专利名称：一种利用改性废旧轮胎热解渣制备脱汞剂的方法
技术领域：
本发明涉及烟气脱汞技术，特别是一种利用改性废旧轮胎热解渣制备脱汞剂的方法。
背景技术：
我国的能源结构是以煤炭为主的，煤炭消耗量还将持续增长。据统计，目前我国发电装机容量中火电装机容量占74%以上。全世界人为排放汞大约为1000-6000t/年。研究表明亚洲是世界上最大的人为排放汞区域，对世界汞排放率超过50%。文献认为煤燃烧是最大的人为排放汞的来源之一。我国是以煤炭为主要能源的国家，燃煤成为汞排放的一个不可忽略的环境因素。燃煤烟气中的汞有三种形态单质汞(Hg°)、氧化态汞(Hg2+，如HgCl2或HgO)和颗粒态汞(Hgp)。燃煤烟气中汞主要以单质汞和氧化态汞形式存在，单质汞是其主要形式。在锅炉的高温区域，煤中的汞基本以单质汞释放出来，然后在后部的低温区域，部分汞形成了氧化态汞(HgCl2或取0)。由于颗粒态汞一般富集在飞灰表面，可以通过布袋除尘或电除尘去除大部分。烟气中占主要成分的单质汞，由于其具有高挥发性、低溶解性，传统的吸附方法能力有限。相对单质汞来说，氧化态汞容易被吸附，同时氧化态汞具有水溶性，也能在后续的湿法脱硫系统中脱除大部分。而目前外国发达国家工业上应用的除汞技术是在烟道内喷射活性炭粉末，利用活性炭对汞进行吸附，但活性炭喷射技术存在炭消耗量大，成本高的缺点。而一般的活性炭对汞主要是发生物理吸附，吸附能力有限。针对活性炭的改性，国内外有不少的文献报道，有人研究在活性炭表面负载Ce、 CiuMn等技术氧化物，提高了活性炭对单质汞的吸附能力，同时也加强了单独质汞转化为氧化汞的能力。也有研究表明，在活性炭表面添加无机盐如CaCl2、MgCl2、CoCl2、MnCl2形成各种表面化学基团，也被证明加快了活性炭表面对汞的化学吸附。负载溴可使活性炭对单质汞的吸附量显著增加，并加快对单质汞的吸附速率。但这些研究大都基于活性炭展开研究的。本发明提出利用废旧轮胎进行改性，用于吸附烟气中的汞。随着汽车行业的快速发展，废旧轮胎在我国的产量逐渐增加。废旧轮胎目前的使用方式有翻胎、制备再生胶(胶粉)以及热解的方法。其中的翻胎和制备再生胶(胶粉)只能经过有限的次数。所以热解处理废旧轮胎近年来逐渐得到重视，废旧轮胎热解处理可以得到燃料油和炭黑，但炭黑的品质差，限制了该技术的进一步工业应用。而热解渣大约占废旧轮胎的35%，属于难利用的固体渣。废旧轮胎热解渣中除了炭之外，还含有无机物质，这些无机物包括了 Zn、Fe和S 等元素。可以利用酸浸溃的方法出去部分无机物质，增加热解渣的比表面积，同时热解渣中含有的部分物质，如金属氧化物和S等，对于单质汞的氧化和吸附是有利的。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术分析，提供一种利用改性废旧轮胎热解渣制备脱汞剂的方法，该方法制备的脱汞剂，使热解渣变废为宝，比改性活性炭价格上具有优势，同时能获得很高的脱汞率，改性热解渣对汞的吸附容量达到800ug/g。本发明的技术方案一种利用改性废旧轮胎热解渣制备脱汞剂的方法，包括以下操作步骤I)将废旧轮胎热解渣进行粉碎，颗粒粒度为60-200目；2)将浓度为30-60wt%的盐酸或硫酸水溶液等体积浸入废旧轮胎热解渣中，室温下持续搅拌I小时，再在110°C下干燥48h ；3)将上述经过酸浸溃的热解渣在氮气气氛下的密封炉体内用高温水蒸汽进行活化，活化温度为800-1000°C，活化时间为1-3小时，即可制得脱汞剂。本发明的技术分析在气固多相催化反应中，气态物质被吸附在材料表面，一般来说，在同等条件下， 材料的比表面积越大，其吸附能力越强。本发明中采用废旧轮胎热解渣经过酸浸溃和高温水蒸汽活化，目的是提高其比表面积，加大对汞的吸附能力。另外从吸附原理来看，在吸附剂表面，存在着物理吸附和化学吸附的原理，物理吸附汞和材料表面的相互作用力比较低， 在稍微升高温度后就发生脱附现象，所以吸附容量相对也低点。但如果催吸附材料表面含有一些离子或官能团，能与被吸附物质发生化学反应，这样的话，汞的吸附能力和吸附容量会得到提高。之所以选择废旧轮胎热解渣为原材料，原因是废旧轮胎热解渣中含有的金属氧化物如Ze、Fe等，以及S，这些元素对汞的催化氧化和吸附是有利的。本专利利用等体积的盐酸、硫酸酸浸溃方法处理热解渣，除了溶解部分无机物增加比表面积外，同时也把盐酸中的Cl和硫酸中的S元素引入到吸附材料的表面。这些物质对于提高汞的化学吸附是有利的。高温水蒸汽活化是进一步提高材料的比表面积。综上所述，本发明提供了一种以改性热解渣的方法，先是等体积方法酸浸溃，然后再在高温水蒸汽下活化的方法。本发明的优点是制备的改性热解渣的脱汞剂，使热解渣变废为宝，比改性活性炭价格上具有优势，同时能获得很高的脱汞率，改性热解渣对汞的吸附容量达到800ug/g。
具体实施例方式下面列举一些实施例子，但不包括全部实施例I :一种利用改性废旧轮胎热解渣制备脱汞剂的方法，步骤如下I)将废旧轮胎热解渣进行粉碎，颗粒粒度为60-200目；2)将浓度为60wt%的盐酸水溶液等体积浸入废旧轮胎热解渣中，室温下持续搅拌I小时，再在110°C下干燥48h ；3)将上述经过酸浸溃的热解渣在氮气气氛下的密封炉体内用高温水蒸汽进行活化，活化温度为1000°c，活化时间为3小时，即可制得脱汞剂。检测结果表明该脱汞剂在100°C的烟气温度中，对烟气汞的吸附容量达到 800ug/g。实施例2 一种利用改性废旧轮胎热解渣制备脱汞剂的方法，步骤如下
I)将废旧轮胎热解渣进行粉碎，颗粒粒度为60-200目；2)将浓度为30wt%的盐酸水溶液等体积浸入废旧轮胎热解渣中，室温下持续搅拌I小时，再在110°C下干燥48h ；3)将上述经过酸浸溃的热解渣在氮气气氛下的密封炉体内用高温水蒸汽进行活化，活化温度为800°C，活化时间为I小时，即可制得脱汞剂。检测结果表明该脱汞剂在200°C的烟气温度中，对烟气汞的吸附容量达到 600ug/g。实施例3 一种利用改性废旧轮胎热解渣制备脱汞剂的方法，步骤如下I)将废旧轮胎热解渣进行粉碎，颗粒粒度为60-200目；2)将浓度为60wt%的硫酸水溶液等体积浸入废旧轮胎热解渣中，室温下持续搅拌I小时，再在110°C下干燥48h ；3)将上述经过酸浸溃的热解渣在氮气气氛下的密封炉体内用高温水蒸汽进行活化，活化温度为1000°c，活化时间为3小时，即可制得脱汞剂。检测结果表明该脱汞剂在100°C的烟气温度中，对烟气汞的吸附容量达到 760ug/g。实施例4 一种利用改性废旧轮胎热解渣制备脱汞剂的方法，步骤如下I)将废旧轮胎热解渣进行粉碎，颗粒粒度为60-200目；2)将浓度为30wt%的硫酸水溶液等体积浸入废旧轮胎热解渣中，室温下持续搅拌I小时，再在110°C下干燥48h ；3)将上述经过酸浸溃的热解渣在氮气气氛下的密封炉体内用高温水蒸汽进行活化，活化温度为800°C，活化时间为I小时，即可制得脱汞剂。检测结果表明该脱汞剂在200°C的烟气温度中，对烟气汞的吸附容量达到 560ug/g。
权利要求
1.一种利用改性废旧轮胎热解渣制备脱汞剂的方法，其特征在于包括以下操作步骤1)将废旧轮胎热解渣进行粉碎，颗粒粒度为60-200目；2)将浓度为30-60wt%的盐酸或硫酸水溶液等体积浸入废旧轮胎热解渣中，室温下持续搅拌I小时，再在110°C下干燥48h ；3)将上述经过酸浸溃的热解渣在氮气气氛下的密封炉体内用高温水蒸汽进行活化，活化温度为800-1000°C，活化时间为1-3小时，即可制得脱汞剂。
全文摘要
一种利用改性废旧轮胎热解渣制备脱汞剂的方法，操作如下1)将废旧轮胎热解渣进行粉碎，颗粒粒度为60-200目；2)将浓度为30-60wt%的盐酸或硫酸水溶液等体积浸入废旧轮胎热解渣中，室温下持续搅拌1小时，再在110℃下干燥48h；3)将上述经过酸浸渍的热解渣在氮气气氛下的密封炉体内用高温水蒸汽进行活化，活化温度为800-1000℃，活化时间为1-3小时，即可制得脱汞剂。本发明的优点是制备的改性热解渣的脱汞剂，使热解渣变废为宝，比改性活性炭价格上具有优势，同时能获得很高的脱汞率，改性热解渣对汞的吸附容量达到800ug/g。
文档编号B01D53/86GK102580674SQ201210039920
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月21日 优先权日2012年2月21日
发明者沈伯雄 申请人:南开大学