)包括一級油水分離器，一級油水分離器的輸入端與漿液池連通，油相輸出端輸出含Hg2+的石油亞砜，水相輸出端輸出回收脫硫漿液，其水相輸出端連接噴淋層。
[0013]優(yōu)選的，還包括石油亞砜再生系統(tǒng)，所述的石油亞砜再生系統(tǒng)包括二級油水分離器和連接在二級油水分離器上的鹽酸儲罐;二級油水分離器的輸入端與一級油水分離器的油相輸出端連接，油相輸出端輸出再生石油亞砜，水相輸出端輸出Hg2+的鹽酸解析液，其油相輸出端連接噴淋層。
[0014]進一步，還包括連接在二級油水分離器水相輸出端的Hg2+電解裝置，Hg2+電解裝置用于將Hg2+的鹽酸解析液進行電解處理得到水銀，Hg2+電解裝置上連接有用于存儲水銀的液體純汞收集裝置。
[0015]進一步，一級油水分離器的水相輸出端和二級油水分離器的油相輸出端均分別連接在漿液循環(huán)栗的出口側(cè)。
[0016]優(yōu)選的，漿液池中設置有攪拌系統(tǒng)。
[0017]優(yōu)選的，濕法脫硫塔內(nèi)噴淋層上方依次設置有除霧層和煙氣出口。
[0018]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益的技術效果:
[0019]本發(fā)明將不溶于水的石油亞砜添加到脫硫漿液中，通過混合噴淋以將煙氣中的Hg2+捕集到石油亞砜中，實現(xiàn)對煙氣中Hg2+的脫除。利用石油亞砜不溶于水且密度小于I的性質(zhì)，通過簡單的油水分離器將捕集了 Hg2+的石油亞砜與脫硫漿液分離開，將分離出來的含Hg2+的石油亞砜收集起來;然后向其中加入鹽酸溶液，以將石油亞砜捕集的Hg2+解析出來，實現(xiàn)對石油亞砜的再生;將再生后的石油亞砜重新通入脫硫塔內(nèi)進行新一輪的Hg2+捕集，最后通過對Hg2+的鹽酸解析液進行電解處理，可制得高純水銀，所制備的高純汞可以在一定程度上緩解我國汞資源匱乏的現(xiàn)狀。此外，此脫汞系統(tǒng)及方法的開發(fā)還能避免煙氣中的Hg2+進入脫硫漿液，免除Hg2+在脫硫漿液中的再釋放，造成環(huán)境污染。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明實例中所述脫除系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖示意圖。
[0021 ]圖中:氨水儲罐I，攪拌系統(tǒng)2，氧化煙氣入口 3，噴淋層4，除霧系統(tǒng)5，煙氣出口 6，漿液循環(huán)栗7，一級油水分離器8，二級油水分離器9，Hg2+電解裝置10，液體純汞收集裝置11，石油亞砜原液儲罐12，鹽酸儲罐13。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明，所述是對本發(fā)明的解釋而不是限定。
[0023]本發(fā)明一種煙氣中Hg2+的脫除方法，通過在脫硫漿液中添加對Hg2+絡合能力強的石油亞砜，以脫除煙氣中的Hg2+，免除常規(guī)濕法脫硫技術中Hg2+在脫硫漿液中的還原再釋放。脫汞吸收劑石油亞砜是以高硫原油或高硫柴油為原料，通過氧化、萃取分離而制得，其不溶于水且密度比水小，適用于濕法脫硫系統(tǒng)。具體的包括如下步驟。
[0024]I)在濕法脫硫系統(tǒng)中，將不溶于水的石油亞砜添加到脫硫漿液中通過混合噴淋以將煙氣中的Hg2+捕集到石油亞砜中，實現(xiàn)對煙氣中Hg2+的脫除。
[0025]2)將捕集了 Hg2+的石油亞砜與脫硫漿液分離的步驟，分離后得到回收脫硫漿液和含Hg2+的石油亞砜；
[0026]3)將分離出來的含Hg2+的石油亞砜收集后，加入鹽酸溶液將石油亞砜捕集的Hg2+解析出來，得到再生石油亞砜和Hg2+的鹽酸解析液，并將回收脫硫漿液和再生石油亞砜重新接入到濕法脫硫系統(tǒng)中，重新進行脫硫和Hg2+捕集。
[0027]4)將Hg2+的鹽酸解析液進行電解處理制得水銀的步驟。
[0028]本發(fā)明一種煙氣中Hg2+的脫除系統(tǒng)只需要在常規(guī)脫硫系統(tǒng)基礎之上增設包括一級油水分離器8的石油亞砜分離系統(tǒng)、包括二級油水分離器9的石油亞砜再生系統(tǒng)、Hg2+電解裝置10及液體純汞收集裝置11，適用于火電廠燃煤鍋爐、鋼鐵燒結(jié)機、工業(yè)鍋爐、工業(yè)窯爐等產(chǎn)生的含Hg2+的煙氣處理。
[0029]其中，濕法脫硫系統(tǒng)包括濕法脫硫塔，濕法脫硫塔內(nèi)部形成的漿液池，連接煙道的氧化煙氣入口 3，與漿液池連通設置的氨水儲罐I和石油亞砜原液儲罐12，設置在氧化煙氣入口 3上方的噴淋層4、除霧層5和煙氣出口 6，以及連接噴淋層4和漿液池的漿液循環(huán)栗7;漿液池中設置有攪拌系統(tǒng)2。
[0030]石油亞砜分離系統(tǒng)包括一級油水分離器8，一級油水分離器8的輸入端與漿液池連通，油相輸出端輸出含Hg2+的石油亞砜，水相輸出端輸出回收脫硫漿液。
[0031]石油亞砜再生系統(tǒng)，所述的石油亞砜再生系統(tǒng)包括二級油水分離器9和連接在二級油水分離器9上的鹽酸儲罐13; 二級油水分離器9的輸入端與一級油水分離器8的油相輸出端連接，油相輸出端輸出再生石油亞砜，水相輸出端輸出Hg2+的鹽酸解析液。
[0032]—級油水分離器8的水相輸出端和二級油水分離器9的油相輸出端均分別連接在漿液循環(huán)栗7的出口側(cè)，與噴淋層4連接。
[0033]二級油水分離器9水相輸出端連接Hg2+電解裝置10，Hg2+電解裝置10用于將Hg2+的鹽酸解析液進行電解處理得到水銀，Hg2+電解裝置10上連接有用于存儲水銀的液體純汞收集裝置11。
[0034]本優(yōu)選實例中采用的煙氣為實驗室模擬煙氣。實驗室模擬煙氣組成為犯、02、!1(:1、Hg°，在HCl和O2存在的條件下，采用SCR脫硝催化劑將Hg°氧化成Hg2+，隨后煙氣中Hg2+與石油亞砜和脫硫漿液混合液接觸并被石油亞砜捕捉，Hgt3的氧化率和Hg2+的脫除率用安大略法(ASTM D6784-02)分析。
[0035]當模擬煙氣中HCl濃度為350mg/m3、02濃度為10%時，Hgt3的氧化率接近100%。此時以石油亞砜為脫汞吸收劑，其Hg2+脫除率高達99%。隨后用2-8M，優(yōu)選6M的鹽酸溶液洗滌捕集了 Hg2+的石油亞砜，將其捕集的Hg2+洗滌下來，以實現(xiàn)石油亞砜的再生和Hg2+的集中處理，其中石油亞砜的再生率為96.8%。在高濃度HCl的作用下，H+和Hg2+競爭性地與亞砜基結(jié)合，盡管Hg2+的結(jié)合能力強于H+，但是H+的數(shù)量遠多于Hg2+;此外，Cl—對Hg2+具有較強的絡合作用。從而使得Hg2+從石油亞砜中系脫下來，實現(xiàn)石油亞砜的再生。且將石油亞砜加入脫硫漿液中，對脫硫效率不產(chǎn)生影響。并將再生后的石油亞砜重新通入脫硫塔內(nèi)進行新一輪的Hg2+捕集，最后通過對Hg2+的鹽酸解析液進行電解處理，將Hg2+電解成Hgt3，可制得高純水銀，所制備的高純汞可以在一定程度上緩解我國汞資源匱乏的現(xiàn)狀。
[0036]根據(jù)實驗室模擬煙氣的實驗結(jié)果，可以指導在實際燃煤電廠濕法脫硫塔內(nèi)漿液中添加不溶于水的石油亞砜，以脫除煙氣中的Hg2+，以有效避免Hg2+進入脫硫漿液中，造成汞的再釋放。
[0037]需要說明的是，上述實施方式是說明性的，不是限定性的，不能以上述實施方式來限定本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種煙氣中Hg2+的脫除方法，其特征在于，在濕法脫硫系統(tǒng)中，將不溶于水的石油亞砜添加到脫硫漿液中通過混合噴淋以將煙氣中的Hg2+捕集到石油亞砜中，實現(xiàn)對煙氣中Hg2+的脫除。2.根據(jù)權利要求1所述的一種煙氣中Hg2+的脫除方法，其特征在于，還包括將捕集了Hg2+的石油亞砜與脫硫漿液分離的步驟，分離后得到回收脫硫漿液和含Hg2+的石油亞砜;將分離出來的含Hg2+的石油亞砜收集后，加入鹽酸溶液將石油亞砜捕集的Hg2+解析出來，得到再生石油亞砜和Hg2+的鹽酸解析液，并將回收脫硫漿液和再生石油亞砜重新接入到濕法脫硫系統(tǒng)中，重新進行脫硫和Hg2+捕集。3.根據(jù)權利要求1所述的一種煙氣中Hg2+的脫除方法，其特征在于，還包括將Hg2+的鹽酸解析液進行電解處理制得水銀的步驟。4.根據(jù)權利要求1所述的一種煙氣中Hg2+的脫除方法，其特征在于，鹽酸溶液的濃度為2-8Mo5.—種煙氣中Hg2+的脫除系統(tǒng)，其特征在于，包括濕法脫硫系統(tǒng)和石油亞砜分離系統(tǒng)； 所述的濕法脫硫系統(tǒng)包括濕法脫硫塔，濕法脫硫塔內(nèi)部形成的漿液池，連接煙道的氧化煙氣入口(3)，與漿液池連通設置的氨水儲罐(I)和石油亞砜原液儲罐(12)，設置在氧化煙氣入口(3)上方的噴淋層(4)，以及連接噴淋層(4)和漿液池的漿液循環(huán)栗(7); 所述的石油亞砜分離系統(tǒng)包括一級油水分離器(8)，一級油水分離器(8)的輸入端與漿液池連通，油相輸出端輸出含Hg2+的石油亞砜，水相輸出端輸出回收脫硫漿液，其水相輸出端連接噴淋層(4)。6.根據(jù)權利要求5所述的一種煙氣中Hg2+的脫除系統(tǒng)，其特征在于，還包括石油亞砜再生系統(tǒng)，所述的石油亞砜再生系統(tǒng)包括二級油水分離器(9)和連接在二級油水分離器(9)上的鹽酸儲罐(13); 二級油水分離器(9)的輸入端與一級油水分離器(8)的油相輸出端連接，油相輸出端輸出再生石油亞砜，水相輸出端輸出Hg2+的鹽酸解析液，其油相輸出端連接噴淋層⑷。7.根據(jù)權利要求6所述的一種煙氣中Hg2+的脫除系統(tǒng)，其特征在于，還包括連接在二級油水分離器(9)水相輸出端的Hg2+電解裝置(10)，Hg2+電解裝置(10)用于將Hg2+的鹽酸解析液進行電解處理得到水銀，Hg2+電解裝置(10)上連接有用于存儲水銀的液體純汞收集裝置(Il)08.根據(jù)權利要求6所述的一種煙氣中Hg2+的脫除系統(tǒng)，其特征在于，一級油水分離器(8)的水相輸出端和二級油水分離器(9)的油相輸出端均分別連接在漿液循環(huán)栗(7)的出口側(cè)。9.根據(jù)權利要求5所述的一種煙氣中Hg2+的脫除系統(tǒng)，其特征在于，楽液池中設置有攪拌系統(tǒng)(2)。10.根據(jù)權利要求5所述的一種煙氣中Hg2+的脫除系統(tǒng)，其特征在于，濕法脫硫塔內(nèi)噴淋層(4)上方依次設置有除霧層(5)和煙氣出口(6)。
【文檔編號】B01D53/64GK106076107SQ201610633468
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月4日 公開號201610633468.3, CN 106076107 A, CN 106076107A, CN 201610633468, CN-A-106076107, CN106076107 A, CN106076107A, CN201610633468, CN201610633468.3
【發(fā)明人】付康麗, 姚明宇, 程廣文, 楊成龍, 蔡銘, 李陽, 楊嵩, 趙婷雯, 趙瀚辰
【申請人】西安熱工研究院有限公司