[发明专利]提纯包含汞的气流的方法

说明书

本发明涉及一种提纯包含CO₂、元素汞(Hg⁰)和氮氧化物(NO_x)的气流的方法。

更具体而言，它涉及开发一种提纯通过工业性质的燃烧，特别是通过含氧燃料燃烧(用纯氧气或用比空气更贫含氮气的气体燃烧)而产生的CO₂，适于将它包装以运输和储存用于各种用途的方法。

通过化石燃料和/或生物质燃烧产生或来自废物焚化的烟道气或来自鼓风炉和玻璃炉的气体可能含有金属或盐等形式的重金属如汞、砷、铁、镍，有机污染物如醇、醛、酮、酸、酯，和SO_x或NO_x化合物。

CO₂捕获和储存应用需要提纯手段以除去至少一部分本身对CO₂富集方法和/或对所述CO₂在合适地质层组中的储存有害的上述杂质和/或组分。

这是因为该CO₂捕获和储存应用一般需要至少部分地在深冷条件下进行的CO₂富集方法。在这种CO₂富集方法中，达到的最冷温度一般在-30/-60℃的温度范围内。这类单元包括换热器、液体-蒸气分离器转鼓和任选蒸馏塔。

一般而言，当处理例如数千Nm³/h(在标准条件下立方米/小时)的高生产量时，深冷单元中传统实践是使用铝装置，特别是铝铜焊板式换热器。

铝铜焊板式换热器提供在热交换面积/体积换热器和热效率方面无比的性能，以及无与伦比的流体配置可能性。在这种情况下理想的还有使用铝分离器转鼓和任选蒸馏塔，特别是以便简化设备件之间的连接。

工业上熟悉的是元素汞(Hg⁰)导致的铝腐蚀问题。

当达到它的三相点(-38.83℃)时，以无害固体形式累积的元素汞(Hg⁰)液化时，在换热器加热阶段期间发生腐蚀。

为了能处理这类气体，现有技术需要安装吸附单元，优选定位床(remaining bed)，以通过降低残留汞含量至值＜0.1μg/Nm³而阻止易受攻击设备上游的元素汞(Hg⁰)。一些文章甚至提到含量＜0.01μg/Nm³。这例如详细描述于许多文章如Hydrocarbon Processing，1999年4月，“Design mercury removal Systems for liquid hydrocarbons by S.M.Wilhelm”，和Hydrocarbon Processing，1980年11月“Mercury-LNG’s problem by J.E.Leeper”中。

常用的吸附剂一般为：

-一般用硫浸渍的活性碳、沸石或氧化铝，

-含硫化铜的ZnO或氧化铝；

-交换沸石。

在二氧化碳分离和提纯方法的情况下，通常含有元素汞(Hg⁰)的待处理气体还含有氮氧化物(NO、NO₂)。

这些氮氧化物，特别是二氧化氮(NO₂)对各种吸附剂具有各类有害影响。

特别是已确定各种问题：

表述“湿低压”意指通常在干燥器以前，大气压力与约6巴之间的压力，和高于数ppm的水的存在。

表述“湿高压”意指通常在干燥器以前，高于6巴的压力，和高于数ppm的水的存在。

表述“干高压”意指通常在干燥器以后，高于6巴的压力，和低于1ppm的水的存在。

表述“不可按比例增加至大单元”意指涉及的体积和所得压降由于资金总额和/或能量消耗而产生非工业解决方法。

基于此，产生的一个问题是提供用于处理包含CO₂、氮氧化物和元素汞(Hg⁰)的气流的改进方法。

本发明的一个解决方法是一种提纯包含CO₂、氮氧化物和元素汞(Hg⁰)的气流的方法，其包括如下连续步骤：

a)将气流冷却至环境温度以下的温度T1的步骤；

b)将氮氧化物从冷却的气流中除去的步骤；

c)将来自步骤b)的料流加热的步骤，优选加热至5-150℃的温度；

d)将元素汞(Hg⁰)从来自步骤c)的气流中除去的步骤；和