JP2015147210A - 大気汚染減少溶液 - Google Patents
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Abstract
Description
特に排ガスから水銀を除去するためのアルカリ土類金属多硫化物に関するものである。本
発明はまた、燃焼排ガスから水銀および他の汚染物質を除去することによって大気汚染を
減少させる組成物の使用ならびに、大気汚染のこのような減少を達成するために使用する
方法に関するものである。
)、窒素酸化物(NOX)、および水銀のような揮発性の重金属を含む。燃焼で、水銀は
揮発して、大気内に燃焼排ガスで運ばれる。
生する総水銀の40パーセントを占める。石炭燃料バーナーは、他の10パーセントを占
める。高硫黄の瀝青炭および亜瀝青炭の燃焼ガスを燃焼する石炭燃料の発電所は、一般的
に、それらの電気集塵(ESP)装置から総水銀10〜20μg/Nm3および元素状水
銀(Hg0)1〜3μg/Nm3を含む燃焼ガスを排出する。FGD装置に入ることで、
総水銀(HgX)のイオン化および酸化の部分は、装置を通過して入るHgXの約5%と
共にスクラバーSOX吸着媒体に主に溶解する。湿式FGD吸着媒体は、一般的に炭酸カ
ルシウム、炭酸マグネシウムまたはそれらの混合物および、それらのそれぞれの亜硫酸塩
および硫酸塩の25〜30w/w%の固体分散体である。
らの予防は、2005年3月15日のThe Clean Air Mercury R
uleでもたらす米国規則、およびEPA’s Clean Air Intersta
te Rule(CAIR)の課題であった。水銀、原子記号Hgは、3つの形態:基本
的な水銀Hg0、酸化水銀化合物Hg2+および粒子結合した水銀であり、燃焼ガスを発
生する持続的で、生物学的に累積的な有害金属である。水銀が空気から析出され、水体ま
たは陸地に堆積した後に、メチル水銀は、堆積物および土壌の表層の微生物作用によって
形成される。一度形成されると、メチル水銀は、水生生物によって取り込まれ、水生の食
物網で生物濃縮される。メチル水銀は、既知のヒトの神経毒性物質である。ヒトによって
摂取されるメチル水銀は、消化管から容易に吸収され、いくつかの臓器系に影響をもたら
すことがある。
る供与源からの放出物を有意に減少させることである。十分に実現されるとき、これらの
規制は年に48トンから15トンまでの、ほとんど70%の減少で水銀の実用的な放出を
減少させるだろう。石炭の典型的な水銀濃度は、0.05〜0.25mg/Kgである。
総水銀の典型的な排出濃度は、主にその基本的な形態において、2〜6μg/Nm3の範
囲である(ただし、Nm3が非IUPAC用語である。Nまたは「通常」は、0℃に変換
したガス量および1.013barの圧力をいう)。
、硫化物試薬の添加を使用した。これらの硫化物は、アルカリ金属硫化物であった。アル
カリ金属は、周期表の1族に示され、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セ
シウムおよびフランシウムを含む。水銀を除去するために予め使用されるアルカリ金属硫
化化合物は、一般的に硫化ナトリウム、Na2S、硫化カリウム、K2Sおよび四硫化ナ
トリウム(Na2S4)ならびにアルカリ金属多硫化物(MSn)であった。例えば米国
特許第6,214,304号およびBabcock Power Environmental社技術公報“Multi-Pol
lutant Emissions Control & Strategies, Coal-Fired Power Plant Mercury Control by
Injecting Sodium Tetrasulfide”);Licata A, Beittel R, Ake T, ICAC Forum, Nashvi
lle, Tenn. Oct. 14-15, 2003および米国特許出願番号2006/0094920号明細
書が参照となる。また一方、アルカリ金属/アルカリ土類金属の硫化物の混合物および、
アルカリ土類金属の分散物をまた使用した。いくつかの方法は、固体の表面に水銀を結合
するための担体として、粉末状の活性炭、ケイ酸塩、ゼオライト、粘土および灰分のよう
な吸着剤を利用する。例えば、米国特許第4,474,896号明細書は、蒸気の状態ま
たは有機溶液のいずれかのスルファンに曝されるとき、不溶性多硫化物を形成することが
できるメタルカチオンを含むように処理されたゼオライトの多硫化物を含む吸着剤組成物
である水銀用の吸着剤を開示する。これらの吸着剤において、水銀蒸気を、水銀との反応
で含硫化合物を取り込むことができる不均一な支持体の気孔に最初に閉じ込める。また一
方、これらの方法の各々は、固相担体、例えばイオン交換樹脂またはゼオライトの使用を
含み、溶液内で水銀と反応物との間の均一相反応を含まない。しかしながら、これらの吸
着剤は、硫黄化合物の向上した分散を与える支持体の表面積に依存する。好ましい支持物
質は、イオン交換特性を有し、不溶性多硫化物に対するカチオンとして遷移金属を使用す
る。水銀を吸着するために利用できる表面は、最終的には飽和して、処分または再生しな
ければならない。これらの吸着剤とともに使用される方法は、水銀の吸着を可能にする支
持体と接触するガスまたは液体を通過することを含む。米国特許6,719,828号明
細書は、多価金属硫化を助けるために固形基質を用いて、吸着剤表面に水銀と結合するた
めに硫化物および遷移金属を用いる同様の吸着剤を開示する。吸着剤は、e水銀蒸気(e
mercury vapor)との不均一な相互作用を受けるために、燃焼排ガス内に注入される。
は金属硫化物を形成する高温還元処理によって金属硫酸塩および金属亜硫酸エステルから
得られる微小孔構造収着剤微粒子を利用する。これらは、燃焼排ガスの水銀と微粒子の硫
化物との間の相互作用で不均一な支持基体として作用する固相微粒子であり、水銀は、硫
化物と反応するためにバルク燃焼排ガスから微粒子の固体面まで拡散する。米国特許7,
081,434号明細書は、不均一な相互作用による燃焼排ガスから水銀を除去するため
に、フライアッシュに収着剤を注入することを開示する。しかしながら、これらの方法の
多くは、極めて良好でなかった。
合物は、メタシナバーの黒い化合物またはシンナバーの赤い化合物のいずれかとして溶液
から沈殿する。両方の形態は不溶性であるが、メタシナバーはシンナバーに対して不安定
であり、ゆっくり時間とともにシンナバーに変化する。
または酸化還元誘導した反応によって容易に酸化することができ、それによって水での再
酸化および再可溶化に弱い硫化水銀沈殿物の状態にする。反応残渣のこの再酸化を、この
方法がアルカリ金属塩、例えば硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウムまたは塩化ナトリウム
を含む場合には、非常に向上する。アルカリ金属イオンの存在は、得られる黒い重金属硫
化物が、カルシウムまたはマグネシウムのようなアルカリ土類イオンの存在下で単に調製
される重金属硫化物より、非結晶で、再酸化および再可溶化が少ない。この再可溶化は、
生物学的利用能を増加する可能性を有する。
の極微量と反応することができる。HgX+の存在は、金属水銀Hg0に一部を還元する
ことになり、水に溶解しにくく適度に高い温度で高揮発性となって、外部の燃焼排ガスと
Hg0蒸気として放出される。FGDスクラバーから出て行くHg0濃度がその入ってく
る濃度を越える場合のこの過程は、「水銀再放出」 と呼ばれる。
く構成成分を取り込むために考案された。米国特許出願2005/0244319号明細
書および国際公開2008/008475号が参照となる。この方法は、主な欠点を有す
る。使用したアルカリ土類に基づく構成成分の相対的な難溶性および得られる遅い反応性
により、それは、スクラッバシステムに添加する前に、約3ミクロンの平均粒径に試薬混
合物を微細することによる高価な試薬の調製を実行する必要がある。これは、その活性成
分の表面積が得られるガス滞留時間の数秒でスクラバーに入る水銀と反応することができ
るように行われる。この試薬系は、粒子の大きさが数日で二倍になり、化学有効性の消失
を導き、透明な脱離液の下位に密度の高い濾塊における試薬の沈降により問題を処理する
結果で、再結晶および塊になるアルカリ土類に基づく試薬の傾向のために、有用性を限定
した。さらにまた、硫化物およびリン酸塩構成成分の長期間の接触は、リン酸塩によって
触媒作用を及ぼした加速酸化に帰する硫化物含有量の消失を導く。この酸化は、炭酸カル
シウム、硫化カルシウム、トリ過リン酸(trisuperphosphate)の混合物(4:4:1ま
たは3:2:1の比率において)20w/w%の水性スラリーで、2日以内の調製の20
%もあり、沈降は、その調製の数時間以内の60%もある。加えて、工業硫化カルシウム
は、粉砕媒体の過剰な消耗、極度な研磨、および、硫化カルシウムを含むスラリーを結集
させるために使用するポンプの検査値に対する十分な損耗を導く性質で、極度に研磨する
。このような原料を扱うことの難しさを克服するために、高価な粉砕媒体および費用が高
い装置は必要であり、例えば、316グレードステンレス鋼ポンプは耐久性があるが、高
価なセラミック逆流防止弁を取り付ける。
、装置を通過する到着の約5%のHgXとスクラバーSOX吸着媒体内で主に溶解する。
湿式FGD吸着媒体は、一般的に炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムまたはその混合物お
よびそれらのそれぞれの亜硫酸塩および硫酸化塩の分散体である。装置を単に通過する到
着HgXの量を更に減少させることが望ましい。さらにまた、一般に燃焼ガスからより効
果的な化学物質および水銀の除去の装置を提供することが望ましい。本発明はこれらの要
求および必要性を満たす。
一つの水溶性アルカリ土類多硫化物の水溶液の第一の成分を、前記(複数の)金属および
少なくとも一つの酸化還元緩衝剤の第二の成分と反応する十分な量で含む組成物を提供し
、前記溶液はまず最初に、それらの成分の析出を回避するためにpH7以上である。
存在する。好ましくは、アルカリ土類多硫化物は、多硫化マグネシウム、多硫化カルシウ
ム、または多硫化マグネシウムおよび多硫化カルシウムの混合物であり、25〜29%の
量で存在する。
H3〜3.5であり、0.5〜5w/w%の濃度で水溶液に存在する。スクラバーの酸性
環境に入ることで、組成物のpHは、4.5〜6.5に低下して、構成部分の得られる共
沈物は排気ガス内に(複数の)金属と反応する薬剤の、微細な分散体またはエマルジョン
を形成する。
硫化物および緩衝剤を共沈させて(複数の)金属の除去用の反応剤を形成する場合には、
スクラッバシステムを導入することができる。あるいは、多硫化物および緩衝剤はスクラ
ッバシステム内に独立して共射出することができ、それらをそこで密に混合することが可
能となり、pH4.5〜6.5に到達するとそれらが共沈してスクラバー容器内で反応剤
のエマルジョンまたは微粒分散剤を形成する。そのようにして形成した試薬の混合物は、
それがスクラバー液で遭遇(encounter)してスクラバー液内で完全に分散される前に、
凝集および集塊する可能な時間ではない。あるいは、アルカリ土類多硫化物溶液および可
溶な酸化還元緩衝液は、好ましくはpH7〜9で水溶液に急速に混合して、構成成分が密
に混合して共溶液を形成して、1分以下でスクラバー容器内に射出して、スクラバーに入
って酸性の環境に曝されると、その溶液は、組成物がその場で沈殿してリン酸カルシウム
−多硫化物試薬の活性のエマルジョンまたは微粒分散剤を形成する場合には、pH4.5
〜6.5に到達する。決定的には、混合物は、スクラバー液に遭遇する前に凝集および塊
になる可能な時間がなく十分には分散されない。決定的には、スクラバー内で試薬の迅速
な混合は、構成部分の間の十分な密な接触を可能にして反応薬の微粒分散またはエマルジ
ョンを形成する。その後最大限可能な場合には、スクラバー内に即時に添加することによ
る希釈は、最小可能な粒径および最大可能な表面積の維持を高価な試薬を挽く必要性、ま
たは研磨スラリーを注入することなく利用できる水銀との反応を利用できることを確保す
る。
るのに十分な量で更に含むことができる。界面活性剤または超分散剤は、ポリエチレンオ
キシド−ポリエチレンのブロック共重合体およびこれらのブロック共重合体のリン酸エス
テルである。
排気ガスから金属を除去する方法に関するものである。この接触を、多くの種々の方法で
行うことができる。例えば、組成物を、排気ガスを運ぶ導管内に噴霧することができ、反
応剤を含む組成物の液滴がそこから反応および除去するために排気ガス内の(複数の)金
属と接触させる。組成物は、少なくとも一つの水溶性アルカリ土類金属多硫化物の第一の
溶液を準備する工程と;少なくとも一つの酸化還元緩衝剤の第二の溶液を準備する工程と
;溶液を共に組み合わせて噴霧する直前に組成物を形成する。好ましくは、組成物はpH
7〜9の間であり、溶液を、いかなる構成成分の析出または定着を回避するために、排気
ガス導管内に噴霧される前に1分未満に組み合わせる。導管に入り存在するガスと相互作
用して、試薬噴霧は、噴霧液滴内でpH4.5〜6.5の実際的な混合を達成する。
を準備する工程と;少なくとも一つの酸化還元緩衝剤の第2の溶液を準備する工程と;各
々の溶液を導管内に別々に噴霧または注入する工程とを行われ、それらが導管内で交差、
組み合わせ、相互作用または合体して、その場で組成物を形成するとともに、ガスがpH
4.5〜6.5で共沈殿する多硫化物および緩衝剤を有する溶液のpHを減少させて、そ
こから除去するための排気ガス内の(複数の)金属と反応する薬剤を有する溶液の液滴で
薬剤を形成する。
るために本願明細書に開示した組成物の一つの使用である。
わたって顕著な改善があることを見出した。基本的に不溶性で、固形状の、アルカリ土類
金属硫化物および多硫化物は、アルカリ金属硫化物および多硫化物よりそれほど悪臭を放
たない。さらに、金属多硫化物は、それらの対応する硫化物より不安定でなく、悪臭を放
たない。アルカリ土類多硫化物がこれらの原料で悪臭を放出するのが最も少ないので、そ
れらは作業者によって作業することが最も容易である。また、多硫化物鎖の立体障害の効
果のために、これらの原料は、アルカリ金属硫化物、アルカリ土類金属硫化物およびアル
カリ金属/アルカリ土類金属硫化物混合物によって経験される弱体化した分解酸化に影響
され易くない。
トで入手でき、容易に利用できる装置を使用する手間を最小にして、処理、出荷、操作お
よび汲み出すことが容易である。
る金属または他の大気汚染混入物の量を減少させるために、燃焼ガスから水銀および他の
汚染物質を除去して使用することができる組成物に関するものである。より詳細には、本
発明は、燃焼送気管または排気ガス内の水銀および他の汚染物質の減少させるためのこの
ような組成物の使用および、このような大気汚染の減少を達成するために使用した方法に
関するものである。この組成物は、アルカリ土類金属の多硫化物を含み、アルカリ土類は
周期表の2族に示され、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリ
ウムおよびラジウムを含む。本発明の好ましい実施態様は、マグネシウムおよびカルシウ
ムを使用する。
土類金属カチオンと反応して金属多硫化物を形成する。好ましい実施態様は、多硫化マグ
ネシウムMgSnおよび多硫化カルシウムCaSnから選択されるアルカリ土類金属多硫
化物、ならびにそれらの混合物を含む。
。アルカリ土類金属多硫化物は、この自己水溶化特性を明示する濃度は溶液のpHに依存
し、許容可能なpH範囲の低い値が水溶化したアルカリ土類金属の多硫化物の濃度として
下がる場合には減少する。従って、濃度およびpHは相互に関係づけられ、二つの値は溶
液で残存する多硫化物を可能にするために調製される。水溶液内に自己水溶化するために
、多硫化カルシウム(CaSn)は、好ましくは25〜29w/w%の濃度およびpH8
を超える。pH8未満の溶液は多硫化カルシウム溶液がその自己水溶化特性を消失して、
多硫化カルシウムのエマルジョンとして沈殿物する。
する酸化還元緩衝剤を含むことができる。より好ましい酸化還元緩衝剤は、リン酸カルシ
ウムCa(H2PO4)2である。リン酸カルシウムの水溶液は好ましくは2w/w%の
濃度およびpH3〜3.5であるが、溶液は2w/w%未満の濃度であることができる。
面活性剤または重合超分散剤(hyperdispersant)を含むことができる。好ましい界面活
性剤および超分散剤は、ポリエチレンオキシド―ポリエチレンのブロック共重合体および
、これらのブロック共重合体のリン酸エステルである。これらのポリエチレンオキシド−
ポリエチレンのブロック共重合体およびリン酸エステルは、それらが脂質の反応を模倣し
て、それによって非イオン性の金属水銀が反応および除去するために溶液滴である反応剤
と接触させることを可能になるので好ましい。これらの種類の市販の超分散剤は、Bri
j 500(登録商標)またはSulphas D540(登録商標)(Noveon Special
ty Additives, Noveon Division, Lubrizol Ltd., Manchester, United Kingdom)を含む
。超分散剤の好ましい添加濃度は、酸化還元緩衝液のSolplus D540(登録商
標)の約1000分の1であるが、濃度は約100万分の1〜1000分の9の間である
ことができる。有効濃度は、濃度およびpHを含む溶液の総合特性に依存する。
7〜9の溶液を形成する。燃焼ガスに暴露して溶液のpHがpH4.5〜6.5に下がる
と、試薬の構成成分が共沈殿を開始して、活性の固体として反応剤を形成する。従って活
性試薬は、最大可能で得られる活性表面領域で、いずれか得られる水銀化合物と有利な表
面反応の可能性があることが好ましい。
ができることはいうまでもない。ほとんどの重金属は、安定な金属硫化物の沈殿物を形成
する。いくつかの重金属は、改善薬剤に存在するリン酸塩または同様の酸化還元緩衝剤に
暴露の結果として、次の酸化および再水溶化に対して安定化するべきである。そして鉛、
セレンおよび他の重金属は、水安定性の形態で回収することができる。
問題を、石炭火力発電所、火炉または焼却炉から生じる燃焼ガス内の水銀、実際には、他
の重金属の問題が、このような汚染物質を除去するために、容易に入手できる試薬、技術
および装置を使用する改良方法をもたらすように対応して、従来の燃焼ガススクラバー、
例えば排煙脱硫(FGD)スクラバーで使用することができる。本発明は、本願明細書に
開示される組成物のみの使用、好ましくは本質的ではないが従来のアルカリ土類金属炭酸
塩FGD装置と組み合わせる使用を伴うものである。
商業的に利用できる。それが液体であるので、固体の硫化カルシウムの従来技術の使用を
越える非常に多い利点を提供することを予想する。この原料の固体自由溶液を利用するこ
とは有利であるが、pH7未満の酸性の環境の希釈の状態で、多硫化カルシウム溶液25
〜29w/w%は、その有益な自己可溶特性の消失の状態で、多硫化カルシウムまたは硫
黄石灰のエマルジョンとして沈殿する。それから、この硫黄石灰は、急速に綿状になって
、塊になって、沈殿し始めて、その結果それの得られる活性な表面積および、いずれかの
得られる水銀化合物との良好な表面反応に対するそれの可能性を非常に減少させる。加え
て、リン酸カルシウムのようなアルカリ土類リン酸塩は、pH4.5以上で不溶性である
。しかしながら、リン酸カルシウムのような酸性リン酸塩が過剰な多硫化カルシウムによ
って中和されるとき、アルカリ性液体多硫化物の界面活性の性質および結晶化によってそ
れの妨げる効果のために、得られる二塩基性リン酸カルシウムは、一般的に沈殿させるた
めに最高1分を要する過飽和溶液をすぐに形成する。これは、溶液を金属混入物の最適除
去のために、このような析出の前に使用するように、噴霧装置を設計するように使用する
ことができる。
少させる方法に関するものである。この方法は、少なくとも一つの可溶なアルカリ土類金
属多硫化物の分離溶液、および少なくとも一つの可溶なモノ塩基アルカリ土類リン酸性塩
の分離溶液を準備する工程と、排煙脱硫スクラバー内に分離溶液の噴霧間に二つの溶液を
組み合わせ、または排煙脱硫スクラバー内に混合溶液を噴霧する直前に溶液を組み合わせ
る工程と、反応剤を含むスプレーの液滴が燃焼排ガス内の汚染物質を接触させることがで
きるように、湿式または乾式のいずれかの排煙脱硫スクラバー内に溶液を噴霧する工程を
含む。
できるときスクラバー領域内に注入すべきである。これは、噴霧した流れが交差してその
場で混合するように、スプレーノズルを配置することによって達成することができる。
リ土類金属多硫化物、および少なくとも一つの可溶なモノ塩基アルカリ土類リン酸性塩を
含む溶液の使用に関するものである。この使用は可溶なアルカリ土類金属多硫化物および
可溶なモノ塩基アルカリ土類リン酸性塩の分離溶液を組み合わせて、(複数の)混合液の
アルカリ土類金属多硫化物およびモノ塩基アルカリ土類リン酸性塩の同時沈殿によって、
形成した噴霧する液滴および塊になった固体とガスを接触で、金属および他の汚染物質を
吸着するために排ガスの流れに混合溶液を噴霧することを含む。
よって、FGDスクラバー内に注入する前に組み合わせることができる。マニホルドは、
スクラバーに進入の直前に二つの溶液流れに加わる簡単な「T」ジョイントからなること
ができる。混合溶液は、煙道ガスを接触させる前に溶液からガスを反応物の沈殿を回避す
るために1分未満でスクラバーの中に好ましくは入るべきである。従って接合の好ましい
位置は、スクラバーの10mの範囲内であり、溶液を供給する配管の内径は0.75イン
チまたは2cmを超えるべきではない。
は、燃焼排ガスおよび水銀蒸気との接触に利用できる表面積を非常に増加させる。水銀お
よび他の金属は、液滴の表面で薬剤と反応、または液滴に移りその中でアルカリ土類金属
多硫化物および酸化還元緩衝剤と反応して安定の硫化水銀を形成することができる。超分
散剤の存在は、液滴の内部に移り試薬と反応する金属水銀の量を増加させる。それはまた
、液滴を導管内に溶液を噴霧することによって形成する前に、溶液の反応剤を分散するの
を助ける。
い。好ましくは、それらは安全なマニホルド内で一緒に混合され、適当な安全装置を、試
薬またはいずれかの流出量がFGDまたは封入した混合マニホルド内に注入する前に、外
またはいずれかの位置で混合することが可能でないように取り付ける。最適条件の下で、
本願明細書に記載した方法は、鉄およびその酸化物を分離する試薬の性能によってHg0
再放出現象を抑制するのに十分である。さらにFGD内のHgX捕獲率は、約95%から
>99%まで増加され、排気塔からのHg0放出は湿式FGDに入ってくる濃度の>40
%に縮小することができる。したがって、全体的な総水銀放出を、0.5〜1.5μg/
Nm3範囲に減少することができ、それによってEPA’s Clean Air Interstate Ruleで十
分な対応が可能となる。
気装置または燃焼排ガス導管内に液組成の微粉液滴を単に導入することが可能である一方
、組成物を従来のスクラバー内に導入することも可能である。大気汚染制御のためのスク
ラバーはよく知られている。このようなスクラバーの非制限的例は、Babcock and Wilcox
(McDermott Internationalの子会社)および Alstrom Corpによって販売される湿式排煙
脱硫(FGD)スクラッバシステムがある。これらのスクラバーは、試薬を導入するため
の少なくとも一種のスプレーレベルを有し、一つ以上のスプレーノズルを含む。
およびNOXガスを除去する既存の大気汚染制御防止の機器および方法と互換性を持つこ
とを認識されるだろう。さらに、工程は、湿式FGDの中で石膏(CaSO4・2H2O
)の形成の化学的性質を妨げず、生産した石膏は、その化学的性質、物理的な外観または
臭気の変化によって販売に適さない状態に少しもならない。
カルシウムCaSO4・2H2O(石膏)への変換が不可欠であり、それは販売に適して
いる。副産物の変換は、次式;CaSO3+1/2O2+2H2O=CaSO4・2H2
Oに従う。この工程でのいずれかの干渉はスクラバー内で炭酸カルシウムCaCO3の結
合、SO2除去能力の減少、および石膏副産物の品質の結果として生じる劣化を導く。最
悪の場合には、販売できる石膏副産物が複合体カルシウムの亜硫酸塩−硫酸塩水和物に変
換されると、扱うのが物理的に困難であり、高価な埋め立てによって処分する必要が在る
販売できないゼリー状の廃棄物となる。重要なことに、金属硫化物によって除去される酸
素は、石膏形成過程の干渉の供与源になることができる。決定的には、多硫化カルシウム
は酸化に影響されやすくなく、したがって硫化カルシウムまたは四硫化ナトリウムのいず
れかより石膏形成過程で不利な障害となり効果的でない。
カリ金属硫酸塩およびハロゲン化鉱物、例えば硫酸ナトリウムおよび塩化ナトリウムの蓄
積をスクラバー液内に生じる。これらの薬剤は、スクラバー液の再利用で濃縮される。結
果的に、アルカリ金属に基づく試薬の添加を組み込む湿式FGD工程から分離される石膏
は、可溶なアルカリ金属の硫酸塩およびハロゲン塩によって汚染され、それによって、壁
板製造または農業用途用の原料として、石膏の使用および商品性を損なう。したがって、
アルカリ土類金属試薬の唯一の使用は、本発明によって提供する改善した性能に対して更
に重要である。
とができる。それから、異なる溶液の液滴が互いに接触して合体するときに、溶液は組み
合わせる。これは、反応物が煙道ガスに存在する水銀および他の金属と反応する前に沈殿
または塊になるために必要である時間量を減少させるが、それはまた、溶液に2つの分離
した供給装置の必要性のために送達装置のコストおよび煩雑性を増加させる。
霧または注入することに加えて、それはFGDにSO2を吸着するスラリーを供給する保
持槽に加えることができる。
固体の沈殿を生じさせる。pH6.5を超え4.5未満に増加させるために試みることは
実用的でない。スクラバーの排水ポンプおよび再循環タンク内のpHは、約10分の溶液
の滞留時間の間に、5.5〜6.5の範囲内であることができる。
したとき、溶液をスプレーノズルで一般的に注入する。乾式スクラバーは、一般的に回転
式噴霧器を使用して、溶液を注入および分散する。
Best Sulfur Products of Fresno, CAからの市販品BSP Cascade(登録商標))29%の
溶液を、スクラバー液再循環ポンプの減圧側に位置する弁を通って、スクラバー内に容積
式定量ポンプを通って、0.75インチの圧力管路を経て、pH11.3〜11.5で注
入することを含む。同時に、約pH3〜3.5の2w/w%リン酸カルシウムの溶液で試
薬(B)は再循環ポンプの減圧側にも位置するが、多硫化カルシウム添加弁の上流に位置
する第2の弁を経て注入する。理想的には、試薬(B)用の添加口は、二つの試薬が濃縮
状態で集まる可能性を最小化にして、得られる混合物をpH4.5〜6.5でFGD内に
十分に混合するように、試薬(A)のものから数フィート遠ざけて位置決めする。代わり
に、モノ、ジまたはトリ塩基アルカリ土類リン酸塩またはリン酸のいずれかの形態で試薬
(B)のリン酸塩構成成分は、FGDにスラリーを吸着するSOXを供給する保持槽に加
えることができる。さらに、試薬(B)は、試薬の分散を容易にして、液相への元素水銀
の移動を助けるために、重合超分散剤または界面活性超分散剤を含むことができる。
の2000万の標準立方フィート(scf)につき、重量で1:1の比、および各々の溶
液に対して毎時2,200lbs(1,000kg)の速度で、FGDスクラッバシステ
ムに好ましくは注入する、(「scf」は15.5℃/60°Fおよび1.000バレル
でのガス量をいう。1.0scfは約0.0265/NM3に等しい)。
い。様々な変更は本発明から逸脱することなく行うことができ、それの範囲は添付の特許
請求の範囲およびそれらの均等物のみによって限定される。請求項の全体にわたって、「
一」および他の単一の記載の使用は複数の構成成分の使用を禁止することを意図しない。
したがって、複数のアルカリ土類金属多硫化物、複数のアルカリ土類に基づく一塩基リン
酸塩等を利用することができる。
Claims (15)
- 排気ガスから一種以上の金属を除去するための組成物であって、
少なくとも一つの水溶性アルカリ土類多硫化物の水溶液を、前記金属および少なくとも
一つの酸化還元緩衝剤と反応する十分な量で含み、
pH4.5〜6.5の間の溶液で、多硫化物および緩衝剤が共沈殿して、前記金属と反
応する薬剤を形成する組成物。 - アルカリ土類多硫化物がpH10を超えて、20〜35w/w%の濃度で存在する請求
項1に記載の組成物。 - アルカリ土類多硫化物が、25〜29%の量で溶液に存在する多硫化マグネシウムまた
は多硫化カルシウムのいずれかである請求項1または2に記載の組成物。 - 前記組成物は、多硫化マグネシウムおよび多硫化カルシウムの混合物であり、前記多硫
化物は25〜29%の量で存在する請求項1〜3のいずれかに記載の組成物。 - 前記酸化還元緩衝剤がリン酸の水溶性一塩基アルカリ土類金属塩である前記請求項のい
ずれかに記載の組成物。 - 前記酸化還元緩衝剤がpH3〜3.5であり、0.5〜5w/w%の濃度で水溶液に存
在し、前記水溶液がpH7〜9の間である請求項5に記載の組成物。 - 前記組成物が、金属と反応する前に、溶液内の反応剤の維持に関与するために、十分な
量の界面活性剤または超分散剤を更に含む前記請求項のいずれかに記載の組成物。 - 前記界面活性剤または超分散剤は、ポリエチレンオキシド−ポリエチレンのブロック共
重合体およびそのリン酸エステルである請求項7に記載の組成物。 - 請求項1〜8のいずれかに記載の組成物と排気ガスを接触させる工程を含む排気ガスか
ら金属を除去する方法。 - 排気ガスを運ぶ導管内に組成物を噴霧する工程を更に含み、前記ガスがpH4.5〜6
.5で共沈殿する多硫化物および緩衝剤を有する溶液のpHを減少して、そこから除去す
るための排気ガス内の(複数の)金属と反応する薬剤を有する溶液の液滴に薬剤を形成す
る請求項9に記載の方法。 - 前記組成物を、それを導管内に噴霧する従来の排煙脱硫溶液に加えることによって導管
内に導入する請求項10に記載の方法。 - 少なくとも一つの水溶性アルカリ土類金属多硫化物の第一の溶液を準備する工程と;
少なくとも一つの酸化還元緩衝剤の第二の溶液を準備する工程と;
溶液を組み合わせてそれを噴霧する直前に組成物を形成して、排気ガス内の(複数の)
金属と反応する薬剤を形成する工程をさらに含む請求項9または10に記載の方法。 - 前記組成物はpH4.5〜6.5の間であり、前記溶液は排気ガス導管内に噴霧される
1分未満の前に組み合わせる請求項12に記載の方法。 - 前記少なくとも一つの水溶性アルカリ土類金属多硫化物の第1の溶液を準備する工程と
;
少なくとも一つの酸化還元緩衝剤の第2の溶液を準備する工程と;
各々の溶液を導管内に別々に噴霧または注入する工程とを更に含み、それらが導管内で
交差、組み合わせ、相互作用または合体してその場で組成物を形成するとともに、前記ガ
スがpH4.5〜6.5で共沈殿する多硫化物および緩衝剤を有する溶液のpHを減少さ
せて、そこから除去するための排気ガス内の(複数の)金属と反応する薬剤をともなう溶
液の液滴で薬剤を形成する請求項9または10に記載の方法。 - 排気ガスの処理に関して、そこから一つ以上の金属を除去する請求項1〜8のいずれか
に記載の組成物の使用。
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