使用热气制备活性炭制造技术

一种使用含氧燃料、富含样的空气燃料或空气燃料燃烧器预热到较高温度的气体混合物用于对含碳进料进行脱挥发份作用和部分氧化，由此产生可以用于使用活性炭的装置中的活性残余炭。热气和颗粒状含碳进料的使用可使装置最小化，由此使活性炭可以在使用位置或附近进行制备，例如在用于降低来自废气流的汞排放物的电站锅炉处或其附近制备活性炭。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
置的方法和系统。
技术介绍
活性炭是在用于从气流或液流中去除污染物的工业工艺中广泛使用的吸附剂。例如，研究了通过将粉末活性炭(PAC)注入到微粒控制 装置废气上游以从废气中去除污染物的方法来满足目前需要解决的化 石燃料燃烧发电装置的汞排放限制的尝试。从来自燃烧工艺的废气流中去除汞是人们非常关心的。汞对人体的 毒性是长期已知的。在1950's在Minamata, Japan发生过汞暴露的破坏 性影响的实例，其中乙醛制备的有机汞副产物被排放到当地海湾，被鱼 吸收并代谢。通过食用该海湾的鱼，报道了当地居民广泛的神经系统损 害和出生缺陷。用于各种燃烧工艺的煤通常包含约O.l ppm的汞。仅在美国，每年 有50吨的汞作为烟道气中的蒸汽被排放。经过化学和生物处理，这种 汞可以被千倍浓缩到鱼中，由此以有害的水平进入人类的食物供应中。 在2000年12月，Environmental Protection Agency ( EPA )估夂出了需要 控制从煤燃烧发电装置中排放的汞的规章决定。然而，使用吸附剂的障碍是制备PAC并将其运输到最终使用位置 的高昂费用。PAC通常是由最初具有吸附性质的含碳原料(例如煤、木 材、生物质材料、坚果壳(例如胡桃壳、棕榈壳)或坚果外壳(例如椰 子))制备的。通过耗费能源和资金的工艺使该含碳原料转化为表现出 更高吸附性质的PAC材料，该工艺包括将该进料在回转窑中热解，用 活化介质(例如蒸汽)使该碳活化，将形成的活性炭研磨或粉碎。然后 必须将该活性炭原料输送到其最终使用位置，例如煤燃烧电厂。对在最终使用位置附近制备PAC进行了一些尝试。例如，在专利 文献中讨论了使用燃烧工艺制备用于汞控制的活性炭。Chang等的美国专利号6,451 ，094讨论了原位将进料注入热废气中并使该进料活化。Teller等的美国专利号6,595,147涉及添加含碳的炭到废气中，同时 其仍在温度足够高用于使该材料脱挥发份作用原位形成活性炭的资源 回收单元中。还尝试了使用飞灰中发现的碳来从煤燃烧工艺中的废气中捕获 汞。Knowles在美国专利号5,787,823提出了一种方法，其中将含碳的飞 灰捕获在常规的颗粒控制装置(PCD)的气旋上游。然后将该捕获的材 料注入到管子中捕获汞。Hwang等的美国专利号6,027,551教导了将来 自在常规PCD中捕获的飞灰的碳分离出来并将该富含碳的部分作为汞 吸附剂注入。Pennline等的美国专利号6,521,021 Bl教导了从锅炉的燃烧区中去 除部分氧化的煤，将该煤分离出并进一步作为汞吸附剂注入到下游中。Lamer等(美国专利号6,776，888 B2 )建议控制燃烧工艺，以控制 NOx排放和天然飞灰去除汞的性能。假定正常的锅炉操作的约束和天然残余碳的活性随着其运动通过 锅炉逐渐降低的情况，活性炭的单独制备过程可以提供更好的机会来制 备具有适用于所需和特定用于最终用途的性质的活性炭。因此适于提供 用于原位制备适用于广泛工艺的活性炭由此提高获悉更南谈制备使用 的费用和效率的系统和方法。专利技术简述本专利技术提供了足够灵活和有效使得该制备可以发生在活性炭的最 终使用位置或其附近的用于制备活性炭的方法和系统。在此提供的该方 法和系统也可以用于其它il置中。例如，本专利技术可以用于制备如上所述 的活性炭并适用多种公用设施的中心装置中。在另一实施方式中，本发 明可以用于为其自身的装置制备活性炭并将过剩的活性炭运输到其它 位置的公用设施。这种方法和系统包括使用氧-燃料、富氧的空气燃料或空气-燃料燃 烧器对气体混合物预加热到高温，形成热气流。该热气流与含碳进料(即 含碳原料)混合并反应，其方式使得该含碳进料经过脱挥发份作用和部 分燃烧，由此制备可以应用到使用活性炭的应用中的活性残余碳。热气体和颗粒状含碳进料的使用使得该装置可以最小化，由此使该活性炭可以在使用(例如用于降低来自废气的电站锅炉的汞排放)位置 或其附近进行制备。本专利技术包括一种在最终使用位置或其附近制备活性炭的方法。将热的(优选为2000 ~ 3000°F)的氧化气流与颗粒状或粉末状含碳进料混合质的粉末状活性炭。可5选择地，、可以将惰性气体加热并用;使k料热 解。在另一可选择的方式中，通过调节氧气和燃料比，该热气流可以具 有任何所需的氧气含量或根本没有氧气(例如C02和/或H20)。其可以 具有较强的氧化性、温和的氧化性或甚至具有还原性。例如，用于对含识到这种吸附性质取决于所用的进料。本领域的技术人员也将认识到尽 管活性炭的吸附性质足以用于一些应用，但对于其它应用可能需要改变该活性炭。因此本专利技术提供了几个优点，包括但不局限于在最终使用位置或 其附近制备活性炭的能力、较低的费用和相对于大型的回转窑方法更有 效的制备活性炭的方法、可以选择使用与给定装置的主燃烧工艺中使用 的煤不同的含碳进料用于制备活性炭。因此，本专利技术提供了对于特定应 用在最终使用位置或其附近改变活性炭性质的灵活性。依照本专利技术制备的活性炭的表面积可以小于，在一些情况下明显小 于目前可购得的PAC的表面积。然而，给定此处提供的有效和灵活性 的方法，使用依照本专利技术制备的活性炭仍可以有利于总的经济性，甚至 在相对于目前可购得的PAC相比需要更多活性炭的情况下。通过用氧-燃料、富含氧的空气-燃料或空气-燃料燃烧器对气流进行 预加热产生热气混合物，来制备可以包含蒸汽、氧气或气体混合物的热 气流。来自热气的高度湍流用于快速混合该含碳进料与热气体。在本发 明的优选实施方式中，升高温度和热气体的氧气含量会导致含碳进料的 快速点燃、脱挥发份作用和部分氧化。因为显示升高温度和较高的氧气浓度都能显著提高含碳燃料的脱 挥发份作用速率，因此热氧化气体的使用会降低用于制备活性炭材料所 需的滞留时间。因此，可以使用更小的反应器来替代通常用于制备活性 炭的大型回转窑。此外，依照本工艺制备的副产物(例如CO和H2)可 以用作主锅炉的燃料或这用作再燃烧燃料。因此本专利技术提供了用于从主燃烧工艺中分离活性炭生产的方法和 系统，由此可以制备具有特定应用所需性质(例如吸附性)的活性炭。 例如且不用于限定，本专利技术可以原位(或接近最终使用)制备用于在废 气流中去除汞的粉末燃料-发电装置的活性炭。可替代地或初次之外，本 专利技术可以制备用于废水处理以去除烃、水和其它污染物地固定床设置中 定制的活性炭。本专利技术的另一优点在于在该工艺中可以使用部分氧化气 体作为有用的燃料，通过使该物质再次返回到热气燃烧器中或通过将其 在可以是或不是该工艺的一部分的锅炉中点燃。例如，气体产物可以输送到锅炉中，作为用于控制NOx的再燃烧燃料。如上所讨论的，依照本专利技术的热氧气或热气体燃烧器可以原位制备 活性炭。高温和该燃烧器实现的良好混合的结合使得可以使用相对小 型、简单的工艺装置(特别是与目前用于制备PAC的回转窑相比)制 备活性炭。而且，与通常需要单独的活化步骤的回转窑方法不同，本发 明的活性炭的活化是作为该工艺的结果而发生的。因此，本专利技术通过提高制备效率和通用性，以及使输送需要最小 化，可以显著降低用于最终用户的活性炭费冃。附图简述为了对本专利技术及其优点进行更全面的理解，将结合以下附图对以下 的专利技术详述极性参考，其中附图说明图1示出了依照本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备活性炭的方法，该方法包括：　　　　产生至少一种包含氧化剂的气流，该气流具有至少８００°Ｆ的温度；　　　　将含碳进料与该至少一种气流混合，使该含碳进料经过脱挥发份作用和部分氧化，由此产生活性炭和副产物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：LE布尔三世，CC曹，MK维斯，JLD布拉德利，
申请(专利权)人：普莱克斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]