用于减少汞排放的系统和方法
【专利说明】用于减少汞排放的系统和方法
[0001]本申请是题为“用于减少汞排放的系统和方法”的第201080025058.1号发明专利申请的分案申请。原申请对应国际申请PCT/US2010/033830，申请日为2010年月6日，优先权日为2009年5月8日。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求2009年5月8日提交的美国临时申请N0.61/176，564的优先权，所述申请以引用方式全文并入本文。
【背景技术】
[0004]当包含汞的材料燃烧时，例如在工业燃烧工艺过程中，汞会挥发并且通常被排放到大气中。最近的评估表明单单美国的发电厂每年就将大约50吨的汞排放到大气中。在燃烧过程中可以形成多种形式的挥发性汞。挥发性的元素汞Hg。以及氧化的汞通常存在于由含汞材料燃烧所产生的烟中。元素汞蒸气具有几年的大气寿命，并且在大气中最终氧化并沉积到陆地及水中之前会穿越全球。相反，氧化的汞具有相对短的大气寿命，并将随着雨凝结到水体中，或者可以沉积在植物上并随后洗涤到水体中。
[0005]一旦汞最终沉积到水中并固定在浅湖和海洋的动植物中，还原硫的微生物体便可以将汞转化为极为有毒的且生物聚集有机形式的汞(甲基汞)。甲基汞往往会聚集在鱼中并且可以聚集在吃鱼的人类中，从而潜在地导致多种健康问题(包括学习障碍、心血管疾病、自身免疫紊乱)，并且可以导致feti中的发展问题。甲基汞的毒性与多种因素有关，包括其具有高反应性以及在活有机体中的半衰期较长，其半衰期在鱼中可以长达72天，在人类中可以长达50天。目前为止对汞的调节集中于烟囱产生的蒸汽相汞的总排放(不管其形式如何)及汞在流出的废水中的总浓度。
[0006]存在多种方法用于减少工业过程中烟气产生的汞的排放。通常，这些方法涉及首先使汞氧化从而形成HgCl2，这是由于元素汞不易于由烟气中捕获。传统的污染控制装置(例如湿式洗涤器和选择性催化还原(SCR)单元)还有助于氧化和捕获汞，其中所述的装置被设计成在SOJP NO离开烟气烟囱以前SO 2被捕获并且NO被破坏。但是，即使氧化的汞被捕获，它们可以至少部分再次离开污染控制装置而返回到烟气中并由烟囱释放。
[0007]用于将少烟气中汞排放的其他方法涉及使用添加剂。用于减少燃煤发电厂的汞排放的一种方法(例如)涉及在燃烧前将溴化物盐直接放置在煤上。接着，当煤在熔炉中燃烧时，溴化物盐在高温下挥发从而形成更有效力的氧化剂。然而，将溴化物盐直接加入到煤上可以在它们到达烟气中需要它们对汞进行氧化的位置之前，导致锅炉管损耗以及熔炉、传送通道以及管道系统中的其他元件表面被腐蚀。此外，一些所需的溴气在它们到达需要它们对汞进行氧化的位点之前在副反应中被消耗。
[0008]因此，需要用于减少由工业过程所产生的汞排放的经改善的方法。这种需要以及其他的一些需要可以通过本发明而得到满足。
[0009]发明概述
[0010]本文描述了用于减少得自于烟气的汞排放的方法。通常，所述的方法涉及提供相对惰性的卤化物盐，将该卤化物盐转化为酰基卤，以及将该酰基卤转化为可以注入到过程流中的分子卤素。然后，烟气中的汞被分子卤素氧化，并由过程流中除去，由此防止汞被排放到大气中。此外，本文还描述了用于实施所公开的方法的系统。此外，本文还描述了用于制备溴的经改善的方法，其中氢溴酸由溴化物盐形成，并且氢溴酸随后被氧化成溴。
[0011]本发明的优点在以下说明书中部分列出，并且部分优点通过本说明书而变得显而易见，或者可以通过实施下文所述的方法而学习。通过所附权利要求书中具体指出的要素以及组合可以实现并获得下文所述的优点。应该理解的是之前的一般描述以及下文的详细描述仅仅是示例性和说明性的，并非限定性的。
[0012]附图简述
[0013]图1为在实施例1所述的过程条件下CaBr2形成Br 2的转化率％的图。
[0014]图2为所公开的系统的实例。
[0015]图3为所公开的系统的另一个实例。
[0016]发明详述
[0017]在公开和描述本发明的化合物、组合物、复合物、制品、装置、方法或用途之前，应该理解的是下文所述的方面并非局限于具体的化合物、组合物、复合物、制品、装置、方法或用途，它们当然是可以变化的。此外，还应该理解的是本文所用的术语仅仅是为了描述具体的方面，并不意于进行限定。
[0018]在本说明书以及以下的权利要求书中，参见多个术语，这些术语被定义为具有以下含义:
[0019]在整个说明书中，除非另作说明，否则词语单数形式的“包含”或者诸如复数形式的“包含”或动名词形式的“包含”之类的变体都可以被理解为涵盖了所述的整数或步骤或者一组整数或步骤，但是并非排除了任何其他的整数或步骤或者一组整数或步骤。
[0020]必须注意的是，如在说明书及所附的权利要求书中所用，单数形式的“一个”、“一种”和“所述”包含多种指示对象，除非上下文中清楚地指定其他的含义。因此，例如涉及“分子卤素”时包含两种或多种此类分子卤素的混合物等。
[0021]“可任选的”或者“可任选地”是指其后描述的事件或环境可以发生或者可以不发生，并且所述的描述包括其中所述的事件或环境发生的情况以及所述的事件或环境不发生的情况。
[0022]范围在本文中可以表达为从“大约”一个具体的值和/或至“大约”另一个具体的值。当表达此类范围时，另一个方面包括从一个具体的值和/或至其他具体的值。相似地，当多个值通过使用先行词“大约”表达为近似值时，可以理解为具体的值形成了另一个方面。可以进一步理解为各个范围的端点显然与其他端点相关并且不依赖于其他端点。
[0023]本文公开了可以用于所公开的方法和组合物、可以与所公开的方法和组合物联合使用、可以在所公开的方法和组合物的制备中使用的、或者作为所公开的方法和组合物的产物的化合物、组合物和成分。这些以及其他材料在本文中公开，并且可以理解为当这些材料的组合、子集、相互作用、群组等被公开时，尽管这些化合物的各个不同的单个及共同的组合和排列的具体参照可能并未明确公开，但是各个具体参照都被特定考虑并在本文中描述。例如，如果公开并讨论大量不同的聚合物和试剂，则聚合物和试剂的彼此组合和排列都被特定考虑，除非特定地作出相反的说明。因此，如果公开一类分子A、B和C，并且公开一类分子D、E和F以及组合分子A-D的实例，则即使并未单独描述各个组合分子，那么各个组合分子也都被单独及共同考虑。因此，在这种实例中，组合A-E，A-F, B-D, B-E, B-F, C-D, C-E,和C-F中的每个都被特定地考虑，并且都应该被认为通过公开A、B和C ;D、E和F ;以及实例组合A-D进行说明。同样，这些分子的任何子集或组合也都被特定考虑并公开。因此，例如A-E, B-F和C-E的子集都被特定考虑，并且应该被认为通过公开A、B和C ;D、E和F ；以及实例组合A-D进行说明。本概念适用于本公开的所有方面，包括但不限于在制备和使用所公开的组合物的方法中的步骤。因此，如果存在多个可以实施的其他步骤，则应该理解的是可以使用所公开方法的任何特定的方法或者这些方面的组合来实施这些其他步骤的每个步骤，并且每个此类的组合都被特定地考虑而且应该被认为进行了说明。
[0024]如本文所用，“注入”是指其中将分子卤素加入到烟气中的步骤。通常，注入分子卤素涉