[发明专利]耐自燃性热活化的碳

说明书

技术领域

本发明涉及耐自燃性热活化的纤维素-基碳及其制备方法。此外，本发 明涉及使用这种耐自燃性碳从烟道气中除去危险物质。

背景技术

期望和必须的是减少工业烟道气的危险物质含量。危险物质可对于公 众健康和环境造成有害的影响。工业界和政府已经努力使用发展的良好的 方法来减少这些物质的排放。特别关注于燃煤炉的烟道气，例如发电厂中 发现的那些。但是有更多事情要来处理。危险物质包括颗粒，例如飞灰、 酸性气体如Sox、NOx、二恶英、呋喃、重金属等。

用于减轻危险物质的排放的方法取决于危险物质的性质、寻求的最小 排放水平、每单位时间待处理的排放气体的体积、以及降低方法的成本。 一些危险物质通过机械方式使它们从气态流出物中除去，例如使用静电除 尘器(ESP)、织物过滤器(FF)或湿式除尘器来捕获和除去。其他物质不使它 们直接机械除去。

考虑到从气流中直接机械除去任何特定气态组分是有困难的，气态流 出物中存在的危险气态物质展现出吸引人的挑战。然而，已知工业实践通 过下列方式从气态流出物中除去危险气态组分：使微细颗粒吸附物均匀地 分散在流出物中，以在飞行中接触和捕获靶气态组分。这在下列步骤之后： 通过ESP、FF或湿式除尘器来从流出物蒸汽中使吸附剂和其被吸附物机械 除去。高效吸附剂是碳，例如纤维素-基碳、粉末活性炭(PAC)等。PAC例 如可在使用或不使用改性的条件下来使用。改性的PAC可通过增强吸附效 果来增强靶危险物质的捕获。PAC改性示例于US 4,427,630；US 5,179,058； US 6,514,907；US 6,953,494；US 2001/0002387；US 2006/0051270和US 2007/0234902。纤维素-基碳包括但不限于衍生自木材材料、椰子壳材料或 其他蔬菜材料的碳。

在工业应用中使用纤维素-基碳的问题在于它们不可靠的热稳定性，即 缺乏保证它们是耐自燃的。当纤维素-基碳用于处理暖或热的气态流出物时 或当包装或收集为大量时，自燃是特别成问题的。例如，当下列情况时遇 到大批PAC：(i)PAC被包装时，例如在超级麻袋中；或(ii)当在FF单元中 形成为过滤器滤饼时或在和ESP、TOXECON单元与集尘室有关的料槽或 贮煤槽中收集时。自燃源自碳的未减轻的氧化，并且可导致其阴燃或燃烧。 自燃通过温暖或加热碳而加剧，当用于处理燃煤炉流出物时可能是这样的 情况。如果氧气(空气)不否认是氧化位点或如果该位点未被冷却，来自初 始氧化的热量将传播直到碳阴燃或点燃。这种点燃可以是灾难性的。公用 厂关于自燃特别敏感，因为流出物线内的阴燃或燃烧可引起工厂关闭，并 且对服务的客户造成普遍的后果。

对于PAC热稳定性的另外的信息可发现于US 6,843,831，“Process for  the Purification of Flue Gas”。一些碳比其他碳更加耐自燃。在US，煤-衍生 的PAC的使用是实用烟道气处理的工业标准，部分是由于煤-衍生的PAC 的良好的热稳定性。

如果纤维素-基碳(包括纤维素-基PAC)可以被改性以更加热稳定，使得 从业者可以享受到纤维素-基碳的优异的吸附质量的益处，这将是有利的。

发明概述