專(zhuān)利名稱(chēng):一種制造活性碳纖維的工藝方法
本發(fā)明涉及一種制造活性碳纖維的工藝方法。
活性碳纖維是近年來(lái)世界上新興的新型吸附材料，它對(duì)許多物質(zhì)的吸附能力較顆粒狀活性碳大幾倍甚至幾十倍，由于現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的迅猛發(fā)展，在核開(kāi)采、核發(fā)電、化工、冶金及三廢污染處理方面，傳統(tǒng)的活性碳顆粒已遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿(mǎn)足工業(yè)需要，而吸附能力強(qiáng)、脫附再生相對(duì)容易的活性碳纖維已引起了工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的高度重視。
US3,849,332公開(kāi)了纖維材料在二氧化碳?xì)夥罩羞B續(xù)碳化和活化的方法，該方法采用電爐為碳化、活化裝置，其凈化氣體可由單一CO2組成，也可由CO2與含有50％以上體積的惰性氣體，如氮、氬、氦、氨，90％(V/V)以上，更可取的是與50％(V/V)以上的氣體如鹵化氫，特別是氯化氫組成，控制凈化氣的含氧量小于0.5％。其缺陷是耗電量大，凈化氣組成苛刻，生產(chǎn)能力低，生產(chǎn)綜合成本偏高。
本發(fā)明的目的是提供一種利用燃燒氣體尾氣作為碳化及活化氣體的制造活性碳纖維的工藝方法，該方法可以有效地降低能量消耗及生產(chǎn)成本，提高活性碳纖維的生產(chǎn)能力。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的采用非電爐直燒工藝，以燃燒氣體為加熱源，以燃燒氣體之尾氣作為碳化及活化過(guò)程的保護(hù)氣體，各種纖維原料，于300—600℃條件下碳化，部分經(jīng)處理后的燃?xì)馕矚膺M(jìn)入碳化室及活化室，起惰性氣體保護(hù)作用，然后在800-1200℃條件下將碳化后的纖維活化，經(jīng)酸洗、中和、水洗、烘干制作成活性碳纖維。
本發(fā)明之工藝方法因?yàn)椴捎梅请姞t直燒工藝，所以生產(chǎn)能力較大，同時(shí)，由于以燃燒氣體之尾氣循環(huán)返回碳化室及活化室作為碳化過(guò)程及活化過(guò)程之保護(hù)氣體，因而較N2保護(hù)，能量消耗可以大大下降。
本發(fā)明具體工藝方法由以下實(shí)施例及其附圖給出
圖1為根據(jù)本發(fā)明工藝方法提出的工藝流程圖。
圖2為本發(fā)明工藝過(guò)程說(shuō)明透視圖。
圖3為圖2沿縱向斷面剖視圖(局部)下面結(jié)合附圖1-3詳述本發(fā)明。
1.原料予處理各種原料(如丙烯腈、纖維素、木質(zhì)素、瀝青、粘膠棉)之纖維在80-120℃條件下烘干，至含濕率10-16％，將原料纖維投入浸漬槽，用含催化劑氯化鈷3‰-8‰、含碳化促進(jìn)劑氯化鋅8‰-20‰、含HCl3-20‰的化學(xué)藥液浸漬24-30小時(shí)，然后將原料纖維用整理機(jī)整理均勻，控制纖維氈厚度為3-8mm，將原料均勻擺放于送料車(chē)內(nèi)，送入烘干室一，于150-200℃條件下烘15-20分鐘，蒸發(fā)氣體由排氣罩①控溫排放，9為熱電偶插孔。10為防瀑水封管，11為水封之水箱。
2.碳化經(jīng)烘干予熱后的原料纖維進(jìn)入碳化室二，向碳化室內(nèi)充CO2氣體，將室內(nèi)置換至含O21％以下，升溫至300-600℃，燃燒后的尾氣經(jīng)管路2進(jìn)入尾氣凈化器A，尾氣凈化器A內(nèi)充填活性碳，該活性碳用NaOH或KOH5～10％的水溶液浸漬后烘干，控制含O21％以下，將尾氣經(jīng)管路4引入碳化室二，整個(gè)碳化過(guò)程需時(shí)為20-25分鐘，D為進(jìn)火口，F(xiàn)為除灰口，E為燃料入口，12為鼓風(fēng)口，3為引風(fēng)孔。5為孔磚砌成之兩室壁，W為充填0.3-1.5粒度焦碳粉的絕氧層。
3.活化碳化后的纖維進(jìn)入活化室三，通過(guò)高位槽B，用3‰的(NH4)2CO3噴淋纖維氈，控制溫度為800-1200℃，由管路2上行之尾氣經(jīng)尾氣凈化器A凈化后，經(jīng)管路4進(jìn)入活化室三內(nèi)，控制含O2為1％以下，活化時(shí)間為25-30分鐘，在活化過(guò)程中，由引風(fēng)孔3引風(fēng)控制室腔微負(fù)壓。H為廢氣排放煙道。7為開(kāi)關(guān)杠桿。
4.酸洗將活化后的纖維經(jīng)耐火封閉門(mén)6從除料室G內(nèi)取出，投入酸洗槽，用36％之鹽酸洗滌，控制原料纖維與鹽酸溶液之重量比為1∶10，然后將洗滌之纖維氈?jǐn)D壓至含濕率為15-20％。
5.中和將酸洗后的纖維氈用20％之NaOH中和，至pH為4-5。
6.水洗將中和后的纖維氈用清水洗滌三次，控制每次洗滌時(shí)纖維與所用洗水之重量比為1∶10。
7.烘干將水洗后的纖維氈于200-250℃條件下烘至含濕度為1-2％，即為成品。
由于本發(fā)明采用非電爐直燒工藝，并直接采用燃燒產(chǎn)生的尾氣經(jīng)處理后作為碳化及活化過(guò)程中的保護(hù)氣體，不僅可節(jié)省大量能源，而且，避免了N2等氣體的消耗，同時(shí)，制作的活性碳纖維的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)接近或超過(guò)日本同類(lèi)產(chǎn)品。
透視圖符號(hào)說(shuō)明 表示工藝過(guò)程流動(dòng)指示線(xiàn)。 表示高溫爐氣。 表示高溫火焰。
權(quán)利要求
1.一種制造活性碳纖維的工藝方法，包括原料纖維的預(yù)處理、碳化及活化，碳化及活化采用的凈化氣體含氧量低于0.5％，其特征在于采用燃燒后的尾氣作為碳化和活化的熱源，該尾氣經(jīng)凈化處理過(guò)程凈化，控制含氧量低于1％，再分別通入碳化室和活化室作為工作氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的工藝方法，其特征在于碳化過(guò)程采用的原料是粘膠棉纖維、丙烯腈纖維、纖維素纖維、木質(zhì)素纖維或?yàn)r青纖維。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的工藝方法，其特征在于凈化處理過(guò)程系采用將尾氣通過(guò)由含NaOH(或KOH)5—10％的水溶液浸漬并烘干后的活性碳充填之凈化器來(lái)完成的。
專(zhuān)利摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種制造活性碳纖維的工藝方法，具體系將各種原料纖維經(jīng)預(yù)處理、碳化、活化、酸洗、中和、水洗、烘干等工藝，制作成活性碳纖維。在碳化及活化過(guò)程中采用的保護(hù)氣體為燃燒產(chǎn)生的高溫尾氣，該尾氣需經(jīng)凈化處理，控制含氧量小于1%，由于本發(fā)明采用非電爐直燒工藝，從而可以克服電爐法生產(chǎn)能耗大的弊端，并且，尾氣的凈化利用避免了N
文檔編號(hào)C01B31/08GKCN1031394SQ90105146
公開(kāi)日1996年3月27日 申請(qǐng)日期1990年6月13日
發(fā)明者李孝忠 申請(qǐng)人:李孝忠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan