JP2016515044A - 煙道ガスからの水銀の除去のための、硫化第一鉄懸濁液の使用 - Google Patents
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Abstract
Description
これらのタイプの吸着剤はゾル−ゲル誘導体を含む基板を用いることが、Edmistonによる米国特許第7,790,830号明細書、Edmistonによる米国特許第8,119,759号明細書、および、Edmistonによる米国特許第8,217,131号明細書に開示されている。Pateによる米国特許第8,088,283号明細書、Shankleによる米国特許第8,412,664号明細書、および、Krogueらによる米国特許第8,197,687号明細書には、メソ多孔質支持体上の自己組織化単分子層を用いることが開示されており、Lovellらによる米国特許第7,288,499号明細書には、フィロケイ酸塩、または、その他の種々の基板を用いることが開示されている。これらの米国特許に加えて、Yangらによる米国特許7,575,629号明細書、および、Yangらによる米国特許7,704,920号明細書には、基板表面に水不溶性の金属硫化物を形成する硫化物塩に接触したときに、金属イオンを放出することができる金属塩であれば、どんな金属塩でも、水銀を除去するために効果的な乾燥吸着剤の製造に使用することができる、ということが開示されている。
2Fe2++Hg2+ → Hg0+2Fe3+ (1)
HS− +Hg2+ ←→ HgS↓ +H+ (2)
a)少なくともNaAlO2とNaOHとを含む苛性副産物を含むが、これに限定されない任意の水溶液と、FeCl2,HClと水を含む酸性液を含むが、これに限定されない任意の水溶液とを反応させ、Al3+,Fe2+,Cl−,Na+,Cl−およびH2Oを含む反応混合物を得る。
b)工程a)の反応混合物に硫化物源を加えて、FeSとAl(OH)3とを少なくとも含む硫化第一鉄懸濁液を形成する。硫化物源はNaHSを含むがこれに限定されない。
a)スクラバー内において、気−液界面を形成し、少なくとも1つの方法によって、工業ガスを、水酸化アルミニウムを含む硫化第一鉄懸濁液と接触させる。
i)工業用ガスから、水酸化アルミニウムを含む硫化第一鉄懸濁液中の硫化第一鉄または水酸化アルミニウムの表面に酸化またはイオン水銀を吸着する。
ii)酸化またはイオン水銀を、水酸化アルミニウムを含む硫化第一鉄懸濁液中に初めに存在したまたは反応により生成した(水)酸化鉄上に吸着させる。
iii)気−液界面で、酸化またはイオン水銀を硫化水銀として沈殿させる。
b)これにより、工業用ガスからの水銀排出量は削減される。
a)少なくともNaAlO2及びNaOHを含む溶液と、FeCl2、HClおよび水を含む酸性液とを反応させて、Fe2+、Cl−、NaClおよびH2Oを含有する反応混合物を形成する。そして
b)工程a)の反応混合物にNaHSを加えて、少なくともFeSとAl(OH)3とを含む硫化第一鉄の懸濁液を形成する。
酸化された(またはイオン性)水銀は、元素の形に戻って変換されるときに、湿式FGDに亘って、水銀の再放出が発生し、その後、スタック(煙突)の排出における総水銀量を増やしながら、プロセス流に戻る。
FeS ←→ Fe2+ + S2− (3)
FeS(s)+Hg2+←→β-HgS+Fe2+ (4)
≡FeS+Hg2+←→≡FeS−Hg2+ (5)
2A1(S)+2NaOH+2H2O ←→ 2NaAlO2 + 3H2(g) (6)
2NaAlO2+4H2O ←→ 2Al(OH)3(s)+2NaOH (7)
[Fe2++2Cl−]+[H++Cl−]+[Na++Al3++2O2 −]+
2[Na++OH−]+[H++OH−] ←→
Fe2++Cl−+Al(OH)3(s)+3NaCl+2OH− (8)
Fe2++Cl−+Al(OH)3(s)+3NaCl+2OH−+[Na++H++S2−] ←→ FeS(s)+Al(OH)3(s)+4NaCl+H2O+OH−
本実施例では、硫化第一鉄懸濁液について、燃焼250MWの瀝青炭の微粉炭ボイラーを有する施設で試験を行った。ボイラーは、NOxを制御するSCR、粒子状物質を除去するバグハウス、及びSO2の放出制御用の。湿式排煙脱硫(FGD)ユニットを利用している。試験の配置は図3に示されており、各スクラバーの作業容積は約30,000ガロンである。
本実施例では、実施例1で使われたものと同じ250MWの瀝青炭の微粉炭ボイラーに、さまざまな量の硫化第一鉄懸濁液を注入した。
Claims (20)
- 元素または酸化された水銀を含む産業ガスから水銀を除去するための試薬であって、
以下の工程によって製造された硫化第一鉄懸濁液を含む、試薬。
a)少なくともNaAlO2およびNaOHを含む溶液と、FeCl2,HClおよび水を含む酸性液とを反応させて、Fe2+,Cl−,NaClおよびH2Oを含む反応混合物を得る;そして
b)a)で得られた反応混合物にNaHSを加えて、少なくともFeSおよびAl(OH)3 を含む硫化第一鉄懸濁液を得る。 - 工程a)で反応される、少なくともNaAlO2及びNaOHを含む前記溶液は、固体アルミニウムを洗浄するためのNaOH浴を構成する、請求項1に記載の元素または酸化された水銀を含む産業ガスから水銀を除去するための試薬。
- 工程a)における前記反応混合物のpHは、およそ8である、請求項1に記載の元素または酸化された水銀を含む産業ガスから水銀を除去するための試薬。
- 前記Al(OH)3は、ギブサイト、バイヤライト又はアモルファス水酸化アルミニウムの任意の組み合わせを含む、請求項1に記載の元素または酸化された水銀を含む産業ガスから水銀を除去するための試薬。
- 前記FeSは、マッキナワイト、無秩序マッキナワイト、またはアモルファス硫化第一鉄の任意の組み合わせを含む、請求項1に記載の元素または酸化された水銀を含む産業ガスから水銀を除去するための試薬。
- 硫化第一鉄水懸濁液を含む湿式スクラバーシステムにおいて、元素および酸化水銀を含む産業ガスからの水銀排出を削減する方法であって、以下のステップを含む方法。
a)スクラバー内に気−液界面を作り、前記産業ガスを前記硫化第一鉄懸濁液と接触させて、以下の少なくとも1つを引き起こす:
i)産業ガス中から、硫化第一鉄中の硫化第一鉄上へ、酸化またはイオン水銀の吸着:
ii)(水)酸化鉄上へ酸化またはイオン水銀の吸着:および
iii)気−液界面での、酸化またはイオン水銀を、硫化第二水銀として堆積させる:そして
b)これにより産業ガスからの水銀排出を削減する。 - 前記産業ガスは煙道ガスを含む、請求項6に記載の産業ガスからの水銀排出を削減する方法。
- 前記産業ガスは石炭燃料炉またはボイラーからの煙道ガスを含む、請求項7に記載の産業ガスからの水銀排出を削減する方法。
- 前記硫化第一鉄懸濁液は苛性である、請求項6に記載の産業ガスからの水銀排出を削減する方法。
- 前記硫化第一鉄懸濁液は、少なくともFeSおよびAl(OH)3 を含む、請求項6に記載の産業ガスからの水銀排出を削減する方法。
- 前記Al(OH)3 は、ギブサイト、バイヤライト又はアモルファス水酸化アルミニウムを含む、請求項10に記載の産業ガスからの水銀排出を削減する方法。
- 前記FeSは、マッキナワイト、無秩序マッキナワイト、またはアモルファス硫化第一鉄を含む、請求項10に記載の産業ガスからの水銀排出を削減する方法。
- 前記硫化第一鉄懸濁液は、鉄イオン源、硫化物イオン源、及びアルカリ源を化学結合させることにより生成され、これらの1つあるいはそれ以上の量を調整することにより、硫化第一鉄懸濁液中の硫化第一鉄に対するイオン水銀の割合を調整する、請求項6に記載の産業ガスからの水銀排出を削減する方法。
- 前記硫化第一鉄懸濁液が、イオンまたは酸化水銀の元素水銀への再変換を抑制する、請求項6に記載の産業ガスからの水銀排出を削減する方法。
- 前記スクラバーシステムは、湿式排煙脱硫装置を含む、請求項6に記載の産業ガスからの水銀排出を削減する方法。
- 前記湿式排煙脱硫装置は、ベンチュリスクラバー、スプレースクラバー、サイクロンスプレースクラバー、オリフィススクラバー、衝突スクラバー、または充填層スクラバーを含む、請求項6に記載の産業ガスからの水銀排出を削減する方法。
- 湿式スクラバーにおいて用いられる湿式スクラバー液組成であって、
以下の工程によって製造される、湿式スクラバー液。
a)少なくともNaAlO2およびNaOHを含む溶液と、FeCl2,HClおよび水を含む酸性液とを反応させてFe2+,Cl−,NaClおよびH2Oを含む反応混合物を得る;そして
b)a)で得られた反応混合物にNaHSを加えて、少なくともFeSおよびAl(OH)3を含む硫化第一鉄懸濁液を得る。 - 工程a)における前記反応混合物のpHは、およそ8である、請求項17に記載の湿式スクラバーにおいて用いられる湿式スクラバー液組成。
- 前記Al(OH)3 は、ギブサイト、バイヤライト又はアモルファス水酸化アルミニウムの任意の組み合わせを含む、請求項17に記載の湿式スクラバーにおいて用いられる湿式スクラバー液組成。
- 前記FeSは、マッキナワイト、無秩序マッキナワイト、またはアモルファス硫化第一鉄の任意の組み合わせを含む、請求項17に記載の湿式スクラバーにおいて用いられる湿式スクラバー液組成。
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