一种含汞烟气湿法脱汞剂及脱汞方法

摘要

一种含汞烟气湿法脱汞剂及脱汞方法，涉及烟气净化处理，特别是含汞烟气湿法脱汞方法。其特征在于所述脱汞剂包括沉汞剂、沉淀剂和晶种，沉汞剂的重量百分含量为0.5%～20%，晶种的用量为所述沉汞剂重量的0.5%～5%，沉淀剂的重量百分含量为0.1%～0.5%，余量为水。含汞烟气与稀释后的脱汞剂气液接触发生反应，脱汞剂氧化或硫化含汞烟气中的各种状态汞，生成难溶的含汞化合物沉淀，反应处理后的净化烟气排放；本发明含汞烟气湿法脱汞方法脱汞效率高、实施成本低、整体工艺简单，应用条件不苛刻，适用于不同浓度的烟气脱汞。

说明书

技术领域

一种含汞烟气湿法脱汞剂及脱汞方法，涉及烟气净化处理，特别是含汞烟气湿法脱汞方法。

背景技术

煤中含有微量的汞，而汞又是煤中最易挥发的重金属元素之一，这些汞在煤炭燃烧时排放出来进入大气而成为烟气汞。除此之外，造成汞环境污染的人为来源还有天然气等其它燃料的燃烧、汞矿和其他金属的冶炼、氯碱工业和电器工业中的使用汞等。其中的主要汞污染来源就是煤炭等燃料的燃烧。大气中的汞可以通过呼吸作用随气体进入人体，也可以沿食物链通过消化系统被人体吸收，对人体的危害极大。废水中的汞对人的危害也相当严重。随着世界各国对汞污染问题的日益关注，汞污染也已成为目前我国迫切需要解决的一个重大环境问题。

烟气中的汞主要有三种形态：气态单质汞Hg⁰(g)，气态二价汞Hg²⁺(g)，固态颗粒汞Hg(p)，它们的去除难度逐渐降低。仅就气态汞而言，气态单质汞>0(g)占主要存在形式。烟气脱汞关键是Hg⁰(g)的脱除。

为了解决汞的污染问题，从源头上防治汞对大气的污染，目前国内外研究大部分集中在两个方面。一是研制高效、经济的吸附剂；二是利用添加剂将烟气中的单质汞氧化为气态二价汞，由于气态二价汞具有更易被飞灰吸附且易溶于水的特点，一部分气态二价汞能被飞灰吸附转化为固态颗粒汞，进而在静电除尘器中脱除，还有一部分气态二价汞被湿法烟气脱硫装置脱除。

对目前烟气脱汞的主要技术简单概述如下。化学氧化法，在烟气进入脱硫塔前，加入催化剂如钯类、碳基类物质或经过选择催化还原装置(SCR)，可促使Hg⁰氧化形成Hg²⁺化合物，从而提高汞的脱除率。吸附剂法，利用多孔性固态物质的吸附作用来处理污染物的一种常用方法。包括物理吸附和化学吸附两种方式，目前，用于烟气脱汞的吸附剂主要有活性炭、飞灰、钙基吸附剂、矿物类吸附剂和金属及金属氧化物吸收剂。活性炭喷入技术对气态单质汞的脱除效果最好，但运行费用昂贵，难于推广应用。钙基吸附剂对气态单质汞的脱除效果较差。化学沉淀法，通过化学试剂与汞发生化学反应生成沉淀，从而将汞除去。目前应用比较多的方法主要有碘化钾溶液洗涤法、氯化法除汞、硫化钠法。生成的硫化汞是常规的脱汞解毒措施。但在烟气中，与高价汞相比，Hg⁰和硫化物的反应需要较长的反应时间，一般的喷淋设备难以保证充足的反应时间或需要巨大的反应设备，且生成的HgS晶粒细小，沉降缓慢，分离困难，影响系统的长期稳定运行。利用现有的脱硫除尘装置进行脱汞，对氧化态汞效果好，对气态单质汞效果不佳。因此，对含汞烟气需要一种经济而又高效的脱汞方法。

发明内容

本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种脱汞效率高、整体工艺流程简单、应用条件不苛刻成本低廉、适用于不同浓度的烟气脱汞，可以单独使用，也可以与现有的脱硫脱硝除尘等工艺配套使用的含汞烟气湿法脱汞剂及脱汞方法。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案。

一种含汞烟气湿法脱汞剂，其特征在于，所述脱汞剂包括沉汞剂、沉淀剂和晶种，沉汞剂的重量百分含量为10%～20%，晶种的用量为所述沉汞剂重量的0.5%～5%，沉淀剂的重量百分含量为0.1%～0.5%，余量为水。

本发明的一种含汞烟气湿法脱汞剂，其特征在于，所述沉汞剂为硫、多硫化铵、多硫化钠、多硫化钙、硫氢化钠、硫化钠、硫化铵中的一种或几种混合；所述晶种为微纳米级HgO、HgS、Hg₂Cl₂中的一种或几种混合；所述沉淀剂为聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚丙烯酰胺、聚合硫酸铁、聚合硫酸铝中的一种或几种混合。

本发明的一种含汞烟气湿法脱汞剂，其特征在于，所述脱汞剂的组成为：重量百分含量为20%的沉汞剂、重量百分含量为0.5%的沉淀剂、用量为所述沉汞剂重量5%的晶种，余量为水；沉汞剂为多硫化铵、多硫化钠和多硫化钙的混合物，多硫化铵、多硫化钠和多硫化钙的重量比为1:1:1，晶种为微纳米级HgS，沉淀剂为聚合氯化铝。

本发明的一种含汞烟气湿法脱汞剂，其特征在于，所述脱汞剂的组成为：重量百分含量为15%的沉汞剂、重量百分含量为0.1%的沉淀剂、用量为所述沉汞剂重量0.5%的晶种，余量为水；沉汞剂为硫氢化钠、硫化钠和硫化铵的混合物，硫氢化钠、硫化钠和硫化铵的重量比为：硫氢化钠 : 硫化钠 : 硫化铵=1:2:1，晶种为微纳米级HgO和Hg₂Cl₂的混合物，沉淀剂为聚丙烯酰胺。

本发明的一种含汞烟气湿法脱汞剂，其特征在于，所述脱汞剂的组成为：重量百分含量为10%的沉汞剂、重量百分含量为0.3%的沉淀剂、用量为所述沉汞剂重量3%的晶种，余量为水；沉汞剂为硫和多硫化钙的混合物，硫和多硫化钙的重量比为：硫 : 多硫化钙=1:10，晶种为微纳米级HgS，沉淀剂为聚合硫酸铁。

一种含汞烟气湿法脱汞剂方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将脱汞剂稀释配制脱汞液；脱汞剂与水的体积比为1:（10-20）。

（2）含汞烟气与脱汞剂气液接触发生反应，在气液接触反应过程中，所述脱汞剂氧化或硫化含汞烟气中的各种状态汞，生成难溶的含汞化合物沉淀，反应处理后的净化烟气排放；

（3）气液接触反应后得到的反应液进入沉降槽内静置，待含汞化合物晶相长大并沉降后进行固液分离。

本发明的一种含汞烟气湿法脱汞剂方法，其特征在于，步骤（2）固液分离后得到的固相做危险废物处置或进行资源化利用，液相经组分调整后可返回步骤（1）用作脱汞剂。

本发明的一种含汞烟气湿法脱汞剂方法，其特征在于，含汞烟气与脱汞剂的气液接触反应在喷淋塔、鼓泡塔或湍流塔中进行。

本发明的一种含汞烟气湿法脱汞剂，为一种液态复合的脱汞剂，在气液接触过程中，实现含汞烟气中Hg⁰(g)和脱汞剂中硫化物的快速高效反应，将烟气中的汞（主要是Hg⁰(g)）转化为难溶的且易于分离的含汞化合物，达到从烟气中脱除含汞化合物及单质汞的目的。本发明采用的脱汞剂中添加有晶种和沉淀剂，沉淀剂的用量以形成晶种的均匀悬浮体为准，沉淀剂在脱汞剂中的重量百分含量为0.1%～0.5%。晶种的使用，解决了气液接触反应后得到的反应液中新生成的含汞化合物晶粒过于细小、沉降分离困难的问题，加入晶种后生成的细小晶粒可以很快结晶长大，沉降到沉降槽底部；沉淀剂有助于形成晶种的均匀悬浮体，使晶种分布更均匀，增大与细小晶粒的接触几率。沉降时间显著缩短，脱汞工艺可以长期持续运行，整个工艺运行更稳定。

本发明含汞烟气湿法脱汞方法还具有以下有益效果：

第一，整体工艺简单，应用条件不苛刻，适用于不同浓度的烟气脱汞，可以与现有的脱硫、脱硝、除尘等工艺配套使用，形成烟气综合治理的整体方案；

第二，脱汞剂反应速度快、净化效率高；

第三，脱汞剂溶液浓度低、不易挥发，且资源丰富、价格低廉、环保，便于推广应用；

第四，新生成的含汞化合物稳定性好，不会造成二次污染，且可以实施资源化利用。

本发明的优点是脱汞效率高、实施成本低廉、整体工艺流程简单，应用条件不苛刻，适用于不同浓度的烟气脱汞，可以单独使用，也可以与现有的脱硫脱硝除尘等工艺配套使用，形成烟气综合治理的整体方案。本方法同样适用于所有含汞、铅、锌、铜等重金属的烟气或废水处理。

具体实施方式

一种含汞烟气湿法脱汞剂，所述脱汞剂包括沉汞剂、沉淀剂和晶种，沉汞剂的重量百分含量为10%～20%，晶种的用量为所述沉汞剂重量的0.5%～5%，沉淀剂的重量百分含量为0.1%～0.5%，余量为水；所述沉汞剂为硫、多硫化铵、多硫化钠、多硫化钙、硫氢化钠、硫化钠、硫化铵中的一种或几种混合；所述晶种为微纳米级HgO、HgS、Hg₂Cl₂中的一种或几种混合；所述沉淀剂为聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚丙烯酰胺、聚合硫酸铁、聚合硫酸铝中的一种或几种混合。

优选的，所述脱汞剂的组成为：重量百分含量为10%的沉汞剂、重量百分含量为0.5%的沉淀剂、用量为所述沉汞剂重量5%的晶种，余量为水；沉汞剂为多硫化铵、多硫化钠和多硫化钙的混合物，多硫化铵、多硫化钠和多硫化钙的重量比为1:1:1，晶种为微纳米级HgS，沉淀剂为聚合氯化铝。

优选的，所述脱汞剂的组成为：重量百分含量为15%的沉汞剂、重量百分含量为0.1%的沉淀剂、用量为所述沉汞剂重量0.5%的晶种，余量为水；沉汞剂为硫氢化钠、硫化钠和硫化铵的混合物，硫氢化钠、硫化钠和硫化铵的重量比为：硫氢化钠 : 硫化钠 : 硫化铵=1:2:1，晶种为微纳米级HgO和Hg₂Cl₂的混合物，沉淀剂为聚丙烯酰胺。

优选的，所述脱汞剂的组成为：重量百分含量为20%的沉汞剂、重量百分含量为0.3%的沉淀剂、用量为所述沉汞剂重量3%的晶种，余量为水；沉汞剂为硫和多硫化钙的混合物，硫和多硫化钙的重量比为：硫 : 多硫化钙=1:10，晶种为微纳米级HgS，沉淀剂为聚合硫酸铁。

一种含汞烟气湿法脱汞方法，包括以下步骤：

（1）将脱汞剂稀释配制脱汞液；脱汞剂与水的体积比为1:（10-20）。

所述脱汞剂包括沉汞剂、沉淀剂和晶种，沉汞剂的重量百分含量为10%～20%，晶种的用量为所述沉汞剂重量的0.5%～5%，沉淀剂的重量百分含量为0.1%～0.5%，余量为水；所述沉汞剂为硫、多硫化铵、多硫化钠、多硫化钙、硫氢化钠、硫化钠、硫化铵中的一种或几种混合；所述晶种为微纳米级HgO、HgS、Hg₂Cl₂中的一种或几种混合；所述沉淀剂为聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚丙烯酰胺、聚合硫酸铁、聚合硫酸铝中的一种或几种混合；

（2）含汞烟气与脱汞剂气液接触发生反应，在气液接触反应过程中，所述脱汞剂氧化或硫化含汞烟气中的各种状态汞，生成难溶的含汞化合物沉淀，反应处理后的净化烟气排放；

（3）气液接触反应后得到的反应液进入沉降槽内静置，待含汞化合物晶相长大并沉降后进行固液分离。

优选的，步骤（3）固液分离后得到的固相做危险废物处置或进行资源化利用，液相经组分调整后可返回步骤（1）用作脱汞剂。

含汞烟气与脱汞剂的气液接触反应可以在各种气液反应装置中完成，优选在喷淋塔、鼓泡塔或湍流塔中进行。

下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

一种含汞烟气湿法脱汞用脱汞剂，脱汞剂中沉汞剂的重量百分含量为10%、沉淀剂的重量百分含量为0.5%、晶种的用量为沉汞剂重量的5%，余量为水；沉汞剂为多硫化铵、多硫化钠和多硫化钙的混合物，多硫化铵、多硫化钠和多硫化钙的重量比为1:1:1，晶种为微纳米级HgS，沉淀剂为聚合氯化铝。

采用以上脱汞剂的含汞烟气湿法脱汞方法，包括以下步骤：

（1）将脱汞剂稀释配制脱汞液；脱汞剂与水的体积比为1:10。

（2）含汞烟气与脱汞剂在鼓泡塔内进行气液接触反应，含汞烟气中汞浓度0.4>3、烟气温度60℃，反应处理后的净化烟气汞浓度0.02>3，低于0.03>3，脱汞效率在95%以上，净化烟气排放；

（3）气液接触反应后得到的反应液进入沉降槽内静置1.5小时，待含汞化合物晶相长大并沉降后底流进行固液分离。固液分离后得到的固相进行资源化利用，液相经组分调整后可返回步骤（1）用作脱汞剂。

实施例2

一种含汞烟气湿法脱汞用脱汞剂，脱汞剂中沉汞剂的重量百分含量为15%、沉淀剂的重量百分含量为0.1%、晶种用量为所述沉汞剂重量的0.5%，余量为水；沉汞剂为硫氢化钠、硫化钠和硫化铵的混合物，硫氢化钠、硫化钠和硫化铵的重量比为：硫氢化钠 : 硫化钠 : 硫化铵=1:2:1，晶种为微纳米级HgO和Hg₂Cl₂的混合物，HgO和Hg₂Cl₂的重量比为1:1，沉淀剂为聚丙烯酰胺。

采用以上脱汞剂的含汞烟气湿法脱汞方法，包括以下步骤：

（1）将脱汞剂稀释配制脱汞液；脱汞剂与水的体积比为1:15。

（2）含汞烟气与脱汞剂在喷淋塔内进行气液接触反应，含汞烟气中汞浓度0.6>3、烟气温度80℃，反应处理后的净化烟气汞浓度0.0126>3，远低于0.03>3，脱汞效率在98%以上，净化烟气排放；

（3）气液接触反应后得到的反应液进入沉降槽内静置1.0小时，待含汞化合物晶相长大并沉降后底流进行固液分离。固液分离后得到的固相进行资源化利用，液相经组分调整后可返回步骤（1）用作脱汞剂。

实施例3

一种含汞烟气湿法脱汞用脱汞剂，脱汞剂中沉汞剂的重量百分含量为20%、沉淀剂的重量百分含量为0.3%、晶种用量为所述沉汞剂重量的3%，余量为水；沉汞剂为乳化硫和多硫化钙的混合物，乳化硫和多硫化钙的重量比为：乳化硫 : 多硫化钙=1:10，晶种为微纳米级HgS，沉淀剂为聚合硫酸铁。

采用以上脱汞剂的含汞烟气湿法脱汞方法，包括以下步骤：

（1）将脱汞剂稀释配制脱汞液；脱汞剂与水的体积比为1:20。

（2）含汞烟气与脱汞剂在喷淋塔内进行气液接触反应，含汞烟气中汞浓度0.6>3、烟气温度45℃，反应处理后的净化烟气汞浓度0.0125>3，远低于0.03>3，脱汞效率在98%以上，净化烟气排放；

（3）气液接触反应后得到的反应液进入沉降槽内静置1.0小时，待含汞化合物晶相长大并沉降后进行固液分离。固液分离后得到的固相进行资源化利用，液相经组分调整后可返回步骤（1）用作脱汞剂。

以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。