吸附剂组合物和用于减少燃气流中的汞排放的方法技术

提供组合物和利用这样组合物的方法以从燃烧气减少汞排放。该组合物包含吸附剂和溴化有机化合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
在2005年，EPA颁布了清洁空气汞条例(Clean Air Mercury Rule)以抑制并减少从燃煤的火力发电厂的汞排放。该条例与EPA的清洁空气州际条例(CAIR)或其他条例相结合可要求美国的燃煤的火力发电厂早在2010年即显著减少汞排放。重要的煤炭资源存在于世界各地，这些煤炭资源有潜力在很长一段时间内满足世界大多数的能源需求。美国有大量的低硫煤源(例如，在怀俄明州和蒙大拿州的粉河 (Powder River)盆地煤，但是这些煤源含有不可忽略的量的元素态和氧化态的汞。因此，需要某种类型的汞排放调解技术，以便燃煤的火力发电厂利用这些煤源而基本不排放汞。美国能源部已在数项研究中提出信息，这些研究表明，通过采用低水平的溴对煤燃料原料进行处理可以降低煤燃料的燃烧过程中的汞排放。在世界上一些地区生产的盐水含有大量的溴化物盐(如，溴化钠)。可以通过处理从这些盐水中回收溴，该处理采用氯将溴化物氧化成溴。还已知有将溴化物电解转化成溴的一些方法；但是对于上述方法，电解转化法是一种昂贵的替代方法。还报道有通过使用氧气或空气混合物将溴化物催化氧化成溴的方法；但是该方法至今尚未有成功而经济的商业运作。已知溴化活性炭可用于减少燃煤的火力发电厂的汞排放。然而，溴化活性炭的生产需要运输和处理具有腐蚀性和毒性的溴。还要求在溴处理工序和应急响应行为方面具有高度的现场技术专业知识。鉴于上述情况，需要提供用于使煤和其他燃料原料的汞排放最小化的商业上可行的新方法，这将在商业上获益。
技术实现思路
通过提供用于从燃烧气流(其是在煤和其他可燃性燃料的燃烧过程中产生的)减少汞排放的组合物和方法，本专利技术满足了上述需要。如在本文中及在权利要求书中所用，术语“减少汞排放”是指通过任意机理(如，吸附或吸收)来从排放物中去除任意量的汞，使得在燃料燃烧时排放到大气中的汞的量，与未使用本专利技术的组合物和/或方法而排放的汞的量相比有所减少。可将本专利技术的吸附剂组合物添加到可燃性燃料的燃烧过程中产生的燃烧气流中。此外，可在燃烧前和/或在燃烧过程中将本专利技术的吸附剂组合物添加到燃料中 (与燃料相组合)。此外，本专利技术设想在燃烧前和/或在燃烧过程中将本专利技术的吸附剂组合物添加到燃料中并添加到燃烧气中。所述吸附剂组合物包含溴化有机化合物和吸附剂。可以以固体形式(例如，粉末或颗粒的形式)、或液体形式将根据本专利技术的吸附剂组合物添加到可燃性燃料和/或燃烧气流中(与可燃性燃料和/或燃烧气流相组合)。可将吸附剂组合物添加到温度为从约150摄氏度至约400摄氏度的燃烧气流中。例如，在冷端ESP(静电集尘器(electrostatic precipitator))中，可以在从约150摄氏度至约200 摄氏度的燃烧气流温度下注入吸附剂组合物。或者，在热端ESP中，可以在从约300摄氏度至约400摄氏度的燃烧气流温度下注入吸附剂组合物。本专利技术的方法可以包括将组合物添加到燃烧气流中以减少该燃烧气流中的汞排放，所述组合物包含溴化有机化合物和吸附剂。在本专利技术的方法中，所述溴化有机化合物可以包括十溴二苯醚、十溴二苯乙烷、乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺、六溴环十二烷、溴化聚苯乙烯、二溴甲烷、溴氯甲烷、三溴甲烷(溴仿)、或溴化阻燃剂；和/或，所述吸附剂可以包括碳质基材；和/或，所述吸附剂可以包括活性炭；和/或，所述吸附剂可以包括衍生自木材的活性炭；和/或，所述燃气流可衍生自煤的燃烧；和/或，所述组合物可以具有这样的 ΡΙ0，该PIO比单独的吸附剂的PIO高至少约10摄氏度。本专利技术提供了这样的方法，该方法包括在可燃性燃料燃烧前和/或在可燃性燃料燃烧过程中将组合物添加到该可燃性燃料中，所述组合物包含溴化有机化合物和吸附剂。 在该方法中，所述可燃性燃料可以包括煤；和/或，所述吸附剂可以包括碳质基材；和/或， 所述吸附剂可以包括活性炭；和/或，所述吸附剂可以包括衍生自木材的活性炭或衍生自椰子壳的活性炭；和/或，所述溴化有机化合物可以包括十溴二苯醚、十溴二苯乙烷、乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺、六溴环十二烷、溴化聚苯乙烯、二溴甲烷、溴氯甲烷、三溴甲烷(溴仿)、或溴化阻燃剂；和/或，所述组合物可以具有这样的ΡΙ0，该PIO比单独的吸附剂的PIO 高至少约10摄氏度。本专利技术还提供能够减少燃烧气流中的汞排放的组合物，该组合物包含溴化有机化合物和吸附剂。在该组合物中，所述溴化有机化合物可以包括十溴二苯醚、十溴二苯乙烷、 乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺、六溴环十二烷、溴化聚苯乙烯、二溴甲烷、溴氯甲烷、三溴甲烷 (溴仿)、或溴化阻燃剂；和/或，所述吸附剂可以包括碳质基材；和/或，所述吸附剂可以包括活性炭；和/或，所述吸附剂可以包括衍生自木材的活性炭或衍生自椰子壳的活性炭；和 /或，所述组合物可以具有这样的ΡΙ0，该PIO比单独的吸附剂的PIO高至少约10摄氏度。本专利技术还提供了这样的方法，该方法包括将组合物添加到燃烧气流中以减少该燃烧气流中的汞排放，所述组合物包含溴化有机化合物。吸附剂适用于本专利技术的吸附剂包括(例如)活性炭、活性木炭(activated charcoal)、活性焦炭、炭黑、煤粉、木炭、燃烧过程中未燃着或部分燃着的碳、高岭石或其他粘土、沸石、氧化铝、和其他碳质基材。尤其适用于本专利技术的是衍生自木材的PAC，包括衍生自锯末、木片、 或其他颗粒状木材产品。衍生自椰子壳的PAC也适用于本专利技术。受益于本申请教导，本领域的技术人员将获知、或者可知其他合适的吸附剂。溴化有机化合物任何这样的溴化有机化合物均适用于本专利技术，该溴化有机化合物在高达约100摄氏度下是稳定的(即，不释放溴)。一些合适的化合物的例子包括溴化芳香族基质(例如， 十溴二苯醚、十溴二苯乙烷、乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺、溴化聚苯乙烯)以及溴化脂肪族基质(例如，六溴环十二烷、二溴甲烷、溴氯甲烷、三溴甲烷(溴仿)、溴正丙烷，等等)。此外，本专利技术的溴化有机化合物可以包括某些溴化阻燃剂和/或采用溴化阻燃剂(BFI )处理过的物品。例子包括设计为可随时分散于聚合物中的BFR、以及具有专为混合到吸附剂 (例如，活性炭)中而调制的粒度的BFR。受益于本申请的教导，本领域的技术人员将获知、或者可知其他合适的溴化有机化合物。4吸附剂组合物与(例如)制备和处理溴化活性炭相比，用于制备本专利技术的吸附剂组合物的方法简单、并在商业上有利。合适的方法包括将溴化有机化合物与吸附剂干混。当使用挥发性的溴化有机化合物时，可能有利的是，在吸附剂存在下加热该化合物，以将该有机化合物吸附到吸附剂上。当使用BFR时，可能有利的是，预研磨BFR，以提高其混合性质。受益于本申请教导，本领域的技术人员将获知、或者可知其他合适的用于将一种或多种溴化有机化合物与吸附剂(例如，活性炭)相组合的方法。在根据本专利技术的方法中，可将一种或多种溴化有机化合物在吸附剂(例如，活性炭，该吸附剂没用预先用溴化有机化合物处理)注入的上游添加到燃烧气流中；从而提供所谓的“即时吸附剂组合物”。或者，可将一种或多种溴化有机化合物添加到燃烧气流中以减少吸附剂，而不添加吸附剂。热稳定性可以通过(例如)物质的初始能量释放温度(又名，初始氧化点(PIO))来评估物质的热稳定性。如本申请包括权利要求书所用，本专利技术的组合物和/或吸附剂的PIO被定义为通过D本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种方法，包括将组合物添加到燃烧气流中以从所述燃烧气流减少汞排放，所述组合物包含溴化有机化合物和吸附剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·J·纳莱帕，
申请(专利权)人：阿尔比马尔公司，
类型：发明
国别省市：US