[发明专利]用于降低HCl和/或和硫氧化物排放的方法、设备、组合物和系统

说明书

本申请要求2013年2月27日提交的美国临时专利申请61/769,819的优先权，并将该申请的公开内容全部并入本文中。

发明领域

本发明涉及通过使用一组高度有效的化学品降低氯化氢(HCl)和硫氧化物(SO_x)，特别是SO₂和HCl的排放，所述化学品先前由发明人描述为待与吸收剂组合使用的吸收剂掺杂剂。参见例如美国临时专利申请61/618,233(2012年3月30日提交)和61/641,055(2012年5月1日提交)中的描述。通过引用将这些现有申请的公开内容全部并入本文中。

惊讶地发现一组非吸收剂化学品可有效用于HCl和SO₂降低，甚至是在不存在吸收剂材料下。该发现在HCl和SO₂已经被认为具有加工困难以及为有害排放的方法中具有显著启发意义。

发明背景

盐酸和硫氧化物的排放对燃烧装置运行者和监管者提出挑战，因为酸雨的有害影响变得明了了。这些材料最近已经得到了规章和技术推动。

作为酸材料，本领域通常使用含碱或碱土的吸收剂控制它们。使用了多种湿和干洗涤和吸收剂注射技术，但洗涤技术通常要求安装大且昂贵主要设备并增加需要加工的明显固体。

由于空间的缺乏和在未来退役日期方面的不确定性，许多老式工厂不愿意安装大主要设备。干吸收剂注射提供对湿和干洗涤器的较低资金替代物，但增加了必须回收和处置的固体。

含钙吸收剂通常在俘获SO₂和HCl方面比钠基吸收剂更无效，且钙基吸收剂是高耐受性的。正因如此，通常必须使用大量吸收剂以符合HCl和SO₂排放限制，且含钙吸收剂的耐受性性质可能负面地影响用于除去颗粒物的静电除尘器(precipitator)的操作。负面地影响静电除尘可能导致提高的颗粒物排放和违背颗粒物排放限制。

将含钠吸收剂注射进入导管中可以以对静电除尘最小的影响有效降低HCl和SO₂。然而，含钠吸收剂难以处置(例如吸湿)，可能毁灭飞灰用于生产混凝土的能力，并提高重金属在飞灰池中的溶解度，最终导致重金属(例如砷和硒)可沥滤到环境中。

因此，目前需要可通过使用非吸收剂材料而降低来自燃烧气流的HCl和/或SO₂排放的方法。尤其有用的是该组合物为分子反应物的形式(与固体吸收剂相反)，其可将HCl的氯含量化学转化成可容易通过滤布、静电除尘器或类似固体回收设备从系统中除去的稳定化学形式。

发明概述

本发明提供了这样的方法、设备、组合物和系统，其通过使得能够以质量载荷的最小提高降低HCl和/或SO_x排放而对空气质量具有非常积极的影响。本发明可用作对现有燃烧器的翻新解决方法，并且可用于新燃烧器的设计中。应当理解术语“组合物”包括化合物和络合物，并且不意指区分键类型，例如“强键”如共价或离子键，和“弱键”如偶极子-偶极子相互作用、色散力和氢键。

一方面，本发明提供一种方法，所述方法包括：在指定引入区中在有效用于HCl和/或SO_x排放控制的条件下将含铜氯化物处理剂(CBCR)组合物以含水形式引入以与燃烧气体接触；和在足够的反应时间后将气体从指定区中排出以降低气体中的HCl和/或SO_x浓度。

在一个优选方面中，CBCR包含选自如下的铜组合物：乙酸铜铵、二乙酸铜二铵、三乙酸铜铵、乙酸铜三铵、乙酸铜一水合物、乙酰丙酮酸铜(copperacetylacetonate)(及其水合物)、柠檬酸铜(及其水合物，例如2.5水合物(hemipentahydrate))、甲酸铜(及其水合物)、硝酸铜(及其水合物)、2,4-戊二酮合铜(2,4-pentadionate)(及其水合物)、硫酸铜(及其水合物)、葡糖酸铜(及其水合物)、脂肪酸的铜皂和这些中任何物质的混合物。从另一观点看，CBCR可以选自由式Cu(NH₃)_x(OCOCH₃)_y定义的组合物，其中x为0-4的整数，y为0-2的整数，且x+y等于或大于1。

另一方面，引入铜组合物以降低HCl，且方法需要以下步骤：监控在指定区以前和在指定区以后燃烧气体的HCl浓度，其中温度为小于1000°F、优选约250°至约900°F。