[发明专利]一种烟气脱汞活性炭的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种活性炭的制备方法，具体涉及一种利用高硫石油焦制备烟气脱汞活性炭的方法。

背景技术

汞是煤燃烧过程中产生的最易挥发的重金属元素。由于汞剧毒且易于积累、在大气中停留时间长，Hg及其化合物可通过呼吸道、皮肤和消化道等不同途径侵入人体，造成神经性中毒和深部组织病变，所以燃煤烟尘中的汞如果不能得到及时排除，将会对人类及环境造成极大的危害，因此，Hg污染严重危害人类健康和环境质量，大气中汞污染也以成为大气污染中除含硫氧化物和含氮氧化物等污染外的最受人关注的环境问题。2005年3月15日，美国环保署颁布了汞排放控制标准(CAMR-Clean Air MercuryRule)，美国成为世界上首个针对燃煤电站汞排放实施限制标准的国家，这是世界汞污染控制道路上走出的重要一步。我国环境保护部和国家质量监督检验检疫总局于2011年7月29日联合发布了新修订的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)，新标准自2012年1月1日起开始实施。新标准要求脱汞限制要从2012年后新投产的机组扩大到了全部机组。

在目前的大气中汞污染控制技术中，活性炭吸附是最广泛使用的技术。但由于常规活性炭的汞吸附能力很弱，不能达到治理大气中汞污染的要求，因此，增加活性炭的汞吸附能力，开发高效的烟气汞活性炭，已成为国内外众多研究单位的研究对象。

在以往的研究中，主要采取负载硫或浸渍硫化钠或二氯化硫等含硫化合物的方法来提高活性炭的脱汞能力，并取得了显著进展，而且有的已生产出了产品进行销售。但它们仍处在价格较高的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种价格低廉、制备工艺简单安全、能够在含汞烟气高温工况下高效脱除烟气中汞元素的烟气脱汞活性炭的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的思路是利用高硫石油焦的高硫含量，并结合一些硫化盐在高温下可以作为制备活性炭的活化剂使用，从而制备出了价格低廉的优质脱汞活性炭，同时也可以解决以往载硫脱汞活性炭在应用过程中由于含汞气体的温度过高而导致的单质硫易挥发逸出的关键问题，大大拓展烟气脱汞活性炭的应用场合。

本发明采用的具体技术方案为：

一种烟气脱汞活性炭的制备方法，将高硫石油焦粉碎，和活化剂的水溶液混合，控制高硫石油焦与活化剂的质量比为1∶0.1～0.5，浸泡2～8小时，过滤除去液体后放入活化炉内，在1～5℃/min的升温速度下，通入惰性气体，升温到600～1000℃，再热处理1～2h，冷却后制得烟气脱汞活性炭。

其中，所述的高硫石油焦，其硫含量为4～15wt％。

其中，所述的高硫石油焦粉碎至2～200目，优选80～200目。

其中，所述的活化剂为Na₂S或(NH₄)₂S或K₂S。

其中，所述的活化剂的水溶液中，活化剂的浓度为20～60wt％。

其中，所述的惰性气体为氮气或氦气。

其中，优选升温到700～850℃，再热处理1～2h。

发明原理：高含硫石油焦中所含有的主要为化合态的硫，它们经过热处理后转变为不同形态的硫，其转变的主要趋势是由于炭的还原性，化合态的硫将向单质硫转变或更低价态的硫，它们能够和金属单质汞发生化学吸附，从而大大提高焦炭的脱汞能力。但由于石油焦的孔隙很少，因此，大大限制了石油焦直接作为脱汞炭的应用。因此，提高石油焦中的孔隙率是制备石油焦脱汞炭的关键因素之一。如果采用常规的水蒸气或二氧化碳活化方法，这些活化剂在高温下具有强的氧化性，将是石油焦中的硫氧化生成硫的氧化物而损失掉，即使没有生成硫的氧化物，也可能生成高价的硫，而不利于汞的化学吸附。因此，发明人利用硫化物在高温下能够氧化炭(主要是由于炭对金属离子的还原引起)而产生孔，同时有不会氧化硫，从而使石油焦中保持较高的硫含量，制得脱汞活性炭。

有益效果：本发明巧妙利用了高硫石油焦的高含硫量和含硫无机盐的高温活化作用，成功地解决了以往载入和浸入方法制备脱汞活性炭在应用过程中由于含汞气体的温度过高而导致的单质硫易挥发逸出的关键问题，大大拓展了烟气脱汞活性炭的应用场合。本发明制得的烟气脱汞活性炭原料易得，成本低廉脱汞效率高，特别适用于燃煤电厂烟气温度高的工况下使用。

具体实施方式