NL2001813C2

NL2001813C2 - Werkwijze voor het verwijderen van kwik uit een gasstroom en werkwijze voor het vervaardigen van een precursor ten gebruike bij die werkwijze.

Info

Publication number: NL2001813C2
Application number: NL2001813A
Authority: NL
Inventors: Joseph Jan Peter Biermann
Original assignee: Minplus Holland B V
Priority date: 2008-07-16
Filing date: 2008-07-16
Publication date: 2010-01-19

Description

Werkwijze voor het verwijderen van kwik uit een gasstroom en werkwijze voor het vervaardigen van een precursor ten gebruike bij die werkwijze

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verwijderen van kwik uit een gasstroom. Tevens heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een precursor ten gebruike bij deze werkwijze.

5 Het is in de techniek algemeen bekend om kwik uit een gasstroom te verwijderen. Hiertoe gebruikt men vaste sorbentia zoals actieve kool, mengsels van alumina en silica, en mengsels van calcium en silicium.

In het bijzonder beschrijft Jadhav et al., Gas Phase 10 Trace Metal Capture Using Sorbents, Proceedings of the International Pittsburgh Coal Conference, 17th Conferentie, biz. 907-917, 2000, het gebruik van calciumsilicaathydraat. Dit materiaal is vervaardigd uit gehydrauliseerde Portland cement,

Het gebruik van dit door Jadhav et al. voorgestelde sor-15 bens is beperkt tot temperaturen van 125-200 °C. Jadhav et al. melden een "redelijke" sorptie van kwik met het door hun beschreven materiaal. In dat artikel staan voorbeelden beschreven van processen waarbij dergelijke gasstromen worden verkregen.

Ook wordt de noodzaak om kwik daaruit te verwijderen in dat ar-20 tikel uiteengezet.

In de praktijk is het gebleken dat met het door Jadhav et al. beschreven materiaal geen in hoofdzaak volledige verwijdering van kwik uit een gasstroom kan worden verkregen. Voorts heeft het materiaal volgens Jadhav et al. het nadeel dat het 25 slechts bij temperaturen tot 200 °C kan worden toegepast.

De uitvinding heeft nu tot doel een verbeterde werkwijze van de in de aanhef beschreven soort te verschaffen.

Tevens heeft de uitvinding tot doel een werkwijze te verschaffen die bij hogere temperaturen kan worden uitgevoerd.

30 Het is in de techniek voordelig om afgassen, die veelal een temperatuur hebben die hoger is dan die waarbij de werkwijze volgens Jadhav et al. kan worden uitgevoerd, direct zonder voorafgaande koeling te behandelen.

In het bijzonder heeft het de voorkeur om een werkwijze 2 te verschaffen voor het verwijderen van kwik uit de gasstroom, waarbij de toe te passen sorbentia goedkoop zijn en/of uit goedkope materialen kunnen worden vervaardigd.

Ter verkrijging van ten minste één van de hiervoor ge-5 noemde doelen verschaft de uitvinding een werkwijze zoals beschreven in conclusie 1.

Met de werkwijze volgens de uitvinding wordt het voordeel verkregen dat ook bij hogere temperaturen, d.w.z. in het bijzonder bij een temperatuur boven 250 °C, in het bijzonder bo-10 ven 300 °C, bij voorkeur boven 600 °C en in het bijzonder zelfs boven 850 °C, kwik op zeer geschikte wijze uit een gasstroom kan worden verwijderd.

Dit is een groot voordeel ten opzichte van de stand van de techniek, aangezien met de onderhavige werkwijze geen nood-15 zaak is de gasstroom voorafgaand te koelen.

Andere voordelen van de uitvinding blijken uit de hierna volgende beschrijving.

Er wordt in het bijzonder de voorkeur aan gegeven dat de vaste fase calciumsilicaat omvat. Calciumsilicaat blijkt een 20 zeer geschikt materiaal te zijn om kwik te sorberen. Voorbeelden van calciumsilicaat worden genoemd in The Merck Index, eleventh edition, p. 257, monograph nummer 1709, 1989.

Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm omvat de vaste fase ten minste één van calcium- en siliciumverbindingen 25 welke als precursor dienen voor het vervaardigen van calciumsilicaat. Daarbij kan de vaste fase in de werkwijze volgens de uitvinding worden verwarmd tot een temperatuur die geschikt is voor het uit de precursors vormen van calciumsilicaat.

In het bijzonder heeft het hierbij de voorkeur dat de 30 vaste fase calciumoxide en siliciumdioxide omvat. Bij een temperatuur van bijvoorbeeld 800 °C of hoger, zullen calciumoxide en siliciumdioxide worden omgezet in calciumsilicaat. Een dergelij-ke omzetting kan geschikt plaatsvinden in vivo, d.w.z. door een rechtstreekse toevoer van de precursors in de te behandelen gas-35 stroom.

Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm omvat de vaste fase ten minste één van calciumcarbonaat, calciumoxide, siliciumaluminaat, siliciumcarbide en siliciumdioxide. Indien de vaste fase slechts calciumcarbonaat of calciumoxide bevat kan in 3 de te behandelen gasstroom, stroomopwaarts van de genoemde vaste fase, siliciumaluminaat, sillciumcarblde en/of siliciumdloxlde worden verdeeld dat vervolgens, met de gasstroom, naar de vaste fase wordt getransporteerd waar de stoffen reageren tot calcium-5 silicaat. Deze siliciumverbindingen kunnen doelgericht in de gasstroom worden geïnjecteerd, maar kunnen ook in de brandstof zijn opgenomen waarna zij met de afgassen naar de calciumverbin-ding worden getransporteerd, bijvoorbeeld als onderdeel van de vliegas.

10 In overeenstemming met de uitvinding wordt tevens een werkwijze verschaft voor het vervaardigen van een precursor ten gebruike bij de werkwijze volgens de uitvinding. Deze werkwijze omvat de stappen van: het meten van de concentratie van calcium en silicium in slib 15 uit papierfabricage, het toevoegen van calciumverbindingen of siliciumverbindingen om een stoechiometrische hoeveelheid calcium en silicium in het slib te vormen ten behoeve van calciumsilicaat.

Eventueel kan het precursor-bevattende materiaal dat 20 uit deze werkwijze is verkregen worden gedroogd alvorens het ten behoeve van kwiksorptie aan een afgasstroom wordt toegevoegd.

Met deze werkwijze wordt een vaste stof verkregen die calciumverbindingen en siliciumverbindingen in stoechiometrische hoeveelheden ten behoeve van de vorming van calciumsilicaat om-25 vat. Wanneer deze vaste stof als precursor in een te behandelen gasstroom wordt gebracht bij een temperatuur van bijvoorbeeld ten minste 800 °C, zullen de precursormaterialen worden omgezet in calciumsilicaten waardoor een geschikt sorbens voor het sor-beren van kwik wordt verkregen.

30 Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm is de toe te voe gen verbinding in de werkwijze voor het vervaardigen van een precursor, een in water oplosbare verbinding. Daardoor kan een geschikte verdeling van de toegevoegde verbinding in het slib worden verkregen.

35 Volgens de uitvinding is het, zoals hiervoor reeds aan geduid, mogelijk om de precursors afzonderlijk in een te behandelen gasstroom toe te voeren. Daarbij dient het toevoeren zodanig te geschieden dat de precursors onderling een geschikt contact maken waardoor de vorming van het calciumsilicaat adequaat 4 wordt verkregen. Zulks is zondermeer mogelijk door de precursors bijvoorbeeld als een in hoofdzaak homogeen verdeeld mengsel in de gasstroom te voeren, bij voorkeur in een turbulente gas-stroom.

5 Tevens kan de gasstroom langs een vaste fase worden ge voerd waar de precursors zich op kunnen afzetten en derhalve, na omzetting tot calciumsilicaat, een actief oppervlak vormen.

Ook kan het materiaal volgens de uitvinding ex situ op een oppervlak worden aangebracht, waarna het oppervlak in een te 10 behandelen gasstroom wordt geplaatst.

Eventueel kan één van de precursors vooraf ex situ op een oppervlak worden aangebracht, welk oppervlak in de te behandelen gasstroom wordt geplaatst, en kan een andere precursor door de gasstroom worden meegevoerd naar het vaste oppervlak om 15 in situ het sorptiemateriaal, in het bijzonder calciumsilicaat, volgens de uitvinding te vormen.

De voorgaande beschrijving is niet bedoeld als beperking van de beschermingsomvang van de uitvinding. Zo heeft de uitvinding tevens betrekking op het met kwik beladen sorbens, dat is 20 verkregen met de werkwijze volgens de uitvinding.

Ook heeft de uitvinding betrekking op de toepassing van het met kwik beladen sorbens in een bindmiddel als hydraulisch of pozzolaan materiaal. De uitvinding heeft tevens betrekking op de toepassing van het met kwik beladen sorbens, tezamen met uit 25 de afgassen verkregen vliegas, in een bindmiddel als hydraulisch of pozzolaan materiaal.

De beschermingsomvang wordt slechts bepaald door de bijgevoegde conclusies.

Claims

1. Werkwijze voor het verwijderen van Hg uit een gas-stroom, met het kenmerk, dat de gasstroom bij een temperatuur van ten minste 250 °C in contact wordt gebracht met een vaste fase die calcium en silicium omvat.

2. Werkwijze voor het verwijderen van Hg uit een gas stroom volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de vaste fase calciumsilicaat omvat.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de vaste fase ten minste één van calcium- en siliciumverbin- 10 dingen omvat welke als precursor dienen voor het vervaardigen van calciumsilicaat, en het verwarmen van de vaste fase tot een temperatuur die geschikt is voor het uit de precursors vormen van calciumsilicaat.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat 15 de vaste fase calciumoxide en siliciumdioxide omvat.

5. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de vaste fase ten minste één van calciumcarbonaat, calciumoxide, siliciumaluminaat, siliciumcarbide en siliciumdioxide omvat.

6. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat 20 het silicium in de vaste fase ten minste deels wordt ontleend aan de toegepaste brandstof.

7. Werkwijze volgens conclusies 1-6, met het kenmerk, dat de temperatuur ten minste 300 °C, bij voorkeur ten minste 600 °C en met meer voorkeur ten minste 800 °C is.

8. Werkwijze volgens één der conclusies 3-7, met het kenmerk, dat deze omvat: het in de gasstroom plaatsen van een vast oppervlak; het doen afzetten van de precursors daarop; en het verschaffen van een temperatuur waarbij de precursors worden omgezet in calciumsilicaat.

9. Werkwijze volgens één der conclusies 3-7, met het kenmerk, dat deze omvat: het op een vast oppervlak aanbrengen van een precursor gekozen uit calcium- en siliciumverbindingen; het in de te behandelen gasstroom plaatsen van het vaste oppervlak; het met de gasstroom aan het oppervlak toevoeren van de 35 andere precursor; en het verschaffen van een temperatuur waarbij de precursors calciumsilicaat vormen.

10. Werkwijze volgens één der conclusies 3-7, met het kenmerk, dat deze omvat: het op een vast oppervlak aanbrengen van de precursors; het in de te behandelen gasstroom plaatsen van het vaste oppervlak; en het verschaffen van een temperatuur 5 waarbij de precursors calciumsilicaat vormen.

11. Werkwijze volgens één der conclusies 1 en 2, met het kenmerk, dat deze omvat: het op een vast oppervlak aanbrengen van calciumsilicaat; en het in de te behandelen gasstroom plaatsen van het vaste oppervlak.

12. Werkwijze voor het vervaardigen van een precursor ten gebruike bij de werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat deze de stappen omvat van: - het meten van de concentratie van Ca en Si in slib uit papierfabricage, en 15. het toevoegen van calcium- of siliciumverbindingen om een stoechiometrische hoeveelheid Ca en Si in het slib ten behoeve van calciumsilicaat te vormen.

13. Werkwijze volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de toe te voegen verbinding een in water oplosbare verbinding 20 is.

14. Met kwik beladen sorbens, verkregen met de werkwijze volgens één der bovenstaande conclusies.

15. Toepassing van het materiaal volgens conclusie 14 in een bindmiddel als hydraulisch of pozzolaan materiaal.

16. Toepassing van het materiaal volgens conclusie 14, tezamen met uit afgassen verkregen vliegas in een bindmiddel als hydraulisch of pozzolaan materiaal.