用于从烟道气体中汞的耐酸性气体去除的组合物的制作方法

用于从烟道气体中汞的耐酸性气体去除的组合物的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请作为部分继续申请（CIP)要求12/28/2012提交的发明名称为 "COMPOSITION FOR ACID GAS TOLERANT REMOVAL OF MERCURY FROM A FLUE GAS"的美国申 请13/730,490的优先权，将其全部内容并入本文作为参考。
技术领域
[0003] 本公开涉及从流体流除去汞的吸着剂组合物领域，所述流体流例如烟道气体流， 特别是具有相对高浓度的酸性气体前体和/或酸性气体的流体流。
【背景技术】
[0004] 汞是公知的高毒性化合物。在相当水平的暴露可对于所有年龄的人导致不利的健 康影响，包括对脑、心脏、肾、肺和免疫系统的伤害。尽管汞是天然存在的，但是大部分排放 由各种人类活动如燃烧化石燃料和其它工业过程产生。例如，在美国，约40%的引入环境中 的汞来自于烧煤发电厂。
[0005] 在美国和加拿大，联邦和州/省的法规已经实施或者正在考虑减少汞排放，特别 是来自烧煤发电厂、钢厂、水泥窑、废物焚烧炉和锅炉、工业烧煤锅炉和其它烧煤设施的汞 排放。例如，美国环境保护局（U. S. EPA)已经发布了汞空气毒物标准（MATS)，其特别要求在 2015或者2016年开始烧煤发电厂捕集它们至少约80%至90%的汞排放。
[0006] 用于烧煤发电厂的汞控制的主要技术是活性炭注入。活性炭注入包括将吸着剂 (具体为粉状活性炭）注入锅炉排出的烟道气体中。这种方法的特征在于可顺序或者同时 发生的三个主要步骤：（1)使注入的吸着剂与汞物质接触，所述汞物质通常以非常稀的浓 度存在于所述烟道气体中（例如，<100ppb(百万分之一份））；(2)将相对惰性和不容易吸 附至吸着剂上的元素汞（即，Hg°)转化成氧化的汞物质（例如，Hg +和Hg+2)，其可容易地由 吸着剂经物理吸着（物理捕集）或者化学吸着（通过化学亲和力捕集）吸附；和（3)使氧 化的汞物质快速扩散至吸着剂孔隙中，在该处它被紧紧地保持（例如，封存）而不释放。所 述烟道气体流以非常高的速度穿过管道系统，例如超过25英尺/秒。因此，一旦被注入烟 道气体流中，吸着剂必须迅速地经历这三个步骤以接触、氧化和封存相对稀薄量的汞。在一 些情况中，吸着剂在所述烟道气体中仅具有1 -2秒的停留时间。
[0007] 尽管存在这些挑战，但是活性炭注入技术已经证实在许多烧煤发电厂中有效控制 汞排放。然而，已经证实，在产生具有相对高浓度的酸性气体和/或它们的前体如硫氧化 物（例如，SOjP SO 3)、氮氧化物（例如，勵2和NO 3)和其它前体的烟道气体流的设施中效 果较差。在高温、潮湿和压力的条件下例如在烟道气体中，酸（例如，硫酸（H 2SO4)或者硝酸 (HNO3))可由前体形成。据信，这些酸可通过竞争性地干扰原本用于捕集和结合汞的反应和 吸附位点而抑制或者减慢汞捕集机制。例如，已经观察到，30 3浓度低达3ppm的烟道气体可 不利地影响汞捕集速率。
[0008] 酸性气体前体和/或酸性气体通常来自三个主要来源。第一个是供应至锅炉的煤 给料。某些类型的煤固有地具有高浓度的硫、氮、氯或者其它可在所述烟道气体中形成酸性 气体的化合物。例如，因为经济原因，具有高硫含量（例如，高于约2wt. % )的煤如Illinois basin煤正在更加常见地作为锅炉给料，因为高硫煤往往比低硫煤廉价。第二个来源是用于 控制放的选择性催化还原（SCR)步骤。该过程的非刻意结果是烟道气体中的50 2可 氧化以形成SO3。第三个来源是发电厂操作员可将SO3注入烟道气体流中以增强粒子除去 设备的效率，例如，来避免变暗问题和在从烟道气体流中除去粒子中提高静电除尘器（ESP) 的效力。因此，具有任何前述（或者类似）操作条件的发电厂操作员可能不能够实用地使 用常规粉状活性炭产品以捕集汞和成本有效地符合政府规定如EPA MATS。
[0009] 已经提出数种技术来解决酸性气体前体和/或酸性气体的存在抑制汞捕集性能 的这些情况。一种这样的技术是将干燥的碱性化合物如天然碱、氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙、 碳酸镁、氢氧化镁、氧化镁、碳酸氢钠和碳酸钠单独注入烟道气体中以减少酸性气体。也可 将水溶液注入烟道气体流中，包括硫酸氢钠、硫酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠或者硫代 硫酸盐的溶液。
[0010] 另一种技术包括同时注入活性炭和酸性气体剂，以混合物的形式或者使用以所述 酸性气体剂处理的活性炭。酸性气体剂可包括碱性化合物如碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸铵、碳 酸氢铵、碳酸钾、碳酸氢钾、天然碱、氧化镁、氢氧化镁、氧化钙、氢氧化钙、碳酸氢钙和碳酸 钙。另一种技术包括共同注入活性炭和酸性气体剂，其中所述酸性气体剂可包括I族（碱金 属）或者π族（碱土金属）化合物或者包含卤化物和非金属阳离子如氮的化合物，例如， 卤化铵、卤化胺，和季铵卤化物。

【发明内容】

[0011] 上面讨论的许多酸性气体剂是吸水的，这意味着它们具有对水的亲和性，和可导 致聚结。因此，这些酸性气体剂可具有处理和流动性问题，从而可能需要添加疏水性流动助 剂以对抗这种影响。这种流动助剂可为昂贵的，从而增加制造成本并使得吸着剂组合物被 在汞捕集机制中或者在减少酸性气体中不发挥活性作用的材料所稀释。
[0012] 一些酸性气体剂如卤化铵比典型的氧化剂如溴化物盐更易挥发，高的挥发性可导 致工厂设施的加速腐蚀和在下游水流出流中的卤素污染。
[0013] 将有利的是，提供用于从具有相对高浓度的酸性气体前体和/或酸性气体的烟道 气体流捕集汞的方法和组合物，并且其也克服现有技术的一个或者多个限制。
[0014] 在一种实施方式中，公开了用于处理烟道气体的吸着剂组合物。所述吸着剂组合 物包含粒状多孔含碳吸着剂材料和多功能剂，所述多功能剂包含含有三价或者更高价的3 族至14族金属的化合物，所述化合物选自碳酸盐、氧化物、氢氧化物、氢氧化物的离子盐前 体及其组合。
[0015] 在这种实施方式的各种特征方案（characterization)中，所述吸着剂组合物的 多孔含碳吸着剂材料可选自活性炭、再活化炭（reactivated carbon)、焦炭（carbonaceous char)及其组合。例如，多孔含碳材料可包括粉状活性炭。所述粒状多孔含碳吸着剂材料的 D50中值粒度可不大于约30 μm，例如D50中值粒度不大于约15 μm。此外，D50中值粒度可 为至少约8 μ m，例如不大于约12 μ m。
[0016] 在其它特征方案中，所述多功能剂包含用粒状多孔含碳吸着剂材料分散的含有三 价或者更高价的3族至14族金属的化合物粒子。例如，所述多功能剂粒子的D50中值粒度 可不大于约10 μ m，例如不大于约1 μ m。
[0017] 在另一特征方案中，所述多功能剂为在粒状多孔含碳吸着剂材料上的涂层的形 式。
[0018] 在各种特征方案中，吸着剂组合物可包含至少约0. 5wt. %的多功能剂，例如至少 约5wt. %的多功能剂。在其它特征方案中，吸着剂组合物包含不大于约50wt. %的多功能 剂，例如不大于约20wt. %的多功能剂。
[0019] 在其它特征方案中，三价或者更高价金属选自13族至14族金属，和在某些特征方 案中，三价或者更高价金属为13族金属。例如，三价或者更高价金属可为铝。在其它特征 方案中，三价或者更高价金属可为锡。
[0020] 在其它特征方案中，含金属化合物包含阴离子和阳离子，其中所述阳离子包括三 价或者更高价金属。在其它特征方案中，含金属化合物为金属氧化物。例如，含金属化合物 可为SnO 2。
[0021] 在另一特征方案中，含金属化合物为金属氢氧化物。例如，所述含金属化合物可为 氢氧化铝。
[0022] 在另一特征方案中，所述含金属化合物为金属氢氧化物的离子盐前体。例如，离子 盐可包含多原子，其中所述三价或者更高价的3族至14族金属为所述多原子阴离子的组 元。多原子阴离子可为氧代阴离子。金属可为铝。例如，离子盐可为铝酸钠。在另一实例 中，金属可为锡，例如其中离子盐为锡酸钠。
[0023] 在一些特征方案中，吸着剂组合物包含至少约Iwt. %且不大于约15wt. %卤素或 者含卤素的化合物。卤素或者含卤素的化合物可为例如溴化物盐。
[0024] 本申请公开的吸着剂组合物对于处理具有相对高浓度的酸性气体如相对高浓度 的SOx的烟道气体流可特别有用。评定和量化吸着剂抵挡酸（例如，硫酸）的存在的能力 的一种技术是硫酸损耗试验，其在下面详细描述。在一种特征方案中，所述吸着剂组合物在 硫酸损耗试验中失去不大于约15%的硫，例如不大于约10%的硫。
[0025] 在一种【具体实施方式】中，公开了用于处理烟道气体的吸着剂组合物。所述吸着 剂组合物包含至少约50wt. %的粒状多孔含碳吸着剂材料和至少约Iwt. %且不大于约 20wt. %的多功能剂，所述多功能剂包含含金属化合物，所述化合物选自氢氧化铝和氢氧化 铝的离子金属盐前体。在一种特征方案中，所述多功能剂为氢氧化铝。在另一特征方案中， 所述多功能剂包含离子金属盐前体，例如铝酸盐。一个具体实例是铝酸钠。在另一特征方 案中，将离子金属盐涂覆至所述粒状多孔含碳吸着剂材料上。
[0026] 本申请还公开了用于处理烟道气体的吸着剂组合物的制备方法。在一种具体实施 方式中，这种方法包括以下步骤：使粒状多孔含碳吸着剂材料与多功能剂接触，所述多功能 剂包含含有三价或者更高价的3族至14族金属的化合物，所述化合物选自碳酸盐、氧化物、 氢氧化物、氢氧化物的离子盐前体及其组合。
[0027] 在所述方法的各种特征方案中，含有三价或者更高价的3族至14族金属的化合物 为氢氧化物，例如氢氧化铝。
[0028] 在其它特征方案中，所述可流动介质为浆料，其包含含有三价或者更高价的3族 至14族金属的化合物的粒子。含有三价或者更高价的3族至14族金属的化合物的粒子的 D50中值粒度可为至少约Inm和不大于约10 μ m。
[0029] 在一些特征方案中，含有三价或者更高价的3族至14族金属的化合物为氢氧化物 的离子盐前体，例如其中三价或者更高价的3族至14族金属为所述多原子阴离子的组元， 例如，氧代阴离子。在某些特征方 案中，金属为铝，例如其中离子盐为铝酸钠。
[0030] 接触步骤可包括将基本上干的粒状多孔含碳吸着剂材料与基本上干的多功能剂 的粒子共混，例如，以形成粒子混合物。在另一特征方案中，接触步骤可包括使所述粒状多 孔含碳吸着剂材料与包含液体载体和所述多功能剂的可流动介质共混。例如，液体载体可 为溶剂且所述多功能剂（例如，离子盐）可至少部分地溶解在该溶剂中。在其它特征方案 中，所述可流动介质为浆料，其包含含有三价或者更高价的3族至14族金属的化合物的粒 子。所述含有三价或者更高价的3族至14族金属的化合物的粒子的D50中值粒度可为至 少约Inm和不大于约IOym 0
[0031] 本公开还涉及从含有酸性气体前体和/或酸性气体的烟道气体流中除去汞的方 法，所述方法包括使所述烟道气体流与前述实施方式和特征方案中的任一项的吸着剂组合 物接触。
[0032] 在一种具体特征方案中，公开了从含有酸性气体前体和/或酸性气体和汞的烟道 气体流中除去汞的方法。所述方法可包括使所述烟道气体流与粒状吸着剂和与多功能剂接 触，所述多功能剂包含含有三价或者更高价的3族至14族金属的化合物，选自碳酸盐、氧化 物、氢氧化物、氢氧化物的离子盐前体及其组合。
[0033] 在这种方法的各种特征方案中，所述接触步骤包括将所述粒状吸着剂和所述多功 能剂注入所述烟道气体流中。在一种特征方案中，所述方法包括在分开的位置，例如，作为 单独的组分，将所述粒状吸着剂注入所述烟道气体中和将所述多功能剂注入所述烟道气体 中。
[0034] 接触步骤可包括将吸着剂组合物注入所述烟道气体流中，其中所述吸着剂组合物 包含所述粒状多孔含碳吸着剂材料和所述多功能剂。
[0035] 在各种特征方案中，所述粒状吸着剂可选自活性炭、再活化炭、焦炭、沸石、硅石、 硅胶、氧化铝、粘土或者其组合。在一种具体特征方案中，所述粒状吸着剂包括多孔含碳材 料，例如粉状活性炭。
[0036] 所述粒状吸着剂的D50中值粒度可为不大于约15 μπι，例如约8 μπι至约12 μπι。在 一种特征方案中，所述多功能剂包含用所述粒状吸着剂分散的粒子，例如其中粒状多功能 剂的D50中值粒度为不大于约10 μ m，例如不大于约1 μ m。
[0037] 在其它特征方案中，所述多功能剂包含在所述粒状吸着剂上的涂层。
[0038] 所述吸着剂组合物可包含至少约0. 5wt. %所述多功能剂，例如至少约5wt. %的 多功能剂。在另一特征方案中，所述吸着剂组合物可包含不大于约50wt. %所述多功能剂， 例如不大于20wt. %的多功能剂。
[0039] 在一些特征方案中，所述金属可为选自13族至14族金属的三价或者更高价金属。 例如，所述三价或者更高价金属可为13族金属，例如铝。在另一特征方案中，所述三价或者 更高价金属可为锡。
[0040] 所述含金属化合物可包含阴离子和阳离子，例如其中所述阳离子包括三价或者更 高价金属。例如，所述含金属化合物可为金属氧化物如SnO 2。
[0041] 所述含金属化合物也可为金属氢氧化物，例如氢氧化铝。
[0042] 在一种特征方案中，所述含金属化合物为氢氧化物的离子盐前体，例如其中所述 离子盐前体包含多原子阴离子和其中所述三价或者更高价的3族至14族金属为所述多原 子阴离子的组元。所述多原子阴离子可为氧代阴离子。所述三价或者更高价的3族至14 族金属可为铝。在一种具体特征方案中，所述离子盐为铝酸钠。在另一特征方案中，所述三 价或者更高价的3族至14族金属为锡，例如其中所述离子盐为锡酸钠。
[0043] 在前述方法的其它特征方案中，所述吸着剂组合物可包含至少约Iwt. %且不大于 约15wt. %卤素或者含卤素的化合物，例如溴化物盐。
[0044] 所述方法也可包括处理包含至少约3ppm SO3，例如至少约5ppm SO3的烟道气体 流。在一种特征方案中，所述烟道气体流提取自硫含量为至少约〇.5wt. %的锅炉燃煤。
【附图说明】
[0045] 图1示出用于从烟道气体流捕集和封存汞的示例性设备配置和方法。
[0046] 图2示出用于制造本申请所述吸着剂组合物的示例性流程图。
[0047] 图3示出硫酸损耗试验的结果，用于比较本申请所述吸着剂组合物与现有技术吸 着剂。
[0048] 图4示出硫酸损耗试验的结果，用于比较本申请所述吸着剂组合物与现有技术吸 着剂。
[0049] 图5示出示例性全尺寸应用设备试验配置的示意图。
[0050] 图6示出在全尺寸应用设备试验中吸着剂组合物的汞捕集结果，其中在所述烟道 气体流中具有增加的SO 3。
[0051] 图7示出吸着剂组合物的能量弥散X射线谱测定法（EDS)图，其中所述多功能剂 经浆料添加。
[0052] 图8示出吸着剂组合物的EDS图，其中将所述多功能剂与吸着剂共同研磨。
[0053] 图9示出吸着剂组合物的EDS图，其中所述多功能剂经浆料添加。
[0054] 图10示出吸着剂组合物的EDS图，其中将所述多功能剂与吸着剂共同研磨。
【具体实施方式】
[0055] 本申请公开了吸着剂组合物，其可用于便利地处理烟道气体流（例如，来自烧煤 锅炉或者废物能量锅炉）以从所述烟道气体流捕集和除去汞或者其它重金属，在所述烟道 气体流中酸性气体前体和/或酸性气体的浓度原本可使得吸着剂材料如常规粉状活性炭 无效。还公开了制造吸着剂组合物的方法和使用吸着剂组合物组分处理烟道气体流的方 法。所述方法可包括使烟道气体流与吸着剂材料和与多功能剂接触，所述多功能剂减轻某 些酸性气体的有害影响，例如，减少某些酸性气体对于吸着剂材料的汞捕集的干扰。
[0056] 所述多功能剂可具体包括（例如，包含以下物质或者基本上由以下物质组成）含 有三价或者更高价的3族至14族金属的化合物，例如选自碳酸盐、氧化物、氢氧化物、氢氧 化物的离子盐前体及其组合的化合物。本申请公开的多功能剂被称为多功能是因为它在捕 集汞中可能够实施多种功能。首先，所述多功能剂可减轻某些酸性气体的影响和可减少酸 性气体对于汞捕集机制的干扰。第二，所述多功能剂可氧化和/或催化氧化元素汞，从而使 得汞更容易被物理吸着或者化学吸着捕集和封存在吸着剂材料上。第三，在某些操作条件 下，这些多功能剂中的一些可与元素汞汞齐化，由此提高汞化合物尺寸和促进物理吸着导 致的捕集和封存。
[0057] 所述多功能剂可包含含金属化合物，所述含金属化合物可为共价化合物（例如， 氧化物或者氢氧化物化合物），或者所述多功能剂可包含含金属化合物的离子盐前体，即， 将在烟道气体中在约120°C至260°C的温度下与酸性气体组分反应形成含金属化合物的化 合物。
[0058] 所述含金属化合物可为有机化合物（例如，包含有机阳离子或者阴离子）或者可 为无机化合物。此外，所述阳离子可为简单（单原子）阳离子如金属，或者可为多原子阳离 子。在一种特征方案中，所述金属化合物为金属的无机化合物，即，包含单原子金属阳离子。 例如，无机金属化合物的金属阳离子可选自过渡金属（元素周期表上的3族至12族金属）， 或者过渡后金属（13族和14族）。通过（1)氧化汞和/或催化汞的氧化，和/或（2)与汞 汞齐化以形成较容易封存的较大汞化合物，三价或者更高价金属（例如，三价或者四价金 属）的使用可促进汞捕集机制。在一种特征方案中，金属选自13族金属，和在一种具体特 征方案中，金属为铝（即，ΑΓ 3)。在另一特征方案中，金属选自14族金属，和在一种具体特 征方案中，金属为锡（即，Sn+4)。
[0059] 金属化合物的阴离子可选自简单阴离子（例如，02〇或者氧代阴离子（例如，CO 32' 0Γ)。在一种特征方案中，阴离子选自氢氧根、氧，和碳酸根。因此，有用的铝化合物的具体 实例包括氢氧化铝（Al (OH)3)、氧化铝（Al2O3),和碳酸铝（Al2 (CO3) 3)。在一种具体特征方案 中，金属化合物包括Al (OH)3。含锡的有用化合物的具体实例包括氢氧化锡（Sn(IV) (0H)4)、 二氧化锡（SnO2)，和碳酸锡（Sn(CO3) 2)。在一种具体特征方案中，所述化合物包括Sn02。
[0060] 如上所述，所述多功能剂也可包含金属化合物的离子盐前体，例如金属氢氧化物 的前体。这种离子盐包含阳离子和阴离子，和所述阴离子可为包含金属的多原子阴离子。所 述阳离子可选自1族和2族金属，和在一种实施方式中所述阳离子可包括钠（Na)。在阴离子 中的金属（即，抗衡离子）可选自3族至12族金属，或者可选自13族和14族金属。例如， 在阴离子中的金属可为13族金属，和在一种具体特征方案中可为铝。在一种特征方案中， 利用铝多原子阴离子，例如铝酸盐。在一个具体实例中，离子盐包括铝酸钠（例如，NaAlO 2 或者Na2OMl2O3)，或者它的水合物（NaAl (OH)4)。这些化合物甚至可提供其它优点，因为它 们可与较大当量的酸性气体反应，即，铝酸钠可与酸性气体反应以形成氢氧化铝，然后氢氧 化铝可与更多酸性气体反应。在另一具体实例中，多原子阴离子可包含锡，例如其中所述离 子盐为锡酸钠（Na 2Sn (OH)6)。
[0061] 用于处理具有相对高的酸性气体或者酸性气体前体含量，具体为相对高的三氧化 硫（SO 3)含量的烟道气体的已知方法通常利用单价或者二价的具有金属或者其它阳离子的 化合物，这意味着仅可利用一种或者两种阴离子以减少酸性气体。包含在本申请公开的多 功能剂中的化合物有利地包含三价或者更高价（例如，三价或者四价）的金属（例如，作为 阳离子或者在多原子阴离子中），这意味着与用于这种减少的已知化合物相比，潜在存在更 多阴离子可用于减少酸性气体前体和/或酸性气体。包含在本申请公开的多功能剂中的化 合物也可有利地包括与用于这种减少的已知化合物相比可减少更多酸性气体前体和/或 酸性气体当量的盐。因此，与使用已知组合物相比，可需要较少的多功能剂，其潜在地减少 操作费用。
[0062] 在一种实施方式中，用于从烟道气体流中除去汞的方法可包括使与吸着剂材料分 开或者与吸着剂材料一起以吸着剂组合物的形式使用的多功能剂与所述烟道气体流接触。 在一种特征方案中，将所述多功能剂单独注入所述烟道气体流中，例如通过在注入吸着剂 材料的上游注入。在这点上，可将所述多功能剂作为干粉，以溶液形式或者 作为液体悬浮液 (例如在水溶液中）注入所述烟道气体流中。在一种具体特征方案中，所述多功能剂作为干 粉与所述烟道气体流接触（例如，注入所述烟道气体流中）。
[0063] 在另一实施方式中，所述多功能剂与吸着剂同时与所述烟道气体流接触，例如以 与吸着剂材料的混合物的形式和/或其中用所述多功能剂处理（例如，涂覆）所述吸着剂 材料。用溶液或者浆料形式的多功能剂处理或者涂覆吸着剂材料可改善所述多功能剂在吸 着剂材料上的分散，并因此当将多功能剂与吸着剂混合时，涂覆的吸着剂可相对于所需的 多功能剂浓度以较低的多功能剂添加浓度更好地起作用。这种分散可使用例如能量弥散X 射线谱测定法（EDS)显现。
[0064] 在这点上，用于处理烟道气体的吸着剂组合物可包含足量的多功能剂以至少部分 地减轻酸性气体和/或酸性气体前体（具体为SO3)对于汞捕集的影响。在一个方面，所述 吸着剂组合物可包含至少约2wt. %所述多功能剂，例如至少约5wt. %，至少约8wt. %，至 少约IOwt. %或者甚至至少约12wt. %或者15wt. %的多功能剂。在一些特征方案中，所述 吸着剂组合物可包含至少20wt. %，25wt. %或者甚至30wt. %的多功能剂。然而，如果多功 能酸性气体剂包含远大于约60wt. %的吸着剂组合物，那么所述吸着剂组合物的捕集汞的 能力可由于减少的吸着剂材料量而受到不利影响。因此，在一个方面，所述吸着剂组合物包 含不大于约50wt. %的多功能剂。在一种具体特征方案中，所述吸着剂组合物包含至少约 IOwt. %且不大于约20wt. %的多功能剂。
[0065] 吸着剂材料为多孔吸着剂材料，其具有捕集和封存氧化的汞的基本功能。吸着剂 材料可包括具有高表面积和具有足够孔隙结构的任何材料，其包括但不限于活性炭、再活 化炭、焦炭、沸石、硅石、硅胶、氧化铝、粘土或者其任何组合。在一种具体特征方案中，吸着 剂材料包含多孔含碳（例如，含有固定碳）材料如活性炭。
[0066] 所述吸着剂组合物还可包含或者可不包含卤素（例如，以卤化物盐如溴化物盐的 形式）。卤素本身已知不是汞的氧化剂，但是在汞的氧化中是重要的反应参与者。显著提高 量的卤素可有害于汞捕集和封存，并且可促进设备腐蚀和在下游液体和气体流中过多的溴 排放，其可需要其它处理过程。根据前面的描述，所述吸着剂组合物可有利地不含卤素或者 不含含卤素的化合物。或者，所述吸着剂组合物可包含至少Iwt. %且不大于约50wt. %的 卤素或者含卤素化合物，例如不大于约15wt. %。
[0067] 所述吸着剂组合物的粒度（即，中值粒度，本领域中也称为基于体积测量的D50) 也可良好控制。通常认为，吸着剂材料和多功能剂的较小粒度可增强汞捕集性能，但是太 小的粒度可抑制流动性能和材料处置，或者对于烧煤工厂的粒子除去设备产生不透明性 问题。因此，最佳粒度可取决于在最终用途时的具体操作条件。因此，所述吸着剂组合物 的D50可为至少约6 μπι和不大于约30 μπι，例如不大于约25 μπι，不大于约20 μπι，不大 于约15 μm，不大于约12 μm，不大于约10 μm，或者甚至不大于约8 μm。所述多功能剂 的D50可为不大于约15 μ m，例如不大于约10 μ m，例如不大于约5 μ m，或者甚至不大于约 1 μL?。D50中值粒度可使用诸如激光散射技术（例如，使用Saturn DigiSizer II，其可得 自 Micromeritics Instrument Corporation, Norcross, GA)的技术测量。
[0068] 所述吸着剂组合物可包含吸着剂材料颗粒（例如，活性炭颗粒）和多功能剂颗粒 的混合物。即，可将组分共混以形成具有相对低水分含量的基本上干的均匀混合物。在另 一特征方案中，吸着剂材料颗粒可涂有所述多功能剂，例如，涂有多功能剂的溶液以形成均 匀涂层或者涂有多功能剂的浆料以形成粒子涂层。用所述多功能剂（如用溶液或者浆料） 处理或者涂覆吸着剂材料可改善多功能剂在吸着剂材料上的分散，并因此当所述多功能剂 与吸着剂混合时，涂覆的吸着剂可相对于所需的多功能剂浓度以较低的多功能剂添加浓度 更好地起作用。
[0069] 能量弥散X射线谱测定法（EDS)可用于显现吸着剂表面上的多功能剂。EDS使用 用聚焦电子束轰击的固体样品发射的X-射线光谱以得到定位的化学分析。原则上可检测 原子数4(Be)至92(U)的所有元素。通过在电视状光栅中扫描所述电子束和显示选择的 X-射线谱线的强度，可产生元素分布图像或者'地图'。此外，根据选择的模式，从样品收 集的电子产生的图像揭示了表面形貌或者表示原子数差值。扫描电子显微镜（SEM)(其紧 密涉及电子探针）主要设计用于产生电子图像，但是也可用于元素绘图，以及甚至点分析， 如果添加 X-射线光谱仪的话。
[0070] 图1示出使用吸着剂组合物注入烟道气体流中从烧煤发电厂产生的具有高酸性 气体浓度的烟道气体流中除去汞的系统和方法的一种实施方式。所述烟道气体流101离开 烧煤的锅炉102。所述烟道气体流101然后可前进至空气加热器单元104,其中所述烟道气 体流的温度降低。然后，所述烟道气体流可引至分离单元107如ESP或者织物过滤器，其从 烟道气体除去粒状物质106 (包括所述吸着剂组合物），然后离开烟筒108。例如，可使用冷 侧的（即，在空气加热器单元104后）ESP。为了从烟道气体中捕集汞，可将所述吸着剂组合 物在103空气加热器单元104之后，但是在分离单元107 (其将从所述烟道气体中除去所述 吸着剂组合物106)之前引至（例如，注入）烟道气体流。在烟道气体中的汞浓度可使用一 个或者多个汞分析器105测量。本领域技术人员将认识到，工厂可包含图1中未示出的其 它设备，例如选择性催化还原单元（SCR)等，和可具有大量其它配置。此外，吸着剂材料可 在空气加热器单元104的下游或者上游注入。
[0071] 在一种可选布置中，如上面所讨论，所述多功能剂可与吸着剂材料分开地与所述 烟道气体流接触。例如，所述多功能剂可作为干粉在空气加热器单元104之前或者在空气 加热器单元104之后注入。在一种具体特征方案中，所述多功能剂在吸着剂材料的上游或 者与吸着剂材料基本上同时注入所述烟道气体流101中，例如，通过单独的注入口。
[0072] 所述烟道气体流101可包含酸性气体和/或酸性气体前体。在一种特征方案中， 所述烟道气体流包含三氧化硫（SO 3)。例如，所述烟道气体流可包含至少约3ppm SO3，例如 至少约5ppm 303或者甚至IOppm或者更高。三氧化硫可来源于锅炉中燃烧的给料（例如， 煤）。例如，锅炉中燃烧的给料可具有至少约〇.5wt. %的硫含量。可选择地，或者除了具有 相对高硫含量的给料之外，可将至少一些SO3有意添加至所述烟道气体流，例如以增强粒子 除去设备的效率。无论如何，所述烟道气体流可在其穿过系统期间在一些位点包含增加水 平的SO 3。
[0073] 图2为流程图，其示出制造根据一种实施方式包含至少吸着剂材料和多功能剂的 吸着剂组合物的示例性方法。所述制造方法开始于含碳给料201如褐煤。在所述制造方法 中，所述给料在放热条件下经历升高的温度和一种或者多种氧化气体持续一段时间，以充 分提高表面积，产生多孔性，和/或改变表面化学。在所述方法中的具体步骤包括：（1)脱 水202,其中加热给料以除去游离的和结合的水，通常在KKTC至150°C的温度进行；（2)脱 挥发203,其中除去游离的和弱结合的挥发性有机组分，通常在高于150°C的温度进行；（3) 碳化204,其中非碳元素继续被除去和将元素碳浓缩和转化成无规无定形结构，通常在约 350°C至800°C温度范围进行；和（4)活化205,其中添加水蒸汽、空气或者其他氧化剂并形 成孔隙，通常在高于800°C的温度进行。所述制造方法可例如在多膛式或者旋转式炉中进 行。所述制造方法不是独立的且各步骤可重叠和使用每一步骤的范围内的各种温度、气体 和停留时间以促进所制造产品的希望的表面化学和物理特征。
[0074] 在活化205后，可使产物与一种或多种多功能剂206接触以形成具有希望的多功 能剂重量百分数的组合物。所述接触步骤可包括例如将基本上干的活性炭与所述多功能剂 的基本上干的粒子共混。接触步骤也可包括使活性炭与包含液体载体和所述多功能剂的可 流动介质共混。例如，液体载体可为溶剂和所述多功能剂（例如，离子盐）可至少部分地溶 解在溶剂中。或者，所述可流动介质可为浆料，其包含含有三价或者更高价的3族至14族 金属的化合物的粒子。在这点上，含有三价或者更高价的3族至14族金属的化合物粒子的 D50中值粒度可为至少约Inm和不大于约10 μ m，例如不大于约5 μ m和甚至不大于约2 μ m。
[0075] 无论如何，所述混合物可任选经历一个或者多个粉碎步骤207以将混合物粉碎至 希望的粒度。粉碎207可例如在一个或者多个碾磨机如辊式碾磨机、喷射碾磨机或者其它 类似工艺中进行。应理解的是，PAC和/或多功能剂的粉碎可在使两种组分接触以形成所 述吸着剂组合物之前在单独的步骤中进行。
[0076] 也可将卤素在混合过程后的任何阶段添加至混合物。例如，如图2中所示，卤素可 在208A之前或者在208B粉碎之后引入。可将卤素作为干或者湿的卤化物盐引入。本领域 技术人员应理解的是，所述吸着剂组合物可包含其它添加剂如流动助剂等。
[0077] 实施例
[0078] 实施例1
[0079] 实施例1总结了在多种现有技术吸着剂组合物和根据本公开的吸着剂组合物上 进行的硫酸损耗试验的结果。硫酸损耗试验是测量吸着剂抵挡存在的硫酸的能力的方式， 并且是测定试剂对于酸性气体减少的效力的有意义的方式。为了进行试验，第一步骤是获 得1，OOOmg待测吸着剂组合物的样品。这些样品的一半作为对照用于使用S632硫分析器 (Sulfur Analyzer，来自 LECO Corporation，St. Joseph, MI)测量试验前硫含量。下一步骤 是将剩余500mg样品置于Erlenmeyer烧瓶中，添加50mL IOppm硫酸溶液，塞上并摇晃约1 分钟，真空过滤浆料，并在对流烘箱中在约150°C干燥过滤器上捕集的样品约2小时。在样 品干燥并返回至室温后，最后步骤是测量硫含量并与试验前测量值比较。据信，硫酸溶液会 与结合至吸着剂的硫反应，并且试验后样品与试验前测量值相比会含有较少的硫。在已经 被处理 的吸着剂中，有效处理将得到较小的硫含量差值，这意味着酸性溶液的不利影响已 经被有效减轻。
[0080] 首先，将本公开的吸着剂组合物与一些已知吸着剂组合物比较，这些已知吸 着剂组合物包含酸性气体剂，并且具体地包含酸性气体剂苏打灰（Na 2CO3)和碳酸氢钠 (NaHCO3)。每个样品通过以下方法制备：将中值粒度为约8至12 μ m的PAC吸着剂与 IOwt. %添加剂共混。通过使用上述硫酸损耗试验，测量硫减少的百分数。结果在表1中给 出。
[0081] 表1硫酸损耗试验结果
[0082] 与现有技术的比较
[0083]
[0084] 如表1中所示，与现有技术组合物相比，使用氢氧化铝获得可相当的结果。使用铝 酸钠导致硫酸量显著降低，表明对硫酸具有非常高的耐性。
[0085] 也实施测试以评定其它变量如粒度对本申请公开的多功能剂的效力的影响。图 3总结了对以下物质的测试结果：（1)样品1，常规未处理的活性炭产品，即，PowerPAC Premium Plus? (由 Littleton, CO 的 ADA Carbon Solutions, LLC 制造），其具有约 25 μ m 的D50和包含约5. 5wt. %溴化物盐；(2)样品2,现有技术酸性气体处理的吸着剂，其具有 8至12 μπι的D50,和包含约5. 5wt. %溴化物盐和约IOwt. %碳酸钠；和（3)样品3,本申请 所述吸着剂组合物的实施方式，其具有8至12 μ m的D50,和包含约5. 5wt. %溴化物盐和约 IOwt. %氢氧化铝。由常规未处理的产品展示的基线约为-20%的硫含量差值。使用碳酸钠 的现有技术处理的样品显示约-14%的硫含量差值。相比之下，本申请所述组合物的样品显 示约0%至约2%的硫含量差值，从而表明，这种样品显示了非常小的因硫酸存在所导致的 硫含量变化。
[0086] 图4总结了对以下物质的测试结果：（1)样品4,未处理的活性炭产品，即， FastPAC Premium? (由 Littleton, CO 的 ADA Carbon Solutions, LLC 制造），其具有约 8至12 μπι的D50,包含约5. 5wt. %溴化物盐；(2)样品5,根据本公开的吸着齐祖合物，具 有约8至12 μπι的D50,包含约5. 5% wt. %溴化物盐和约20wt. %氢氧化铝Al (OH)3，所述 Al (OH) 3具有约10 μ m的D50并且作为颗粒混合物添加至吸着剂，（3)样品6,根据本公开的 吸着剂组合物，具有约8至12 μ m的D50,包含约5. 5wt. %溴化物盐和约IOwt. % Al (OH) 3， 所述Al (OH) 3具有约1 μ m的D50,作为浆料添加至吸着剂；(4)样品7,根据本公开的吸着剂 组合物，具有约8至12 μπι的D50,包含5. 5% wt. %溴化物盐和约7wt. %铝酸钠（NaAlO2)， 作为溶液添加至吸着剂。如图4中所示，Al (OH)3或者NaAlO2的添加降低了 SO 3对结合至 吸着剂的硫的影响，从而表明将SO3耐受性或者耐性提高了至多高达约20、24,或者甚至27 个百分数点。
[0087] 表2总结了在前述组合物上进行的硫酸损耗试验的结果。
[0088] 表2硫酸损耗试验结果
[0089] 试剂的粒度和载荷
[0090]
[0091] 实施例2
[0092] 实施例2说明了在全尺寸应用设备试验中吸着剂组合物实例在具有高SO3水平的 工厂场所除去采的能力。这种测试由在Pensacola, Florida的Mercury Research Center 的 Electric Power Research Institute(EPRI)和 Southern Company 赞助。图 5 不出了 全尺寸效用试验工厂的实施例配置。全尺寸应用设备场所如5MW滑流工厂可配有各种烟道 气体流清洁单元，其包括堆袋室（BH，也称为织物过滤器单元）、静电除尘器（ESP)、空气加 热器（AH)、湿烟道气体脱硫洗涤器（wFGD)，和/或选择性催化反应器（SCR)。锅炉501可产 生烟道气体流502,可将所述烟道气体流502的一部分改变方向用于试验。大量烟道气体 流可流经热侧ESP 503、AH 504、冷侧ESP 505,然后通过烟筒506流出。为了全尺寸应用设 备试验，可将一部分烟道气体流改变方向经过SCR 507、AH 508、ESP 509、BH 510,和wFGD 511。汞水平可在数个不同的点测试，包括入口 512、ESP入口 513,和ESP出口 514。 入可在点515进行。在通过wFGD后，可使变向流在冷侧ESP 505上游不远处在点516重新 进入主烟道气体流。
[0093] 图6示出了具有除汞能力的组合物实例在含约3. 5至5. 5ppm 303的烟道气体流中 的全尺寸应用设备试验结果，和在约8至IOppm的SO3水平汞捕集的一个实施例。ESP 503 将除去一些存在的汞污染物，数字代表由吸着剂组合物捕集的汞。测试的样品包括：（1)样 品 8，DARCO? Hg-LH EXTRA(由 Marshall, TX，USA 的 Cabot Norit Americas, Inc.制 造），用作对比样品；（2)上述的样品6 ;和（3)样品9,根据本公开的吸着剂组合物，具有约 8至12 μ m的D50,包含约5. 5wt. %溴化物盐和约20wt. %氢氧化铝Al (OH) 3,所述Al (OH) 3 在与吸着剂共同研磨之前具有约30 μm的D50。在表3中也显示了说明由吸着剂组合物实 例在各种303浓度除去的额外的汞量的数据。图6也显示，在约IOppm的较高SO 3浓度，样 品6给出与对比样品8在约3. 5ppm至5. 5ppm的较低SO3浓度相等的采捕集。
[0094] 表3在各种SO3浓度水平的汞捕集
[0095]
[0096] 实施例3
[0097] 对于实施例3,使用能量弥散X射线谱测定法（EDS)显现多功能剂Al(OH)3, 其涂覆至吸着剂表面上，或者与吸着剂共同研磨。使用JOEL JSM 7000 (JE0L USA, Inc. ,Peabody, MA)显现部分的样品6,其中包含IOwt. % Al (OH)3，作为浆料添加至吸 着剂，和部分的样品10,其中将具有30至40 μ m粒度的IOwt. % Al (OH) 3与吸着剂共同研 磨。图7显示样品6和图8显示样品10,以5500x倍率在5. OkV用最大探针电流显现的。 在图7中，显现了样品6图像，具有小的（~1 μπι)均匀粒度的颗粒。在图8中是具有共同 研磨的Al (OH)3的样品10,主要为大得多的约10 μ m的粒度。
[0098] 在EDS中，铝（Al)和溴（Br)峰重叠并因此可能难以区分。A1/K(钾）峰在 I. 487eV，和Br/L(锂）峰在I. 480eV。这些峰使用EDS绘图区分，使得在Al簇与氧簇重叠 的情况下，显示出Al (OH)3。并非所有氧（O2)与Al相关，因为非重叠 O2可与煤中的一种主要 元素 Si重叠，如SiO2。另一方面，Br通常与Na而非O2重叠。图9显示了样品6的两个区 域，其中所述吸着剂用1 μ m Al (OH) 3处理至IOwt. %，以5000x使用EDS显现。在第一个图 像中，突出A1，在第二个图像中，突出O2，以及在第三个中突出重叠的Al和O 2，表示Al (0H)3。 当作为1 μ m浆料添加时，Al (OH) 3相当均匀地分散在吸着剂上。
[0099] 图10显示样品10的两个区域，其中将30至40 μ m Al (OH)3与吸着剂共同研磨以 达到IOwt. % Al (OH)3浓度，以5000x使用EDS显现。顶部图像具有与图8中所示相同的区 ±或，而底部图像是不同区域的视图。在顶部图像中，可显现Al、O 2，和Al和O2 (表示Al (OH) 3)。 在显现的样品10的另一区域中（在图像的底行中示出），未检测到Al (OH)3。在这种以5000x 得到的PAC的其它无规部分中，在Al/Br位置的能量实际上与Na重叠，这表明存在NaBr，而 非Al (OH)3。因此，在吸着剂的该部分中基本上不存在Al (OH)3，而为PAC。这种趋势对于样 品10而言是典型的，因为要么大颗粒Al (OH) 3存在于给定区域中，要么根本不存在，从而表 明当Al (OH) 3与吸着剂共同研磨时Al (OH) 3的无规分散。Al (OH) 3的较好分散可与在上面报 告的硫酸损耗试验和全尺寸设备试验中看见的提高的SO3耐受性相关。
[0100] 尽管已经详细描述了吸着剂组合物的多个实例，但是很明显，本领域技术人员可 作出这些实例的修饰和改变。然而，应清楚理解的是，这种修饰和改变落在本公开的主旨和 范围内。
【主权项】
1. 用于处理烟道气体的吸着剂组合物，所述吸着剂组合物包含粒状多孔含碳吸着剂材 料和多功能剂，所述多功能剂包含含有三价或者更高价的3族至14族金属的化合物，所述 化合物选自碳酸盐、氧化物、氢氧化物、氢氧化物的离子盐前体及其组合。2. 权利要求1的吸着剂组合物，其中所述多孔含碳吸着剂材料选自活性炭、再活化炭、 焦炭及其组合。3. 权利要求1至2中的任一项的吸着剂组合物，其中所述多孔含碳材料包括粉状活性 炭。4. 权利要求1至3中的任一项的吸着剂组合物，其中所述粒状多孔含碳吸着剂材料的 D50中值粒度不大于约30 ym。5. 权利要求1至4中的任一项的吸着剂组合物，其中所述粒状多孔含碳吸着剂材料的 D50中值粒度不大于约15ym。6. 权利要求1至5中的任一项的吸着剂组合物，其中所述粒状多孔含碳吸着剂材料的 D50中值粒度为至少约8 y m和不大于约12 y m。7. 权利要求1至6中的任一项的吸着剂组合物，其中所述多功能剂包含用所述粒状多 孔含碳吸着剂材料分散的含有三价或者更高价的3族至14族金属的化合物粒子。8. 权利要求7的吸着剂组合物，其中所述多功能剂粒子的D50中值粒度为不大于约 10 U m〇9. 权利要求7至8中的任一项的吸着剂组合物，其中所述多功能剂粒子的D50中值粒 度为不大于约I ym。10. 权利要求1至5中的任一项的吸着剂组合物，其中所述多功能剂包含在所述粒状多 孔含碳吸着剂材料上的涂层。11. 权利要求1至10中的任一项的吸着剂组合物，其中所述吸着剂组合 物包含至少约 0. 5wt. %的所述多功能剂。12. 权利要求1至11中的任一项的吸着剂组合物，其中所述吸着剂组合物包含至少约 5wt. %的所述多功能剂。13. 权利要求1至12中的任一项的吸着剂组合物，其中所述吸着剂组合物包含不大于 50wt. %的所述多功能剂。14. 权利要求1至13中的任一项的吸着剂组合物，其中所述吸着剂组合物包含不大于 20wt. %的所述多功能剂。15. 权利要求1至14中的任一项的吸着剂组合物，其中所述三价或者更高价金属选自 13族至14族金属。16. 权利要求1至14中的任一项的吸着剂组合物，其中所述三价或者更高价金属为13 族金属。17. 权利要求1至14中的任一项的吸着剂组合物，其中所述三价或者更高价金属为铝。18. 权利要求1至14中的任一项的吸着剂组合物，其中所述三价或者更高价金属为锡。19. 权利要求1至18中的任一项的吸着剂组合物，其中含金属化合物包含阴离子和阳 离子，和其中所述阳离子包括所述三价或者更高价金属。20. 权利要求1至19中的任一项的吸着剂组合物，其中含金属化合物为金属氧化物。21. 权利要求20的吸着剂组合物，其中所述含金属化合物为SnO 2。22. 权利要求1至19中的任一项的吸着剂组合物，其中含金属化合物为金属氢氧化物。23. 权利要求22的吸着剂组合物，其中所述含金属化合物为氢氧化铝。24. 权利要求1至19中的任一项的吸着剂组合物，其中所述含金属化合物为氢氧化物 的离子盐前体。25. 权利要求24的吸着剂组合物，其中所述离子盐包含多原子阴离子和其中所述三价 或者更高价的3族至14族金属为所述多原子阴离子的组元。26. 权利要求25的吸着剂组合物，其中所述多原子阴离子为氧代阴离子。27. 权利要求26的吸着剂组合物，其中所述金属为铝。28. 权利要求27的吸着剂组合物，其中所述离子盐包括铝酸钠。29. 权利要求26的吸着剂组合物，其中所述金属为锡。30. 权利要求29的吸着剂组合物，其中所述离子盐包括锡酸钠。31. 权利要求1至30中的任一项的吸着剂组合物，其中所述吸着剂组合物包含至少约 Iwt. %且不大于约15wt. %的卤素或者含卤素的化合物。32. 权利要求31的吸着剂组合物，其中所述卤素或者含卤素的组分包括溴化物盐。33. 权利要求1至32中的任一项的吸着剂组合物，其中所述吸着剂组合物在硫酸损耗 试验中失去不大于约15wt. %的硫。34. 权利要求1至32中的任一项的吸着剂组合物，其中所述吸着剂组合物在硫酸损耗 试验中失去不大于约IOwt. %的硫。35. 从含有酸性气体前体和/或酸性气体的烟道气体流中除去汞的方法，所述方法包 括使所述烟道气体流与前述权利要求中的任一项的吸着剂组合物接触。36. 用于处理烟道气体的吸着剂组合物，所述吸着剂组合物包含至少约50wt. %的粒 状多孔含碳吸着剂材料和至少约Iwt. %且不大于约20wt. %的多功能剂，所述多功能剂包 含含金属化合物，所述含金属化合物选自氢氧化铝和氢氧化铝的离子金属盐前体。37. 权利要求36的吸着剂组合物，其中所述多功能剂包含氢氧化铝。38. 权利要求36的吸着剂组合物，其中所述多功能剂包含离子金属盐前体。39. 权利要求38的吸着剂组合物，其中所述离子金属盐前体包含铝酸盐。40. 权利要求38的吸着剂组合物，其中所述离子金属盐包括铝酸钠。41. 权利要求38至40中的任一项的吸着剂组合物，其中所述离子金属盐涂覆至所述粒 状多孔含碳吸着剂材料上。42. 制造用于处理烟道气体的吸着剂组合物的方法，所述方法包括以下步骤：使粒状 多孔含碳吸着剂材料与多功能剂接触，所述多功能剂包含含有三价或者更高价的3族至14 族金属的化合物，所述化合物选自碳酸盐、氧化物、氢氧化物、氢氧化物的离子盐前体及其 组合。43. 权利要求42的方法，其中所述含有三价或者更高价的3族至14族金属的化合物为 氢氧化物。44. 权利要求42的方法，其中所述含有三价或者更高价的3族至14族金属的化合物为 氢氧化铝。45. 权利要求42的方法，其中所述含有三价或者更高价的3族至14族金属的化合物为 氢氧化物的离子盐前体。46. 权利要求45的方法，其中所述离子盐包含多原子阴离子和其中所述三价或者更高 价的3族至14族金属为所述多原子阴离子的组元。47. 权利要求46的方法，其中所述多原子阴离子为氧代阴离子。48. 权利要求47的方法，其中所述金属为铝。49. 权利要求48的方法，其中所述离子盐包括铝酸钠。50. 权利要求42至49中的任一项的方法，其中所述接触步骤包括将基本上干的粒状多 孔含碳吸着剂材料与所述多功能剂的基本上干的粒子共混。51. 权利要求42至49中的任一项的方法，其中所述接触步骤包括使所述粒状多孔含碳 吸着剂材料与包含液体载体和所述多功能剂的可流动介质接触。52. 权利要求51的方法，其中所述液体载体为溶剂和所述多功能剂至少部分地溶解在 该溶剂中。53. 权利要求51的任一项中的方法，其中所述可流动介质为浆料，其包含所述含有三 价或者更高价的3族至14族金属的化合物的粒子。54. 权利要求53的方法，其中所述含有三价或者更高价的3族至14族金属的化合物的 粒子的D50中值粒度为至少约Inm和不大于约10 ym。55. 从含有酸性气体前体和/或酸性气体和汞的烟道气体流中除去汞的方法，所述方 法包括使所述烟道气体流与粒状吸着剂和与多功能剂接触，所述多功能剂包含含有三价或 者更高价的3族至14族金属的化合物，所述化合物选自碳酸盐、氧化物、氢氧化物、氢氧化 物的离子盐前体及其组合。56. 权利要求55的方法，其中所述接触步骤包括将所述粒状吸着剂和所述多功能剂注 入所述烟道气体流中。57. 权利要求56的方法，其中所述接触步骤包括在分开的位置将所述粒状吸着剂注入 所述烟道气体中和将所述多功能剂注入所述烟道气体中。58. 权利要求56的方法，其中所述接触步骤包括将吸着剂组合物注入所述烟道气体流 中，其中所述吸着剂组合物包含所述粒状多孔含碳吸着剂材料和所述多功能剂。59. 权利要求55至58中的任一项的方法，其中所述粒状吸着剂选自活性炭、再活化炭、 焦炭、沸石、硅石、硅胶、氧化铝、粘土或者其组合。60. 权利要求55至59中的任一项的方法，其中所述粒状吸着剂包含多孔含碳材料。61. 权利要求55至60中的任一项的方法，其中所述粒状吸着剂包含粉状活性炭。62. 权利要求55至61中的任一项的方法，其中所述粒状吸着剂的D50中值粒度为不大 于约15 y m。63. 权利要求58至62中的任一项的方法，其中所述多功能剂包含用所述粒状吸着剂分 散的粒子。64. 权利要求63的方法，其中所述粒状多功能剂的D50中值粒度为不大于约10 y m。65. 权利要求63的方法，其中所述多功能剂包含D50中值粒度不大于约I y m的颗粒。66. 权利要求58至62的吸着剂组合物，其中所述多功能剂包含在所述粒状吸着剂上的 涂层。67. 权利要求58至66中的任一项的方法，其中所述吸着剂组合物包含至少约 0. 5wt. %的所述多功能剂。68. 权利要求58至66中的任一项的方法，其中所述吸着剂组合物包含至少约5wt. % 的所述多功能剂。69. 权利要求58至68中的任一项的方法，其中所述吸着剂组合物包含不大于50wt. % 的所述多功能剂。70. 权利要求58至68中的任一项的方法，其中所述吸着剂组合物包含不大于20wt. % 的所述多功能剂。71. 权利要求55至70中的任一项的方法，其中所述三价或者更高价金属选自13族至 14族金属。72. 权利要求55至71中的任一项的方法，其中所述三价或者更高价金属为13族金属。73. 权利要求55至72中的任一项的方法，其中所述三价或者更高价金属为铝。74. 权利要求55至71中的任一项的方法，其中所述三价或者更高价金属为锡。75. 权利要求55至74中的任一项的方法，其中所述含金属化合物包含阴离子和阳离 子，和其中所述阳离子包括所述三价或者更高价金属。76. 权利要求55至75中的任一项的方法，其中所述含金属化合物为金属氧化物。77. 权利要求76的方法，其中所述含金属化合物为SnO 2。78. 权利要求55至75中的任一项的方法，其中所述含金属化合物为金属氢氧化物。79. 权利要求78的方法，其中所述含金属化合物为氢氧化铝。80. 权利要求55至75中的任一项的方法，其中所述含金属化合物为氢氧化物的离子盐 前体。81. 权利要求80的方法，其中所述离子盐前体包括多原子阴离子和其中所述三价或者 更高价的3族至14族金属为所述多原子阴离子的组元。82. 权利要求81的方法，其中所述多原子阴离子为氧代阴离子。83. 权利要求81至82中的任一项的方法，其中所述三价或者更高价的3族至14族金 属为铝。84. 权利要求83的方法，其中所述离子盐包括铝酸钠。85. 权利要求81至82中的任一项的方法，其中所述三价或者更高价的3族至14族金 属为锡。86. 权利要求85的方法，其中所述离子盐包括锡酸钠。87. 权利要求55至86中的任一项的方法，其中所述吸着剂组合物包含至少约Iwt. % 且不大于约15wt. %卤素或者含卤素的化合物。88. 权利要求87的方法，其中所述卤素或者含卤素的组分包括溴化物盐。89. 权利要求55至88中的任一项的方法，其中所述烟道气体流包含至少约3ppm SO 3。90. 权利要求55至89的方法，其中所述烟道气体流包含至少约5ppmS0 3。91. 权利要求55至90中的任一项的方法，其中烟道气体流提取自硫含量为至少约 0. 5wt. %的锅炉燃煤。
【专利摘要】本发明提供了用于从具有相对高浓度的酸性气体前体和/或酸性气体的烟道气体流中除去汞的组合物和方法。所述方法包括使烟道气体流与包含吸着剂材料和多功能剂的吸着剂组合物接触，其中多功能剂包含具有三价或者更高价金属的化合物。多功能剂可为无机盐，其中所述盐的阳离子或者阴离子包括选自3至14族的金属，例如铝。帮助促进元素汞氧化成它的氧化形式的卤素如以卤化物盐的形式的卤素可存在于吸着剂组合物中。
【IPC分类】B01J20/00
【公开号】CN104884158
【申请号】CN201380068608
【发明人】J.M.旺格, R.B.休斯顿, C.维兹凯诺, J.B.劳林
【申请人】Ada碳解决方案有限责任公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2013年12月27日
【公告号】US20140186625, WO2014106131A1