ВВЕДЕНИЕ СОРБИРУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В ПОДАВАЕМЫЕ В ТРУБОПРОВОД МОКРЫЕ ГАЗООЧИСТИТЕЛИ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ВЫБРОСОВ РТУТИ Российский патент 2018 года по МПК B01D53/64 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к улучшенным способам и системе очистки топочных газов.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Технология, связанная с контролем ртути в последнее время начала расцветать в связи с недавно установленными новыми стандартами. С течением времени, ожидаются предстоящие дополнительные стандарты. Таким образом, приветствуются еще более эффективные и экономичные способы контроля ртути в усовершенствовании существующей техники.

[0003] Многие предшествующие способы и системы извлечения ртути из топочных газов, наряду с действующим, являются более сложными, чем хотелось бы, из-за использования этими системами нескольких операций и рециркуляции разнородных материалов. С экономической точки зрения, желательно было бы, чтобы способ разрабатывался с более эффективным использованием мокрых газоочистителей в способах и системах секвестрации тяжелых металлов, таких как ртуть из газов топочных труб.

[0004] Считается, что настоящее изобретение позволит более эффективное использование мокрых газоочистителей в способах и системах секвестрации тяжелых металлов, таких как ртуть из газов топочных труб.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] В настоящем изобретении предложены, в частности, способы и системы секвестрации ртути из газов топочных труб. В способах изобретения адсорбент вводится в топочный газ, который (содержащий адсорбент) переходит в мокрый газоочиститель. Перед переходом топочного газа в мокрый газоочиститель, адсорбент секвестрирует частицы ртути из топочного газа. Преимущественно, ртуть не отщепляется от адсорбента в композицию мокрого газоочистителя. Другое преимущество настоящего изобретения заключается в том, что адсорбент может также секвестрировать ртуть, присутствующую в композиции мокрого газоочистителя. Когда адсорбент представляет собой бромированный углеродный сорбент, количество бромида, отщепляемое в мокрый газоочиститель, при наличии такового, достаточно небольшое, и дополнительной обработки воды, отводимой от мокрого газоочистителя, не требуется.

[0006] Один вариант реализации настоящего изобретения представляет собой способ секвестрации (извлечения) ртути и/или ртутьсодержащих компонентов из топочных газов, который включает:

- введение адсорбента в поток топочных газов с формированием дисперсии адсорбента в потоке топочных газов, при котором поток топочных газов направлен непосредственно в композицию мокрого газоочистителя;

- обеспечение времени обработки для диспергирования адсорбента в топочных газах до попадания адсорбента в композицию мокрого газоочистителя (i) для возможности контакта между по меньшей мере частью адсорбента, желательно большей частью адсорбента, и ртутью и/или ртутьсодержащими компонентами топочных газов до попадания адсорбента в композицию мокрого газоочистителя, и (ii) обеспечения секвестрации по меньшей мере части вышеупомянутой ртути и/или ртутьсодержащих компонентов вышеупомянутым адсорбентом из вышеупомянутых топочных газов; и

- обеспечение диспергирования адсорбента в топочных газах для прохождения непосредственно в композицию мокрого газоочистителя для минимизации выделения ртути из топочных газов.

[0007] Другой вариант реализации настоящего изобретения представляет собой способ эффективной секвестрации (удаления) ртути и/или ртутьсодержащих компонентов из топочных газов, который включает:

- введение адсорбента, желательно тонкоизмельченного или пылевидного адсорбента, в поток топочных газов в трубопроводе, который направлен напрямую в полость газоочистителя, с формированием таким образом дисперсии адсорбента в топочных газах;

- обеспечение времени обработки для диспергирования адсорбента в потоке топочных газов внутри вышеупомянутого трубопровода до попадания адсорбента в полость газоочистителя (i) для обеспечения возможности плотного контакта между по меньшей мере частью адсорбента, желательно большей частью адсорбента, и ртутью и/или ртутьсодержащими компонентами топочных газов, и (ii) для обеспечения достаточного количества времени для эффективной секвестрации по меньшей мере части вышеупомянутых ртутьсодержащих компонентов вышеупомянутым адсорбентом в потоке топочных газов во время протекания через вышеупомянутый трубопровод; и

- обеспечение прохождения диспергированного адсорбента в потоке топочных газов непосредственно в полость газоочистителя и композицию мокрого газоочистителя для минимизации восстановления и вторичного выделения растворенного оксида ртути до элементарной ртути внутри мокрого газоочистителя, так же как и минимизации выделения ртути из топочных газов.

[0008] Время, достаточное для эффективной секвестрации вышеупомянутой ртути и/или ртутьсодержащих компонентов (и/или других компонентов тяжелых металлов) из вышеупомянутых топочных газов вышеупомянутым адсорбентом во время протекания через вышеупомянутый трубопровод до попадания в композицию мокрого газоочистителя, конечно, будет варьироваться в зависимости от таких факторов, как размер установки, объем выработанного топочного газа, содержание тяжелых металлов в выработанном топочном газе и заданное значение остаточной ртути после процесса, при наличии таковой. В целом, достаточно несколько секунд пребывания (контакта) между ртутьсодержащими компонентами (и/или компонентами тяжелых металлов) в потоке топочного газа и потоком диспергированного адсорбента. Таким образом, система должна быть приспособлена к обеспечению времени пребывания на уровне по меньшей мере около 1-2 секунд. В основном, времени от около 1 или около 2 до около 5 секунд будет достаточно, но в самом неблагоприятном случае еще более длительное время пребывания может оказаться полезным. Оптимальное время пребывания безусловно может, быть легко определено простой целесообразностью проведения нескольких экспериментальных тестов, использующих систему соответствующе масштабированной и функционирующей, представленной для предложенной промышленной эксплуатации.

[0009] В контексте данного документа, включая пункты формулы изобретения, каждый из терминов «секвестрация, секвестрирующий, секвестрированный» означает или относится к извлечению.

[0010] Предпочтительно, полученный в результате ртутьсодержащий адсорбент собирается из мокрого газоочистителя, и количество ртути выделяют из ртутьсодержащего сорбента подходящей технологией, описанной в дальнейшем в этом документе.

[0011] В другом варианте реализации в настоящем изобретении предложена система для эффективной секвестрации (извлечения) ртути и ртутьсодержащих компонентов из топочных газов, которая включает (i) источник топочных газов, (ii) трубопровод для транспортировки топочных газов, (iii) по меньшей мере одну полость газоочистителя ниже и соединенную с вышеупомянутым трубопроводом, полость газоочистителя, содержащую перемешанную композицию мокрого газоочистителя, который напрямую улавливает (принимает) топочные газы (из трубопровода); и (iv) инжектор адсорбента для введения адсорбента в вышеупомянутый трубопровод для формирования дисперсной системы, которая расположена выше (вверху) полости газоочистителя, и расположена так, чтобы обеспечить время пребывания, которое позволяет контакт между по меньшей мере частью адсорбента и ртутью и/или ртутьсодержащими компонентами топочных газов до попадания адсорбента в полость газоочистителя, что обеспечивает достаточное количество времени для секвестрации по меньшей мере части вышеупомянутой ртути и/или ртутьсодержащих компонентов вышеуказанным адсорбентом из вышеуказанных топочных газов во время протекания через вышеуказанный трубопровод до вышеуказанной композиции мокрого газоочистителя. Преимущественно, скорость введения (нагнетания) вышеуказанного адсорбента и длина пробега от инжектора адсорбента до входа в полость газоочистителя координируется по подгону (доведением) до времени пребывания.

[0012] Еще одним вариантом реализации настоящего изобретения является система секвестрации (извлечения) ртути и/или ртутьсодержащих компонентов из топочных газов, которая включает:

(i) трубопровод для перемещения топочных газов, содержащих ртуть и необязательно другие компоненты тяжелых металлов;

(ii) инжектор адсорбента, соединенный с трубопроводом для введения адсорбента в вышеупомянутый трубопровод (i), в результате чего адсорбент образует дисперсную систему в топочном газе, в которой вышеупомянутый адсорбент - в основном тонкоизмельченный активированный углеродный адсорбент (желательно, тонкоизмельченный активированный бром-содержащий углеродный адсорбент), и адсорбент в значительной степени диспергированный и увлеченный, и перемещаемый, потоком топочных газов;

(iii) полость газоочистителя, расположенную ниже инжектора адсорбента и трубопровода, которая содержит (а) композицию мокрого газоочистителя - перемешанную суспензию твердых частиц, состоящую в основном из воды и одного или больше продуктов твердой фазы газоочистителя, (b) линия вывода твердых частиц способна удалять (с полости) твердые частицы, которые были сепарированы из воды внутри полости, и (с) газ, отведенный линией вывода твердых частиц в гидравлически соединенной с частью вышеупомянутой полости газоочистителя, создавая возможность высвобождаться топочным газам из вышеупомянутой полости для отвода в окружающую среду. Обычно линия вывода газа имеет маленькое отверстие, где она соединяется с полостью газоочистителя.

В этой системе инжектор адсорбента желательно размещается так, чтобы обеспечить время пребывания, обеспечивающее контакт между по меньшей мере частью адсорбента и ртутью и/или ртутьсодержащими компонентами топочных газов до попадания адсорбента в полость газоочистителя, и это обеспечивает время пребывания для секвестрации по меньшей мере части вышеупомянутой ртути и/или ртутьсодержащих компонентов вышеупомянутым адсорбентом из вышеупомянутых топочных газов во время протекания через вышеупомянутый трубопровод до полости газоочистителя. Преимущественно, скорость введения вышеуказанного адсорбента и длина пробега от инжектора адсорбента до входа в полость газоочистителя координируется по подгону (доведением) до времени пребывания.

[0013] Вышеизложенные варианты реализации могут также быть выраженными, соответственно, как способы или системы секвестрации (извлечения) тяжелых металлов, в частности ртути, из топочных газов, которые содержат участок связывания тяжелых металлов (ртути). Участок связывания тяжелых металлов (ртути) включает способы и содержит системы, описанные выше.

[0014] Композиции мокрого газоочистителя, используемые на практике настоящим изобретением, о которых в данной области техники также идет речь как о системах мокрой десульфуризации топочного газа, обычно представляют собой тонкоизмельченные частицы очистительного материала средних размеров, находящиеся в диапазоне вплоть до около 100 микрон, но могут использоваться частички большего размера, если они диспергированы надлежащим образом. При использовании композиция газоочистителя может адсорбировать или в иным способом поглощать компоненты тяжелых металлов, такие как компоненты ртути. Зачастую, суспензия композиции мокрого газоочистителя включает сернокислый кальций (гипс) в количестве около 20±5 мас. %. Преимущественно, композиции мокрого газоочистителя включают диспергированный тонкоизмельченный сернокислый кальций (гипс); более предпочтительнокомпозиция мокрого газоочистителя содержит в основном воду и диспергированный тонкоизмельченный сернокислый кальций (гипс) в количестве, которое образует суспензию, содержащую сернокислый кальций (гипс) в диапазоне около 20±5 мас. %.

[0015] Введением сорбирующего вещества в трубопровод, ведущий непосредственно к одному или более мокрым газоочистителям, для поглощения ртути (и других тяжелых металлов, которые могут присутствовать) в топочном газе и в композиции газоочистителя, возможно достигнуть не только высокоэффективной секвестрации (извлечения) ртути и других тяжелых металлов из топочных газов, но и дополнительной последовательности операций, используемых в настоящем изобретении, которые предотвращают восстановление и вторичное выделение растворенного оксида ртути до элементарной ртути внутри мокрого газоочистителя.

[0016] В случае если система настоящего изобретения содержит две или более полости влажного газоочистителя или модуль для поглощения ртути и/или других тяжелых металлов, распространенной практикой является располагать полости газоочистителя параллельно.

[0017] Вышеизложенные и другие варианты реализации изобретения будут более очевидными из приложенного описания, прилагаемой формулы и графических материалов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛОВ

[0018] Фигура 1 представляет собой блок-схему (технологическую схему), схематически иллюстрирующую предпочтительную систему очистки ртути из топочных газов.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0019] В тексте данного документа определения «топочные газы» и «протекающие топочные газы» используются взаимозаменяемо. Топочные газы движутся направленно и обычно формируются одним или более процессами горения, являющимися источниками топочного газа. Топочные газы часто содержат соединения ртути и/или другие загрязнители (контаминанты), такие как другие тяжелые металлы. Термин «газовый поток», в контексте данного документа, относится к количеству газа, который движется направленно. В связи с этим, термин «поток», как использовано в выражении «поток топочных газов», относится к количеству газа, который движется направленно.

[0020] В контексте этого документа, «расположенный ниже» означает направление движения (потока) топочных газов, а «расположенный выше» означает против (противоположный) направления движения (потока) топочных газов.

[0021] Определение «в основном вода», в контексте этого документа, относящееся к композиции мокрого газоочистителя, означает около 75±10 мас. % воды.

[0022] В особенно предпочтительных вариантах реализации настоящего изобретения способы и системы, описанные выше, используют дополнительный признак, а именно наличие устройства для сбора твердых частиц, такого как электростатический осадитель (электрофильтр) (ЭСО) или мешочный пылеуловитель (МП) в трубопроводе, расположенного выше инжектора адсорбента так, что твердые частицы перемещаются от источника текущих ртутьсодержащих топочных газов и извлекаются перед тем, как топочный газ подвергнется воздействию ртутного адсорбента, который введен и широко распространился в трубопроводе. Иначе говоря, ртутьсодержащие топочные газы проходят через устройство для сбора твердых частиц (такое как ЭСО и МП), и когда они движутся по трубопроводу, ртутьсодержащие топочные газы приводятся в контакт с введенной дисперсией ртутного адсорбента, преимущественно без осуществления промежуточных операций. Осуществляя операции в этой последовательности, содержание твердых частиц, присутствующих во время секвестрации ртутным адсорбентом, уменьшается, тем самым создавая возможность еще более эффективного контакта между адсорбентом и ртутьсодержащими компонентами, диспергированными в топочном газе. Такая особенно предпочтительная система схематически представлена на Фигуре 1.

[0023] Как видно из блок-схемы Фигуры 1, эта особенно предпочтительная система по настоящему изобретению включает в себя источник 10 топочного газа из бойлера (испарителя) или печи сжигания. Этот топочный газ транспортируется посредством соответствующего трубопровода 12 и двигательных приспособлений (не показаны), таких как воздуходув, в устройство улавливания твердых частиц (устройство извлечения твердых частиц) 14, такое как электростатический осадитель (электрофильтр) (ЭСО) или мешочный пылеуловитель (МП), последний также известен как тканевой фильтр. Зольная пыль (копоть), поглощенная устройством улавливания твердых частиц 14, направляется на устранение или полезное использование, как показано линией 16. Топочные газы (газообразные выбросы) из устройства улавливания твердых частиц 14 транспортируются вниз и через трубопровод 18. Согласно настоящему изобретению, адсорбент, желательно порошкообразный активированный уголь (ПАУ), подаваемый через инжектор адсорбента (инжектор) 20, соединенную с резервуаром или другим источником (не показано) адсорбента, вводится из инжектора адсорбента 20 в трубопровод 18 таким образом, что он широко распространяется в топочном газе (образует дисперсную систему) внутри трубопровода 18 так, что топочный газ направляется вниз от локуса введения (обычно с помощью решетки индивидуальных входных отверстий) и перемещается потоком топочного газа непосредственно в композицию мокрого газоочистителя в полость газоочистителя 22. Композиция мокрого газоочистителя состоит в основном из воды и одного или более диспергированных продуктов твердой фазы газоочистителя. Композицию мокрого газоочистителя обычно перемешивают для поддержания частиц в широко диспергированном состоянии. Непосредственный контакт между широко распространенным адсорбентом и ртутьсодержащими топочными газами, в то время как они проходят (перемещаются газовым потоком) внутри трубопровода 18, приводит к адсорбции примесей ртути на поверхности адсорбента в течение времени пребывания в трубопроводе 18, имеющейся во всей системе. В течение или после операции газоочистки, продукты твердой фазы газоочистителя вместе или отдельно от ПАУ выводятся с помощью линии вывода твердых частиц 24. Оставшийся топочный газ выходит из полости газоочистителя 22 с помощью линии вывода газа 26 и выкидывается в атмосферу вытяжной трубой 28. Особенно предпочтительной твердой фазой газоочистителя является газоочиститель на основе кальция с твердофазным продуктом сернокислого кальция (гипса).

[0024] Фигура 1 не должна быть истолкована как ограничивающая изобретение. Очевидно, что Фигура 1 может также иллюстрировать другие способы и системы, описанные в данном документе. Например, при перемещении устройства улавливания твердых частиц (устройство извлечения твердых частиц) 14 (например, ЭСО или МП) из системы, проиллюстрированной на Фигуре 1, система иллюстрирует в схематической форме другие способы и системы по настоящему изобретению, описанные выше в сущности изобретения.

[0025] Обычно температура топочных газов находится в диапазоне от около 260 до около 400°F (приблизительно от около 126,7 до около 204,4°С); иногда (очень редко) температура топочного газа может достигать 650°F (около 343,3°С). Характерной особенностью настоящего изобретения является то, что предпочтительный бромсодержащий порошкообразный активированный уголь - адсорбент ртути (коммерчески доступный от Albemarle Corporation в виде Б-ПАУ) - считается хорошим для исполнения в таких широких диапазонах температур.

[0026] В способе настоящего изобретения адсорбент, который используется как адсорбционный реагент для ртути и/или других тяжелых металлов, которые могут присутствовать, вводится в поток топочного газа, формируя дисперсию (значительно диспегрированные частицы). Сорбирующие вещества вводятся, как правило, в размере от около 0,5 до около 20 lb/MMacf (от 8×10^-6 до 320×10^-6 кг/м³). Стандартная скорость введения составляет от около 3 до около 17 lb/MMacf (от 48×10^-6 до 272×10^-6 кг/м³); более предпочтительной является скорость введения от около 5 до около 15 lb/MMacf (от 80×10^-6 до 240×10^-6 кг/м³), хотя понятно, что предпочтительная скорость введения варьируется в зависимости от кинетики реакции частиц ртути с сорбентом, адсорбционной способности ртути, соответствующего ограничения по содержанию в отработанных газах и конкретной конфигурации системы. Когда способы настоящего изобретения включают также внесение соединений брома в топочную печь, могут быть использованы более низкие показатели введения (инжекции) адсорбента, относительно тех показателей введения, при которых соединения брома не вносятся в топочные печи.

[0027] Во время протекания топочных газов в трубопроводе, ведущем к мокрому газоочистителю, ртуть и другие тяжелые металлы адсорбируются адсорбентом благодаря контакту между ними. Это приведение в контакт в потоке через трубопровод к мокрому газоочистителю становится более эффективным в присутствии указанной выше предпочтительной системы, проиллюстрированной на Фигуре 1 на ЭСО или МП выше от трубопровода, который ведет непосредственно в мокрый газоочиститель. ЭСО или МП извлекает твердые частицы веществ в топочных газах, и это в свою очередь делает возможным еще более эффективный контакт между адсорбентом и газами внутри трубопровода, ведущего к мокрому газоочистителю. Такая конструкция также делает операцию секвестрации более эффективной благодаря извлечению твердых частиц веществ из топочных газов устройством улавливания твердых частиц. Еще одним преимуществом данной конструкции является то, что другие частицы, например зольная пыль (копоть), присутствующие в топочных газах, собираются отдельно от адсорбента.

[0028] Период потока топочных газов в трубопроводе со времени введения адсорбента до входа его в мокрый газоочиститель является временем пребывания адсорбента в трубопроводе. Время пребывания будет определяться такими факторами, как дистанция прохождения внутри трубопровода, скорость введения адсорбента и скорость (потока) топочных газов. Количество ртути и/или других секвестрированных тяжелых металлов будет зависеть от времени пребывания так же, как и от других факторов, таких как то, насколько хорошо диспергирован введенный адсорбент, и будет ли устройство улавливания частиц работать вверху (сверху) от точки (точек) введения адсорбента.

[0029] Для вхождения диспергированного топочного газа и адсорбента в мокрый газоочиститель из трубопровода, термин «непосредственно» означает, что нет вспомогательного оборудования между точкой (точками) введения адсорбента и полостью газоочистителя, являющегося предпочтительным.

[0030] Может использоваться огромное количество различных известных адсорбентов ртути, таких как силикагель (силикатный гель), бентонит, кварц, уголь, в особенности активированный уголь и бромсодержащий уголь, предпочтительно бромсодержащий активированный уголь, еще более предпочтительно бромсодержащий порошкообразный активированный уголь. Уголь, активированный уголь и порошкообразный активированный уголь, являясь небромированными, иногда именуются в данном документе как небромсодержащий уголь, небромсодержащий активированный уголь и небромсодержащий порошкообразный активированный уголь, соответственно.

[0031] Настоящее изобретение считается применимым к большинству, если не всем, адсорбентам на основе угля, которые в основном производятся из разного сырья, несмотря на предполагаемые различия в эффективности. Подходящие адсорбенты на основе угля включают активированный уголь, активированный древесный уголь, активированный кокс, сажу (углерод в чистом виде), обуглившиеся вещества, несгоревший или не полностью сгоревший углерод процесса сгорания и прочее. Могут использоваться смеси углеродных субстратов. Предпочтительным углеродным субстратом является активированный уголь, более предпочтительным - порошкообразный активированный уголь (ПАУ). Иногда предпочтительным является порошкообразный активированный уголь, полученный из скорлупы кокосовых орехов, древесины, бурого угля (низкосортного угля), лигнита (бурого угля), антрацита, черного лигнита и/или каменного (смолянистого) угля. Тем не менее, другие источники ПАУ могут оказаться полезными. Порошкообразный активированный уголь (ПАУ) используется в данном документе в соответствии с определением ASTM, т.е. как имеющий размеры частиц, соответствующие 80 размеру сита (0,177 мм) и меньше.

[0032] Предпочтительными для использования в настоящем изобретении адсорбентами являются тонкоизмельченный или порошкообразный обогащенные бромом угли. В предпочтительном варианте реализации изобретения сорбирующим веществом (сорбентом) активированного угля предпочтительно является сорбирующее вещество бромсодержащего активированного угля, еще более предпочтительным является бромсодержащий порошкообразный активированный уголь. Предпочтительным бромсодержащий порошкообразным активированным углем является коммерчески доступный Б-ПАУ от Albemarle Corporation.

[0033] Сорбирующие вещества бромсодержащего активированного угля образуются путем обработки (приведения в контакт) сорбирующего вещества с эффективным количеством бромсодержащего субстрата на протяжении достаточного времени для увеличения способности активированного угля адсорбировать ртуть и ртутьсодержащие соединения. В образовании этих бромированных углеродных адсорбентов предпочтительно используется тонкоизмельченный или порошкообразный активированный уголь. Такое приведение в контакт угля или активированного угля и бромсодержащего субстрата значительно улучшает способность сорбирующего вещества адсорбировать ртуть и ртутьсодержащие соединения. Обработка угля или активированного угля бромсодержащим субстратом (субстратами) предпочтительно проводится так, чтобы адсорбент содержал от около 0,1 до около 20 мас. % брома, в пересчете на массу бромсодержащего углеродного адсорбента. Преимущественно бромсодержащий углеродный адсорбент содержит от около 0,5 до около 15 мас. % брома, более предпочтительно от около 3 до около 10 мас. % брома, в пересчете на массу бромсодержащего углеродного адсорбента. Количество брома больше чем 20 мас. %, при желании, может быть включено в адсорбент. Однако при увеличении количества брома в адсорбенте, существует большая вероятность, что некоторое количество брома может выделиться из адсорбента при некоторых обстоятельствах. Весь бром из бромсодержащих соединений, как правило, включается в адсорбент.

[0034] Бромирование угля или активированного угля зачастую представляет собой газофазное бромирование, проводимое при повышенных температурах одновременно периодичным и воздушным способами. Бромсодержащее соединение представляет собой элементарный бром (Br₂) и/или бромоводород (HBr), обычно используемые в газовой или жидкой форме. Элементарный бром и/или бромоводород обычно и предпочтительно используются в газовой форме. Элементарный бром является предпочтительным бромсодержащим соединением. В основном, элементарный бром, особенно когда используется в газовой форме, является преимущественным источником брома, используемым на практике различными вариантами реализации настоящего изобретения. Чтобы использовать элементарный бром в его газовой форме, бром должен быть нагрет и храниться при около 60°С. Температуры в диапазоне от около 60°С до около 140°С являются обычными, при использовании газофазного бромирования угля или активированного угля с газообразным элементарным бромом. Обработка газообразным элементарным бромом выгодна, потому что в газовой форме бром более равномерно приводится в контакт с углем или активированным углем и при использовании в ртутьсодержащих газовых потоках легко взаимодействует с обычно присутствующими примесями ртути. Предпочтительным способом преобразования жидкого брома в бромсодержащий газ является использование нагретой трубки. Жидкий бром может быть введен в такую систему нагретой трубки в один конец и распространяться как газ в материалы субстрата с другого конца. Смотри для дальнейшего подробного описания газофазного бромирования Патент Соединенных Штатов Америки №6953494. Как отмечено в Патенте Соединенных Штатов Америки №6953494, может быть использован газообразный бромоводород. Аналогичным образом могут использоваться смеси газообразного брома и газообразного бромоводорода.

[0035] Предпочтительным бромсодержащим порошкообразным активированным углем является коммерчески доступный Б-ПАУ от Albemarle Corporation. Особенно предпочтительным являются бром содержащие порошкообразные активированные угли и их производство и использование раскрыты в обычно принадлежащей Предварительной заявке на Патент Соединенных Штатов Америки №61/794650, которая была подана 15 марта 2013 года, и международной патентной заявке № PCT/US 2014/____, которая заявляет приоритет по заявке на патент США №.61/794650.

[0036] Необязательной дополнительной стадией в способах настоящего изобретения является внесение соединений брома и/или смеси соединений брома в топочную камеру (например, топку или сушилку). Такое внесение одного или нескольких соединений брома в топочную камеру при условии высокотемпературных процессов, увеличивает количество секвестрированной ртути из топочных газов. Соединение (соединения) брома вносятся непосредственно в субстанции в топочной печи или в воздушное пространство топочной печи. Альтернативным способом внесения является внесение соединения (соединений) в предшествующее соединение (например, загрузчик угля), от которого соединения (соединения) брома войдут в топочную печь. При подводе в воздушное пространство топочной печи соединение брома преимущественно подается как широко диспергированное. Соединения брома могут подаваться индивидуально или в виде смеси и могут подаваться в твердой форме или как водные растворы. Для дополнительного пояснения внесения соединений в топочную печь, смотри патент США №6878358.

[0037] Для внесения соединений брома в топочную печь обычно используется бромид щелочного металла, преимущественно бромид натрия или бромид щелочноземельного металла, преимущественно бромид кальция, водный раствор бромоводорода, водный раствор бромида щелочного металла или водный раствор бромида щелочноземельного металла. Подходящие соединения брома включают бромоводород, бромиды щелочного металла, включая бромид лития, бромид натрия, бромид калия, бромид магния, бромид кальция и прочее. Предпочтительные соединения брома для внесения в топочную печь включают бромид натрия и бромид кальция; бромид кальция является более предпочтительным. Соединение брома предпочтительно добавляют в количестве, которое обеспечивает от около 50 ч./млн. до около 700 ч./млн. атомов брома, более предпочтительно от около 100 ч./млн. до около 500 ч./млн. атомов брома, в массе по отношению к субстанции в топочной печи.

[0038] Как упоминалось выше со ссылкой на Фигуру 1, твердофазный продукт газоочистителя, собирается с или отделяется от ПАУ, извлекается с помощью линии вывода твердых частиц или после очистительного этапа. Твердофазный продукт газоочистителя может быть извлечен в примесь вместе с адсорбентом, или твердофазный продукт газоочистителя и адсорбент могут быть отсепарированы до выделения.

[0039] Возможно отсепарировать и восстановить ртуть из полученного сорбирующего вещества, использованного в очистке для выделения ртути из топочных газов, особенно если полученное сорбирующее вещество содержит достаточное количество адсорбированной ртути, чтобы сделать восстановление целесообразным. Один из примеров способа восстановления ртути из полученного сорбирующего вещества описан в патенте США №7727307.

[0040] В контексте данного документа, включая формулу изобретения, «большинство» означает больше чем 50 процентов.

[0041] Компоненты, упомянутые химическим названием или формулой где-либо в спецификации или формуле изобретения, будь то упомянуты в единственном или множественном числе, определяются так, будто они существовали до вступления в контакт с другой субстанцией, упомянутой химическим названием или химическим типом (например, другой компонент, раствор, и т.п.). Имеет значение не то, какие химические изменения, превращения и/или реакции, если такие имеются, в конечной смеси или растворе, а соответственно изменения, превращения и/или реакции являются естественным результатом соединения определенных компонентов вместе при условиях, необходимо согласующихся с настоящим изобретением.

[0042] Настоящее изобретение может включать, состоять или в основном состоять из материалов и/или процедур, указанных здесь.

[0043] За исключением случаев, определенно не указывающих иное, термины, употребленные в единственном числе, включая формулы изобретения, не предназначены ограничивать и не должны быть истолкованы как ограничивающие упоминание и требование к одному элементу, к которому они относятся. Скорее, форма единственного числа, если и как она здесь используется, предназначена охватывать один или несколько таких элементов, если в тексте явно не указано иное.

[0044] Настоящее изобретение подвержено множествам изменений его применения на практике. Поэтому предшествующее описание не предназначено ограничивать и не должно быть истолковано как ограничивающее изобретение только конкретными приведенными выше примерами.

Изобретение относится к способу и системе очистки топочных газов, в частности секвестрации ртути и/или ртутьсодержащих компонентов из топочных газов. Способ включает введение адсорбента, включающего бромсодержащий порошкообразный активированный уголь, в поток топочных газов с формированием дисперсии адсорбента в потоке топочных газов, причем поток топочных газов течет непосредственно в композицию мокрого газоочистителя, обеспечение времени пребывания для диспергирования адсорбента в потоке топочных газов до входа адсорбента в композицию мокрого газоочистителя для возможности контакта между адсорбентом и ртутью и/или ртутьсодержащими компонентами потока топочных газов и для обеспечения секвестрации ртути и/или ртутьсодержащих компонентов адсорбентом из топочных газов, обеспечение прохождения диспергированного адсорбента в потоке топочных газов непосредственно в композицию мокрого газоочистителя для минимизации выделения ртути из потока топочных газов, причем топочные газы образуются в топочной печи, и внесение соединения брома в топочную печь. Система включает источник топочных газов в топочной печи, трубопровод для перемещения топочных газов, полость газоочистителя, соединенную с трубопроводом и содержащую перемешанную композицию мокрого газоочистителя, который напрямую улавливает топочные газы, и инжектор адсорбента для введения адсорбента в трубопровод для формирования дисперсии, расположенный выше полости газоочистителя. Изобретение обеспечивает более эффективную секвестрацию ртути из топочных газов. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ секвестрации ртути и/или ртутьсодержащих компонентов из топочных газов, который включает:

- введение адсорбента в поток топочных газов с формированием дисперсии адсорбента в потоке топочных газов, причем поток топочных газов течет непосредственно в композицию мокрого газоочистителя, причем упомянутый адсорбент включает бромсодержащий порошкообразный активированный уголь;

- обеспечение времени пребывания для диспергирования адсорбента в потоке топочных газов до входа адсорбента в композицию мокрого газоочистителя (i) для возможности контакта между по меньшей мере частью адсорбента и ртутью и/или ртутьсодержащими компонентами потока топочных газов и (ii) для обеспечения секвестрации по меньшей мере части вышеупомянутой ртути и/или ртутьсодержащих компонентов упомянутым адсорбентом из упомянутых топочных газов; и

- обеспечение прохождения диспергированного адсорбента в потоке топочных газов непосредственно в композицию мокрого газоочистителя для минимизации выделения ртути из потока топочных газов, причем топочные газы образуются в топочной печи, и способ дополнительно включает

- внесение соединения брома в топочную печь.

2. Способ по п. 1, в котором:

- упомянутое введение адсорбента осуществляется в поток топочных газов в трубопровод, который течет непосредственно в полость газоочистителя, содержащего композицию мокрого газоочистителя;

- упомянутое обеспечение времени пребывания для диспергирования адсорбента в потоке топочных газов осуществляется внутри вышеупомянутого трубопровода до попадания адсорбента в полость газоочистителя.

3. Способ по любому из пп. 1-2, который отличается тем, что топочные газы проходят через устройство улавливания твердых частиц перед вышеупомянутым введением вышеупомянутого адсорбента.

4. Система секвестрации ртути и/или ртутьсодержащих компонентов из топочных газов, которая включает:

(i) источник топочных газов в топочной печи;

(ii) трубопровод для перемещения топочных газов;

(iii) по меньшей мере одну полость газоочистителя ниже и соединенную с вышеупомянутым трубопроводом, при этом полость газоочистителя содержит перемешанную композицию мокрого газоочистителя, который напрямую улавливает топочные газы; и

(iv) инжектор адсорбента для введения адсорбента в вышеупомянутый трубопровод для формирования дисперсии, причем (iv) инжектор адсорбента расположен выше полости газоочистителя и расположен, чтобы обеспечить время пребывания, которое создает возможность контакта между по меньшей мере частью адсорбента и ртутью и/или ртутьсодержащими компонентами топочных газов до попадания адсорбента в полость газоочистителя, что обеспечивает достаточно времени для секвестрации по меньшей мере части вышеупомянутой ртути и/или ртутьсодержащих компонентов вышеуказанным адсорбентом из вышеуказанных топочных газов во время протекания через вышеуказанный трубопровод до вышеуказанной композиции мокрого газоочистителя, причем упомянутый адсорбент включает бромсодержащий порошкообразный активированный уголь и причем данная система дополнительно содержит устройство для внесения соединений брома в топочную печь.

5. Система по п. 4, в которой:

(а) упомянутая композиция мокрого газоочистителя содержит перемешанную суспензию твёрдых частиц, состоящую в основном из воды и одного или более продуктов твёрдой фазы газоочистителя,

(b) упомянутая полость газоочистителя содержит линию вывода твердых частиц, удаляющую твердые частицы, которые были отсепарированы из воды внутри полости газоочистителя,

(с) упомянутая полость газоочистителя содержит линию вывода газа, гидравлически соединённую с частью вышеупомянутой полости газоочистителя, что дает возможность высвобождать топочный газ из вышеупомянутой полости для отвода в окружающую среду.

6. Система, по п. 5, которая отличается тем, что суспензия композиции мокрого газоочистителя содержит сернокислый кальций (гипс) в количестве около 20±5 мас.%.

7. Система, по любому из пп. 4-6, которая дополнительно содержит устройство улавливания твердых частиц выше вышеупомянутого инжектора адсорбента.

8. Способ по п. 1 или 2, который отличается тем, что композиция мокрого газоочистителя содержит суспензию и суспензия содержит сернокислый кальций (гипс) в количестве около 20±5 мас.%.

9. Способ по п. 1 или 2, в котором бромсодержащий порошкообразный активированный уголь образован из элементарного брома, причем бромсодержащий порошкообразный активированный уголь содержит от около 0,1 до около 20 мас.% брома в пересчете на массу бромсодержащего порошкообразного активированного угля.

10. Система по пп. 4-6, в которой бромсодержащий порошкообразный активированный уголь образован из элементарного брома, причем бромсодержащий порошкообразный активированный уголь содержит от около 0,1 до около 20 мас.% брома в пересчете на массу бромсодержащего порошкообразного активированного угля.

11. Способ по п. 1, в котором

- упомянутое введение адсорбента осуществляется в поток топочных газов в трубопровод, который течет непосредственно в полость газоочистителя, содержащего композицию мокрого газоочистителя; и

- упомянутое обеспечение времени пребывания для диспергирования адсорбента в потоке топочных газов осуществляется внутри вышеупомянутого трубопровода до попадания адсорбента в полость газоочистителя.

12. Система по п. 4, в которой инжектор адсорбента содержит адсорбент, который содержит бромсодержащий порошкообразный активированный уголь.