CN102458615A - 用于减少汞排放的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本文描述了通过使用分子卤素来减少含汞烟气中的汞的量的方法。此外，本文还描述了用于实施所述方法的化学过程以及用于实施所述化学过程的系统。

Description

用于减少汞排放的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2009年5月8日提交的美国临时申请No.61/176,564的优先权，所述申请以引用方式全文并入本文。
背景技术
当包含汞的材料燃烧时，例如在工业燃烧工艺过程中，汞会挥发并且通常被排放到大气中。最近的评估表明单单美国的发电厂每年就将大约50吨的汞排放到大气中。在燃烧过程中可以形成多种形式的挥发性汞。挥发性的元素汞Hg°以及氧化的汞通常存在于由含汞材料燃烧所产生的烟中。元素汞蒸气具有几年的大气寿命，并且在大气中最终氧化并沉积到陆地及水中之前会穿越全球。相反，氧化的汞具有相对短的大气寿命，并将随着雨凝结到水体中，或者可以沉积在植物上并随后洗涤到水体中。
一旦汞最终沉积到水中并固定在浅湖和海洋的动植物中，还原硫的微生物体便可以将汞转化为极为有毒的且生物聚集有机形式的汞(甲基汞)。甲基汞往往会聚集在鱼中并且可以聚集在吃鱼的人类中，从而潜在地导致多种健康问题(包括学习障碍、心血管疾病、自身免疫紊乱)，并且可以导致feti中的发展问题。甲基汞的毒性与多种因素有关，包括其具有高反应性以及在活有机体中的半衰期较长，其半衰期在鱼中可以长达72天，在人类中可以长达50天。目前为止对汞的调节集中于烟囱产生的蒸汽相汞的总排放(不管其形式如何)及汞在流出的废水中的总浓度。
存在多种方法用于减少工业过程中烟气产生的汞的排放。通常，这些方法涉及首先使汞氧化从而形成HgCl2，这是由于元素汞不易于由烟气中捕获。传统的污染控制装置(例如湿式洗涤器和选择性催化还原(SCR)单元)还有助于氧化和捕获汞，其中所述的装置被设计成在SO2和NO离开烟气烟囱以前SO2被捕获并且NO被破坏。但是，即使氧化的汞被捕获，它们可以至少部分再次离开污染控制装置而返回到烟气中并由烟囱释放。
用于将少烟气中汞排放的其他方法涉及使用添加剂。用于减少燃煤发电厂的汞排放的一种方法(例如)涉及在燃烧前将溴化物盐直接放置在煤上。接着，当煤在熔炉中燃烧时，溴化物盐在高温下挥发从而形成更有效力的氧化剂。然而，将溴化物盐直接加入到煤上可以在它们到达烟气中需要它们对汞进行氧化的位置之前，导致锅炉管损耗以及熔炉、传送通道以及管道系统中的其他元件表面被腐蚀。此外，一些所需的溴气在它们到达需要它们对汞进行氧化的位点之前在副反应中被消耗。
因此，需要用于减少由工业过程所产生的汞排放的经改善的方法。这种需要以及其他的一些需要可以通过本发明而得到满足。
发明概述
本文描述了用于减少得自于烟气的汞排放的方法。通常，所述的方法涉及提供相对惰性的卤化物盐，将该卤化物盐转化为酰基卤，以及将该酰基卤转化为可以注入到过程流中的分子卤素。然后，烟气中的汞被分子卤素氧化，并由过程流中除去，由此防止汞被排放到大气中。此外，本文还描述了用于实施所公开的方法的系统。此外，本文还描述了用于制备溴的经改善的方法，其中氢溴酸由溴化物盐形成，并且氢溴酸随后被氧化成溴。
本发明的优点在以下说明书中部分列出，并且部分优点通过本说明书而变得显而易见，或者可以通过实施下文所述的方法而学习。通过所附权利要求书中具体指出的要素以及组合可以实现并获得下文所述的优点。应该理解的是之前的一般描述以及下文的详细描述仅仅是示例性和说明性的，并非限定性的。
附图简述
图1为在实施例1所述的过程条件下CaBr2形成Br2的转化率％的图。
图2为所公开的系统的实例。
图3为所公开的系统的另一个实例。
发明详述
在公开和描述本发明的化合物、组合物、复合物、制品、装置、方法或用途之前，应该理解的是下文所述的方面并非局限于具体的化合物、组合物、复合物、制品、装置、方法或用途，它们当然是可以变化的。此外，还应该理解的是本文所用的术语仅仅是为了描述具体的方面，并不意于进行限定。
在本说明书以及以下的权利要求书中，参见多个术语，这些术语被定义为具有以下含义：
在整个说明书中，除非另作说明，否则词语单数形式的“包含”或者诸如复数形式的“包含”或动名词形式的“包含”之类的变体都可以被理解为涵盖了所述的整数或步骤或者一组整数或步骤，但是并非排除了任何其他的整数或步骤或者一组整数或步骤。
必须注意的是，如在说明书及所附的权利要求书中所用，单数形式的“一个”、“一种”和“所述”包含多种指示对象，除非上下文中清楚地指定其他的含义。因此，例如涉及“分子卤素”时包含两种或多种此类分子卤素的混合物等。
“可任选的”或者“可任选地”是指其后描述的事件或环境可以发生或者可以不发生，并且所述的描述包括其中所述的事件或环境发生的情况以及所述的事件或环境不发生的情况。
范围在本文中可以表达为从“大约”一个具体的值和/或至“大约”另一个具体的值。当表达此类范围时，另一个方面包括从一个具体的值和/或至其他具体的值。相似地，当多个值通过使用先行词“大约”表达为近似值时，可以理解为具体的值形成了另一个方面。可以进一步理解为各个范围的端点显然与其他端点相关并且不依赖于其他端点。
本文公开了可以用于所公开的方法和组合物、可以与所公开的方法和组合物联合使用、可以在所公开的方法和组合物的制备中使用的、或者作为所公开的方法和组合物的产物的化合物、组合物和成分。这些以及其他材料在本文中公开，并且可以理解为当这些材料的组合、子集、相互作用、群组等被公开时，尽管这些化合物的各个不同的单个及共同的组合和排列的具体参照可能并未明确公开，但是各个具体参照都被特定考虑并在本文中描述。例如，如果公开并讨论大量不同的聚合物和试剂，则聚合物和试剂的彼此组合和排列都被特定考虑，除非特定地作出相反的说明。因此，如果公开一类分子A、B和C，并且公开一类分子D、E和F以及组合分子A-D的实例，则即使并未单独描述各个组合分子，那么各个组合分子也都被单独及共同考虑。因此，在这种实例中，组合A-E，A-F，B-D，B-E，B-F，C-D，C-E，和C-F中的每个都被特定地考虑，并且都应该被认为通过公开A、B和C；D、E和F；以及实例组合A-D进行说明。同样，这些分子的任何子集或组合也都被特定考虑并公开。因此，例如A-E，B-F和C-E的子集都被特定考虑，并且应该被认为通过公开A、B和C；D、E和F；以及实例组合A-D进行说明。本概念适用于本公开的所有方面，包括但不限于在制备和使用所公开的组合物的方法中的步骤。因此，如果存在多个可以实施的其他步骤，则应该理解的是可以使用所公开方法的任何特定的方法或者这些方面的组合来实施这些其他步骤的每个步骤，并且每个此类的组合都被特定地考虑而且应该被认为进行了说明。
如本文所用，“注入”是指其中将分子卤素加入到烟气中的步骤。通常，注入分子卤素涉及将分子卤素由其来源引入到烟气中，其中所述的来源是由烟气本身(例如由注入系统)分离得到。
如本文所用，“烟气”是指由工业过程生产的消耗气体，其包括与其生产过程或者甚至另一个相关过程(例如产热)联合使用的气体，以及作为废气的气体，该消耗气体通过用于输送工业过程所产生的废弃的消耗气体的管道而被排放到大气中。所述的烟气可以由任何工业过程生产，其中烟气中存在任何形式的汞。此类工业过程的实例包括发电过程(例如燃烧过程)、金属熔融过程(例如金熔融)、氯碱的生产过程等。
如本文所用，“分子卤素”为分子形式的任何卤素(即，包含多于一个原子的种类)，或者其解离产物。分子卤素的实例包括但不限于Br2，Cl2，F2和I2。由分子卤素解离的产物包括当将分子卤素注入到烟气中由分子卤素形成的那些产物，例如离子或由分子卤素分裂形成的其他产物。例如，在某些烟气条件下，Br2可以解离从而形成Br自由基、Br阴离子、Br阳离子或它们的组合。此类分裂产物通常具有极强的反应性。
如本文所用，“卤化物盐”为卤化物的任何盐(X-1，中X为Br、Cl、F或I)。卤化物盐的阳离子部分可以为任何合适的阳离子，包括但不限于I和II族元素，例如Li、Na、K、Ca或Mg；以及过渡金属元素的某些阳离子，例如VIII族元素，例如包括Fen+，其中n为1、2或3。
如本文所用，“汞”是指任何形式的汞，包括但不限于所有氧化形式的Hg和分子Hg。
本发明提供了这样的系统和方法，其中相对惰性的卤化物盐被转化为分子卤素，随后在工业过程所需的位点处被直接诸注入以便氧化汞，由此减少所述过程流的汞排放。根据本文所公开的方法，可以采用简单廉价的运送和处理卤化物盐，从而在加工物流所需的特定的理想的位置处形成并直接注入分子卤素。
在本发明的实施过程中，在一个方面中，由通过注入系统的合适的卤化物盐原位形成酰基卤。多种卤化物盐可以通过(例如)将卤化物盐暴露于物流、由此形成酰基卤而被转化为合适的酰基卤。由于固体形式的卤化物盐在正常的大气条件下是相对惰性的，所以它们是特别有用的。固体卤化物盐可以安全地运送并储存在工业过程位置的位点处，例如工厂。
在一个方面中，当需要溴作为分子卤素时，合适的卤化物盐的前体包括NaBr，KBr，MgBr2，CaBr2以及它们的组合。可以使用水(优选为蒸气形式)将任何一种这些示例性的卤化物盐转化为Br2。此类卤化物盐普遍市售可得。在一个方面中，CaBr2用作卤化物盐。CaBr2得自多种商业来源，包括Chemtura Corporation(199Benson Road，Middlebury，Conneticut 06749USA)，Dead Sea Bromine Company Ltd.(12Kroitzerst，Beer Sheva 84101Israel)，Morre-Tee Industries Inc.(One Gary Road，Union，New Jersey 07083USA)以及ICL Industrial Products(ICL-IP)(622Emerson Road，St.Louis，Missouri 63141USA)。
卤化物盐可以运送到工业过程的位点处，并随后储存或者在传递后即刻使用。存在多种方法用于由卤化物盐形成酰基卤。通常，本领域已知的任何方法都可以用于形成酰基卤。在一个方面中，卤化物盐与蒸气反应从而提供酰基卤以及副产物。可以由酰基卤中分离副产物，或者在工业过程中在另一个容器中使用，或者简单地与分子卤素一起注入到过程流中，前提条件是副产物对所述的过程不具有任何不利的作用。通常，副产物为无害的盐和水。
在其他方面中，如上文所述，通过使卤化物盐与蒸气反应而由合适的卤化物盐形成氢溴酸(HBr)，如以下方法方案所示：
MnBrn+H2O→金属氧化物+HBr，
其中n为1或2，并且其中M为Na、K、Mg或Ca。上述反应的一个实例为根据以下反应方案的NaBr与H2O的反应：
2NaBr+H2O→Na2O+2HBr
在另一个具体的方面中，根据以下反应方案由CaBr2形成HBr：
CaBr2+H2O→CaO+2HBr。
可以根据多种方案使用CaBr2来形成HBr，包括在Sugie和Kimura的美国专利No.6,630,119中所公开的那些方法，所述文献用于教导HBr的生成方法，其以引用方式全文并入本文。通常，CaBr2以分散或悬浮在空气或另一种合适的介质中的状态存在于合适的反应室中。可以将水(例如蒸气)引入到反应器中，其随后与CaBr2反应从而形成HBr。在该实例的实施过程中，通常在较高的温度下实施反应，例如通过将反应介质或反应室加热至大约650℃至1000℃的温度，并且大约700℃至大约800℃的温度是优选的。优选的是，将水以与空气混合的蒸气形式、并非与CaBr2形成浆料的液体形式引入到反应室中。
一旦酰基卤形成，便将该酰基卤转化为分子卤素。存在多种用于由酰基卤形成分子卤素的方法。通常，可以使用本领域已知的任何合适的方法。在一个方面中，通过由酰基卤的化学转化，例如通过将酰基卤暴露于氧气，来形式分子卤素。可以使用催化剂(例如氧化-还原催化剂)来增强酰基卤向分子卤素的转化。合适的催化剂的实例为金属氧化物催化剂。在一些方面中，金属氧化物催化剂可以存在于惰性负载体材料上。
在一个方面中，当酰基卤为HBr时，可以使用多种金属氧化物催化剂在氧气存在下将HBr转化为Br2，其中所述的催化剂包括Louvar et al.的美国专利No.3,346,340中所公开的那些催化剂的任何一种，所述的文献用于教导由HBr形成Br2，其以引用方式全文并入本文。在Louvar et al.的美国专利No.3,346,340中所公开的过程可以与本发明结合使用以用于提供Br2。在适用于由HBr形成Br2的多种金属氧化物催化剂中，具体的实例包括铜、铈、镍、钴和锰的氧化物。在一个方面中，在本发明的实施过程中，包含CuO的催化剂床可以与HBr反应从而首先形成CuBr，其随后可以反应从而形成Br2。
在本方面中，由HBr形成Br2通常在较高的温度下实施，例如大约250℃至大约600℃，并且大约300℃至大约450℃的温度是优选的。在实施上述反应的示例性过程中，将由溴化物盐(例如CaBr2)与蒸气反应形成的废弃物(即，包含HBr的废弃物)首先冷却，随后定向于包含金属氧化物催化剂(例如CuO)的催化剂床，其将HBr转化为Br2。接着，可以将Br2浓缩并储存在位点处，或者在其形成后的短时间内直接注入到工业过程流中。在具体的方面中，可以使用蒸气将CaBr2转化为HBr，然后通过使用分散在催化剂床中或分散在催化剂床上的CuO催化剂将HBr转化为Br2。此类示例性过程可以为提供Br2的有效构件，并且Br2的收率根据所述过程的条件为大约30％至大约90％并且更高。例如，参见图1，根据所述过程的温度，由CaBr2可以以各种收率形成Br2，包括在大约1150°F(621℃)下，收率为至少35％；在大约1250°F(676℃)下，收率为至少65％；在大约1275°F(690.5℃)下，收率为至少65％；以及在大约1350°F(732℃)下，收率为至少85％；上述所述的过程的温度是指在HBr形成的过程中反应器的温度。显而易见的是，根据反应条件可以以各种收率提供Br2，并由此可以根据需要调控所形成的以及注入到加工物流中的Br2的量。
在一个具体的方面中，用于制备溴的方法包括由溴化物盐形成氢溴酸，以及在足以将至少一部分氢溴酸氧化成溴的条件下将氢溴酸与氧气和金属氧化物催化剂接触。形成氢溴酸可以包括将溴化物盐与有效量的蒸气接触，由此形成氢溴酸。溴化物盐可以包含NaBr，KBr，MgBr2或CaBr2中的一种或多种。金属氧化物催化剂的金属可以包括铜、铈、镍或锰。
在一个方面中，可以在包含第一反应室和具有催化剂床的第二反应室的系统中生产分子卤素，其中所述的第二反应室与所述的第一反应室流体相通，并且其中所述的第二反应室与烟气流过的管道连续或选择性的流体相通。此外，所述的系统还可以包含用于加热至少第一反应室和/或第二反应室的加热器。通常，所述的加热器可以加热第一反应室从而诱导酰基卤的形成。包含催化剂床的第二反应室可以使用加热器加热和/或可以使用隔离层隔离，使得热不会散失到大气中；可以将得自第一反应器的过程气体保持在足以驱动第二反应器中穿越催化剂的反应，而无需加入任何额外的热。
酰基卤可以在第一反应室中形成，随后通过具有催化剂床的第二反应室。一旦催化剂床催化剂由酰基卤形成分子卤素，分子卤素便可以离开所述的系统并流入到工业过程的管道中，例如烟气管道。如上文所述，工业过程可以为煤燃烧过程，并因此所述的管道可以为燃煤工厂中的管道。
此外，所述的系统还可以进一步包含用于将卤化物盐传递至第一反应室的机构，例如入口管线、喷射器、传送带或其他机构。此外，所述的系统还可以进一步包含用于由在第一反应室中实施的反应收集并除去副产物的构件，例如在所述系统底部的沉淀室或者其他副产物收集系统。此外，所述的系统还可以包含能够防止颗粒由第一反应室携带至第二反应室的过滤器。此外，所述的系统还可以包含用于将空气、蒸气或它们的组合引入到第一反应室中的机构。
用于形式分子卤素的示例性系统描绘于图2中。在该系统200中，卤化物盐210首先在位点205处被引入到卤化物盐加料斗215中。加料斗215将卤化物盐210分配在活动炉排220上。使用与加料斗215连接的活动刷225，卤化物盐210可以均匀地分散在活动炉排220上。移动排炉220将卤化物盐输送至反应室230中，其中卤化物盐210被转化为酰基卤。反应室230可以使用隔离物235隔离，以避免室230的热散失到大气中。一旦卤化物盐210处于反应室230中，其便被暴露于空气和蒸气中，其中所述的空气和蒸气是使用蒸气和空气的入口管线240而被引入到室230中的。在该实例中，空气通过空气管线245由大气引入到入口管线240中，而蒸气由蒸气来源引入到蒸气入口管线250中。在一个具体的实例中，蒸气可以由工业过程本身在大约800°F(426.6℃)的温度下产生，并随后被注入到所述系统的入口管线240中。
在形成酰基卤的过程中，使用存在于反应室230内部或附近的加热器253(例如电子加热器)将反应室230加热至大约650℃至大约1000℃。在实施反应的过程中，一旦卤化物盐210被转化为酰基卤，诸如alkalyn氧化物或氢氧化物之类的固体反应副产物255便由移动排炉220运送至副产物加料斗260，其中该加料斗装配有计时加料斗-水平驱动阻尼器265，用于释放副产物加料斗260的固体副产物255。在一些情况下，反应副产物在工业过程中的其他处是可用的。由卤化物盐210生产的酰基卤蒸气通过高温套管过滤器270，其防止任何颗粒被携带至催化剂室中。
接着，酰基卤蒸气定向于可以使用电子加热器280加热的催化剂室275。催化剂室275包含催化剂床285，该床包含用于将酰基卤氧化物成分子卤素的催化剂(例如CuO)。在酰基卤通过催化剂床285时，其被转化为分子卤素，该分子卤素通过催化剂室275的其余部分并在离开位点290处离开所述的系统。
用于形成分子卤素的另一个示例性系统描绘于图3中。在该系统300中，卤化物盐310首先在进入位点305处被引入到卤化物盐加料斗315中。加料斗315将卤化物盐310分配重量分析供料器320中，该供料器将卤化物盐310供入喷射器325中，其中卤化物盐被空气流335悬浮并推入到加热的反应管线340中。空气流335也流入到加热的反应管线340中，并在反应过程中使用。反应产物(酰基卤和副产物)立即由加热的反应管线流入到沉淀室330中，该沉淀室用隔离物338隔离以避免所述室330将过多的热散失到大气中。在卤化物盐以及气体流过反应管线340的同时，通过管线外或管线内加热器340(例如电子加热器)对它们进行加热。此外，将蒸气通过蒸气入口管线345引入到反应管线340中。卤化物盐310在到达沉淀室330之前以及在到达沉淀室330稍后，其在加热的反应管线340内与蒸气反应。在沉淀室330的底部收集反应副产物355，并可以通过计时-或承载-驱动的阻尼器360的作用离开。沉淀室330包含冲击板365，以帮助将固体流转移至沉淀室330的底部。
由卤化物盐310制备的酰基卤蒸气通过高温套管过滤器370，其防治颗粒被携带至催化剂中。然后，酰基卤蒸气定位于催化剂室375，如果必须或需要，该催化剂室可以可任选地使用电子加热器380加热，和/或可以使用隔离物隔离，由此使用系统(用于驱动HBr的形成)中已经具有热进一步驱动催化反应以便形成Br2。催化剂室375包含具有用于将酰基卤氧化成分子卤素的催化剂(例如CuO)的催化剂床385。酰基卤在通过催化剂床385时，其被转化为分子卤素，然后该分子卤素通过催化剂室375的其余部分并在位点390处离开所述的系统。
一旦分子卤素通过系统的催化剂床(285，385)，其便可以直接被注入到烟气中(并与烟气混合)。通常，如上文所述，本发明可以与工业过程结合使用，其中所述的工业过程生产出包含汞的烟气，包括多种燃烧和生产过程。示例性的燃烧过程包括化石燃料燃烧的燃烧过程(例如燃煤过程)、废弃物燃烧过程(例如城市固体废弃物、MSW或危险废弃物的燃烧)、生物质的燃烧过程等。其他工业过程包括但不限于金属熔融过程，例如金熔融；以及生产过程，例如化学生产过程，例如氯碱生产过程。通常，分子卤素被注入到工业过程的过程流的烟气(消耗气体)中。根据工业过程的特征，所述的烟气可以通过多个过程位点，任何一个这种过程位点都可以为用于分子卤素的合适的注入位点。在一个方面中，分子卤素被注入到工业过程流的气体流出物(即，除了用于热恢复在所述的过程中不再使用、并且即将被废弃的烟气)中。
在一个其中分子卤素被注入到基于燃烧的发电厂过程的具体的方面中，理想的是在位于选择性催化还原(SCR)单元处、上游或者其中，或者就在选择性催化还原单元的位点处注入分子卤素。其他合适的注入位点包括空气加热器处或上游、静电沉降器(ESP)、湿式或干式洗涤器或者与发电厂的过程联合使用的另一种现有的污染控制装置。
在一些方面中，所述的系统是在线的，或者与工业过程的烟气或烟气流动的管道流体相通，使得所形成的分子卤素可以直接被注入到过程流中的位点处，例如在烟气流中的位点。待注入的分子卤素的量通常根据气体流的组成以及其他变量(例如停留时间及控制策略)而变化，但是根据所述的过程、工厂的结构、注入的位置、烟气的组成以及所需的注入结果通常为至少烟气体积的至少2百万份(ppmv)至至多大约300ppmv或更多。例如，在燃煤发电厂中，可以注入浓度为大约2ppmv至大约300ppmv的分子卤素。可以按照上文所述，通过所述的系统过程或者通过分子卤素与过程流的选择性流体相通来调整待注入的量。
一旦分子卤素与包含汞的烟气接触，该分子卤素便可以将汞转化为氧化形式，通过现有的污染控制装置可以更容易地捕获这种氧化形式的汞并由此减少了烟气向大气中的汞的排放。不希望被理论所束缚，当分子卤素为溴时，据信Br2与汞反应从而生产HgBr2，其可以被典型的污染控制装置(例如湿式洗涤器)容易地捕获。应该理解的是，一旦HgBr2被湿式洗涤器捕获，其要比HgCl2更有可能保留在洗涤器液体中，已知HgCl2会至少部分地再次释放到烟气中。关于Br2对汞的氧化的其他详细描述，例如参见Liu et al.，Environ.Sci.Technol.2007，41，1405-1412，该文献用于教导Br2对汞的氧化，其以引用方式并入本文。在一些方面中，汞在被分子卤素氧化之前可以为蒸气形式，并在随后由烟气中除去。
本发明提供了在需要减少汞由烟气中的排放的位置处直接注入分子卤素的安全的方法。相对惰性的卤化物盐可以被输送至工业过程的位点处并储存，直到它们用于形成分子卤素为止。在单一的系统中的位点处形成分子卤素，使得其一旦形成便被直接注入到过程流中的位点处，例如烟气中的位点，由此避免不安全地处理及输送通常具有高蒸汽压并具有毒性的分子卤素、酰基卤或者其他酸或液体。因此，分子卤素、酰基卤或者其他酸或液体的储存并非是必需的。除了提供汞氧化的安全方法以外，本发明还能够通过在工业过程的位点(实际上在注入系统本身中)上形成分子卤素来在实践中使用分子卤素(其为优异的汞氧化剂)。
此外，在本发明的实施过程中，分子卤素在工业过程流的外部形成，然后被注入到所述的过程中，这与(例如)通过将卤化物盐放置在诸如煤之类的燃料上并在燃烧的过程中形成分子卤素来使分子卤素成为所述过程本身的一部分的情况相反。通过与所述的过程分离来形成分子卤素，可以确保分子卤素的形成，并屏蔽分子卤素被所述过程中的其他反应物所消耗和/或屏蔽被其他常用的污染控制装置捕获。此外，通过与所述的燃烧过程分离来形成分子卤素，则将使用位点上游或者分子卤素所需的过程元件屏蔽于具有腐蚀性的分子卤素蒸气。
实施例
列出以下实施例以便为本领域的普通技术人员提供本文所要求的所述化合物、组合物、制品、装置和/或方法是如何制得及评价的完整公开和描述，这些实施例完全是本发明的示例并且无意于限定本发明人所认为的其发明的范围。就数字(例如量、温度等)而言，努力确保精确，但是具有一些错误和偏差。除非另作说明，否则份数为重量份，温度为℃或者环境温度，而压力为大气压或接近大气压。
实施例1
在模拟系统的环境中由CaBr2形成Br2
为了制备铜氧化物催化剂，将150g硝酸铜(II)三水合物溶解于200ml的去离子水中，然后倒在200克8-14目活化的氧化铝上。将所得的催化剂复合物干燥，然后在1112°F下煅烧2小时。
将粉末状的溴化钙(CaBr2)放置在沙床上，并将沙床加热至1100°F至1350°F。所述的沙用于分散溴化钙，由此较好地模拟了在真实尺寸工作系统中存在的粉末、蒸气和空气之间的接触，其中溴化钙以分散的及悬浮的粉末与蒸气和氧气反应。当达到所需的温度范围时，使20％蒸气与80％空气的流定向通过溴化钙(CaBr2)的沙床。然后，使所述反应的消耗气体冷却至800°F，然后其定向通过铜氧化物催化剂床。
接着，消耗气体定向通过铜氧化物催化剂床。通过催化反应形成的溴气(Br2)以及在反应过程中形成的H2O在铜-氧化物催化剂床的出口处浓缩。通过离子色谱测定Br2的浓度。如图1所示，转化为Br2的CaBr2的百分率会随着所述过程第一步的反应温度的升高而升高，其中CaBr2被转化为HBr。将用于第二步的催化剂的温度持续保持在仅低于大约800°F，在大约750°F。使用1350°F的第一步反应器温度，大约85％的CaBr2被转化为Br2。真正的转化可能要比测量的甚至更高，可能是由于溴气在系统壁上有所损失。在商业版的所述过程中，有可能通过使用具有较高流速的较大系统以及(如果需要)在注入系统的内表面上的惰性涂层来消除这种情况。
实施例2
CaBr2/H2O浆料
将CaBr2与水的混合物注入通过蒸气发生器，然后注入到所述的系统中。形成由铜催化剂床上干燥和收集的得自溶液的CaO，但是未形成可测量的Br2。不希望被理论所束缚，据信，当将CaBr2放入到水性溶液中时，形成了Ca(OH)2和Br-的混合物，而未根据需要形成HBr。
可以对本文所述的方法、化合物、系统和组合物进行多种修改和改变。通过考虑本文所公开的方法、化合物、系统和组合物的说明和实施，本文所述的方法、化合物、系统和组合物的其他方法将显而易见。应该意识到，说明和实施例被认为是示例性的。

Claims (23)

1.一种用于减少烟气中的汞的量的方法，该方法包括：
a)由卤化物盐形成分子卤素；
b)将有效地氧化所述的烟气中的至少一部分汞的量的所述的分子卤素注入到含有汞的所述的烟气中；以及
c)由所述的烟气中除去至少一部分所述的氧化的汞，由此减少所述的烟气中汞的量。
2.权利要求1所述的方法，其中所述的分子卤素在工业过程的位点处或附近形成。
3.权利要求2所述的方法，其中所述的工业过程包含煤燃烧。
4.权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中所述的分子卤素在与所述的工业过程的烟气流体相通或选择性流体相通的注入系统中形成。
5.权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中由所述的卤化物盐形成所述的分子卤素包括：
(a)由所述的卤化物盐形成酰基卤；以及
(b)氧化所述的酰基卤从而形成所述的分子卤素。
6.权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中由所述的卤化物盐形成收率％为至少30％的所述的分子卤素。
7.权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中由所述的卤化物盐形成收率％为至少80％的所述的分子卤素。
8.权利要求1-7中任意一项所述的方法，其中在由燃烧器至烟气烟囱的任何点处将所述的分子卤素注入到燃烧过程物流中。
9.权利要求1-8中任意一项所述的方法，其中在选择性催化还原(SCR)单元附近或其中、在空气加热器处或上游、在静电沉降器(ESP)中或上游、或者在湿式洗涤器或干式洗涤器处或上游将所述的分子卤素注入到所述的燃烧过程物流中。
10.权利要求1-9中任意一项所述的方法，其中所述的分子卤素为Br2。
11.权利要求1-10中任意一项所述的方法，其中所述的卤化物盐包含NaBr，KBr，MgBr2或CaBr2中的一者或多者。
12.权利要求1-11中任意一项所述的方法，其中使用ESP、湿式ESP或者湿式洗涤器来从所述的烟气中除去至少一部分所述的氧化的汞。
13.一种用于制备分子卤素的系统，该系统包括：
a)第一反应室；以及包括催化剂床的第二反应室，其中所述的第二反应室与所述的第一反应室流体相通，其中所述的第二反应室与所述的烟气能够流过的管道连续或选择性流体相通；以及
b)用于加热所述的第一反应室或所述的第二反应室中的至少一者的加热器。
14.权利要求13所述的系统，其中所述的第二反应室与工业过程工厂的烟气管道连续或选择性流体相通。
15.权利要求14所述的系统，其中所述的工业过程工厂为煤燃烧工厂。
16.权利要求13-15中任意一项所述的系统，该系统进一步包括用于将所述的卤化物盐传递至所述的第一反应室的构件。
17.权利要求13-16中任意一项所述的系统，该系统进一步包括用于收集和除去由在所述的第一反应室中实施的反应得到的副产物的构件。
18.权利要求13-17中任意一项所述的系统，该系统进一步包括过滤器，该过滤器能够防止颗粒由所述的第一反应室携带至所述的第二反应室中。
19.权利要求13-18中任意一项所述的系统，该系统进一步包括用于将空气、物流或它们的组合引入到所述的第一反应室中的构件。
20.一种用于制备溴的方法，该方法包括：
a)由溴化物盐形成氢溴酸；以及
b)在足以将至少一部分所述的氢溴酸转化为溴和水的条件下，使所述的氢溴酸与氧气和金属氧化物催化剂接触。
21.权利要求20所述的方法，其中形成所述的氢溴酸包括使所述的溴化物盐与有效量的物流接触，由此形成氢溴酸。
22.权利要求20或21所述的方法，其中所述的溴化物盐包含NaBr，KBr，MgBr2或CaBr2中的一者或多者。
23.权利要求20-22中任意一项所述的方法，其中所述的金属氧化物催化剂的金属包含铜、铈、镍或锰。
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