專利名稱：一種螯合回收資源化燃煤煙氣中單質汞的方法
技術領域：
本發明涉及環境保護領域中氣態單質汞的脫除回收，尤其是燃煤煙氣或固體垃圾焚燒煙氣中單質汞的螯合回收方法，通過絡螯合鹵化汞([i/g(a) ]"_2, [/^(份) ]"_2， [&(/) ]"一2，[wg(^^:r2)吸收液吸收生成鹵化亞汞晶體，過濾回收煙氣中的單質汞。
技術背景汞是"三致"物質(致癌、致畸形、致突變)，也是優先控制污染物之一。全球每年排放到大氣中的汞總量約為5 000t，其中4 000t是人為的結果，而燃煤過程中汞的排放量占 30%以上。自1978—1995年，我國燃煤工業累計向大氣排放汞達到2493.8噸，汞排放量的 年平均增長速度為4.8%。我國燃煤汞排放量己經超過了美國，而且增長速度較快，對生態和 全民健康構成了極大的威脅，對我國的生態環境保護和環境外交也帶來新的挑戰。燃煤煙氣中汞含量為5—20pg/Nm3，屬于痕量級污染物。其主要有三種形態氣態元素 單質汞Hg 氣態二價離子汞HgS+和固態顆粒附著汞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)含量關系密切，氯元素含量越低， 煙氣中單質汞的比例越高，其中HgG占煙氣總汞的30 — 80X。由于我國燃煤中氯含量平均較 低，Hga在煙氣中含量普遍偏高。單質汞(HgG)是環境大氣中汞的主要形式，它具有較高的揮發性和較低的水溶性，極易 在大氣中通過長距離的大氣運輸形成全球性的汞污染，它在大氣中的平均停留時間長達半年 至兩年，是最難控制的形態之一，也是燃煤煙氣脫汞的難點。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。活性炭對汞的吸附是一個多元化的過程，它包括吸附、凝 結、擴散以及化學反應等過程，與吸附劑本身的物理性質(顆粒粒徑、孔徑、表面積等)、溫 度、煙氣氣體成分、停留時間、煙氣中汞濃度、C/Hg比例等因素有關，可以同時除去Hg^口 Hg2+，但成本很高，運行費用大。據美國EPA(Environmental Protection Agency)和DOE(The UnitedStates Department of Energy)估算采用活性炭吸附法發電成本增加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到2000 — 5000 mg/Nm3。以30萬kW機組計算，活性炭消耗在2 — 5噸/h，價格3000元/噸，活性炭消耗費用為 0.6—1.5萬元/h，發電成本增力口2 —5分錢/kWh。建設這樣的除汞系統是很昂貴的，燃煤電廠難以承受。為此，很多研究人員開始開發新型、高效、低廉的吸附劑。例如飛灰、礦物類吸附 材料。吸收法只能去除氧化態汞Hg^，不能直接脫除HgO,需要添加氧化劑氧化HgG為Hg2、實 現脫汞。采用吸收法對安裝了濕法脫硫裝置的燃煤電廠來說不用對裝置作大的改動或增加設 備，在原有的脫硫裝置上即可實現脫硫除汞的多污染物聯合控制。美國Argonne國家實驗室分 別采用以氯酸為主要物質NOXSORB (17. 8Q/。氯酸HC103和22.3。/。氯酸鈉NaC103的混合物，Olin 公司生產)以及幾種鹵素類物質(Cl2、 12)作為單質汞的氧化劑在小型試驗臺上進行了試驗， 均能不同程度實現單質汞的氧化，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，需要對吸附劑再生，運行費用較高；吸收法雖能實現多污染 物聯合控制，但是氧化劑添加量大，氧化率較低，而且可能會帶來汞的二次污染。汞是污染物，但是對于化工、電子、冶金、醫藥等行業卻是寶貴的資源。我國每年都要 進口大量的汞填補國內對汞的需求。如能回收燃煤煙氣中的汞，不僅能消除其對環境的影響， 達到治理汞污染的目的，而且還能變廢為寶，產生一定的經濟效益。發明內容本發明提供一種回收資源化煙氣中單質汞的工藝，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，生成鹵化亞汞晶體，過濾，回收汞。 本發明構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溶液中添加過量NaCl，反應生成螯合物[/^(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，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濾回收鹵化亞汞晶體，送冶煉廠冶煉獲得單質汞。本發明工藝過程向濃度為0.5-5%的鹵化汞(HgCl2、 HgBr2、 Hgl2、 HgF2)溶液槽中添加過量的NaCl，發生螯合反應獲得螯合鹵化汞(胸c/)j"一2， [，r)"]"畫2， ) ]"-2, ,nj"-2)，通過漿液泵將螯合液加入到鼓泡反應器中，與含汞煙氣接觸反應，鼓泡器下部漿液輸送到水力 旋流器中，經旋流器分離后，頂流回到鹵化汞溶液槽中，底流送過濾段過濾，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汞。
附圖1為螯合回收資源化燃煤煙氣中單質汞工藝流程圖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一帶式過濾機；12—鹵化物加入口具體實施方式
參見附圖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 加入鹵化物(氯化鈉)，加入的鹵化汞和鹵化鈉的物質量的比為1:5—1:10,反應2-3小時，通 過吸收液進料泵7加入到鼓泡吸收塔中，與從煙氣入口 1進入的含汞煙氣反應，吸收后的煙 氣經除霧器5從煙氣出口 4進入煙囪，吸收反應生成物經鹵化亞汞出料泵6進入旋流器10濃 縮，底流再經皮帶過濾機ll過濾得到鹵化亞汞沉淀，過濾濾液以及旋流器頂流都進入螯合鹵 化汞生成槽8循環使用。實施例1某燃煤鍋爐煙氣量5萬Nm3/h, Hg=50ug/Nm3;含塵230mg/Nm3;溫度140'C，煙氣脫 硫過程采用本發明公開的技術，流程圖如圖1所示，并按上述具體實施方式
進行，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，二者物質量比為1:5，形成氯 化汞螯合物，濃度為5%,脫汞效率85%。實施例2按照實施例1所述的工藝過程，對實施例1中的吸收液進行調整，采用溴化汞為吸收液， 同時添加溴化鈉，二者的物質量比為1:6，形成溴化汞螯合物濃度為4.5%，其脫汞率為88%
權利要求
1、一種螯合回收資源化燃煤煙氣中單質汞的方法，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，得到鹵化亞汞晶體；
2、 如權利要求1所述的螯合吸收單質汞工藝，其特征在于鹵化汞溶液與可溶性卣化鹽反應 生成卣化汞螯合物；
3、 如權利要求1所述的螯合吸收單質汞工藝，其特征在于鹵化汞與可溶性卣化物物質量的 比為1:5 — 1:10;
4、 如權利要求1所述的螯合吸收單質汞工藝，其特征在于鹵化親的種類包括氯化汞，溴化 汞，碘化汞；
5、 如權利要求l所述的螯合吸收單質汞工藝，其特征在于可溶性鹵化物包括鹵化鉀、卣化 鈉；
6、 如權利要求1所述的螯合吸收單質汞工藝，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
本發明公開一種螯合回收資源化針對燃煤煙氣或固體垃圾焚燒煙氣中單質汞的螯合回收方法，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，生成鹵化亞汞晶體，過濾，回收汞，使之資源化。
文檔編號B01D53/46GK101332402SQ200810044750
公開日2008年12月31日 申請日期2008年6月20日 優先權日2008年6月20日
發明者沛 劉, 劉盛余, 葉芝祥 申請人:成都信息工程學院