一種用于聚丙烯腈基碳纖維生產(chǎn)的廢氣處理裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于聚丙烯腈基碳纖維生產(chǎn)的廢氣處理裝置，其包括依次連接的氧化爐、低溫碳化爐、高溫碳化爐和表面處理槽、與氧化爐連接的預(yù)熱器、與預(yù)熱器連接的焚燒爐、與焚燒爐連接的燃燒頭、與燃燒頭并聯(lián)連接的第一燃燒器和第二燃燒器、與第一燃燒器和第二燃燒器均循環(huán)連接的油箱、與燃燒頭連接的第一風機、與預(yù)熱器連接的第二風機和第三風機、與第三風機連接的噴淋吸收塔、與噴淋吸收塔循環(huán)連接的堿液池以及與噴淋吸收塔連接的煙囪和第四風機，所述低溫碳化爐和高溫碳化爐均與燃燒頭連接，所述表面處理槽與第四風機連接，本實用新型采用焚燒爐及噴淋吸收塔兩級處理廢氣，廢氣處理效果佳，還可以保證生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量。
【專利說明】一種用于聚丙烯腈基碳纖維生產(chǎn)的廢氣處理裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及聚丙烯腈基碳纖維生產(chǎn)領(lǐng)域，更具體地涉及一種用于聚丙烯腈基碳纖維生產(chǎn)的廢氣處理裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]聚丙烯腈(PAN)基碳纖維的生產(chǎn)工藝流程如下:將聚丙烯腈原絲放置在退絲架上，然后送入氧化爐通入熱空氣進行不燃化處理，制得預(yù)氧絲。再連續(xù)通過低溫碳化爐和高溫碳化爐進行碳化處理制得碳纖維，碳化處理過程是在氮氣保護、絕氧狀態(tài)下進行。出氧化爐和碳化爐的氣體進入焚燒爐處理，制得的碳纖維則進入表面處理系統(tǒng)。表面處理系統(tǒng)由表面處理槽、水清洗槽、干燥器組成，表面處理采用陽極電解氧化法，電解質(zhì)采用含量為5%的碳酸氫銨溶液，碳酸氫銨溶液易分解產(chǎn)生NH3和C02。碳纖維表面通過氧化引入了含氧官能團，使碳纖維表面官能團發(fā)生變化。經(jīng)表面處理后的碳纖維用水進行清洗，烘出水分送至上膠系統(tǒng)。先進行上膠、再通過干燥去除水分，最后通過絡(luò)筒機卷繞制成產(chǎn)品。
[0003]預(yù)氧化絲(俗稱預(yù)氧絲)在惰性氣體保護下，在800?1500°C范圍內(nèi)發(fā)生碳化反應(yīng)。纖維中的非碳原子如Ν、Η、0等元素被裂解出去，預(yù)氧化時形成的梯形大分子發(fā)生交聯(lián)，轉(zhuǎn)變?yōu)槌憝h(huán)狀結(jié)構(gòu)。纖維中的含碳量從60%提高到92%以上。碳化時保護氣體采用高純度氮氣(含量為99.99?99.999%)。碳化過程中，低溫時(600°C以下)，氫主要以HCN、NH3、H20和CH4的形式從纖維中分離出來，氮主要以HCN、NH3的形式從纖維中分離出來。高溫時(600°C以上)，氫主要以HCN、CH4分離出來，氮主要以HCN和氮氣的形式分離出來。氧在700°C時以H2O, CO2和CO的形式分離出來。這些熱解產(chǎn)物應(yīng)及時排除，否則粘附在纖維上造成表面缺陷，甚至造成纖維斷裂。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的是提供一種有效處理廢氣且保證碳纖維質(zhì)量的用于聚丙烯腈基碳纖維生產(chǎn)的廢氣處理裝置。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種技術(shù)方案:一種用于聚丙烯腈基碳纖維生產(chǎn)的廢氣處理裝置，其包括依次連接的氧化爐、低溫碳化爐、高溫碳化爐和表面處理槽、與氧化爐連接的預(yù)熱器、與預(yù)熱器連接的焚燒爐、與焚燒爐連接的燃燒頭、與燃燒頭并聯(lián)連接的第一燃燒器和第二燃燒器、與第一燃燒器和第二燃燒器均循環(huán)連接的油箱、與燃燒頭連接的第一風機、與預(yù)熱器連接的第二風機和第三風機、與第三風機連接的噴淋吸收塔、與噴淋吸收塔循環(huán)連接的堿液池以及與噴淋吸收塔連接的煙囪和第四風機，所述低溫碳化爐和高溫碳化爐均與燃燒頭連接，所述表面處理槽與第四風機連接。
[0006]所述第一燃燒器和第二燃燒器與油箱之間設(shè)有共用的進油管和回油管，進油管上設(shè)有第一過濾器。
[0007]所述堿液池包括與噴淋吸收塔連接的第一堿液池和第二堿液池，所述第一堿液池和第二堿液池與噴淋吸收塔之間設(shè)有共用的進液管和回液管。
[0008]所述第二風機還連接有第二過濾器。
[0009]所述氧化爐包括依次連接的第一氧化爐和第二氧化爐，所述第二氧化爐與低溫碳化爐連接；所述預(yù)熱器包括依次連接的第一預(yù)熱器和第二預(yù)熱器，所述第一預(yù)熱器與焚燒爐連接；所述第一氧化爐和第二氧化爐均與第一預(yù)熱器和第二預(yù)熱器連接。
[0010]本實用新型通過廢氣處理裝置還包括與氧化爐連接的預(yù)熱器、與預(yù)熱器連接的焚燒爐、與焚燒爐連接的燃燒頭、與燃燒頭并聯(lián)連接的第一燃燒器和第二燃燒器、與第一燃燒器和第二燃燒器均循環(huán)連接的油箱、與燃燒頭連接的第一風機、與預(yù)熱器連接的第二風機和第三風機、與第三風機連接的噴淋吸收塔、與噴淋吸收塔循環(huán)連接的堿液池以及與噴淋吸收塔連接的煙?和第四風機，所述低溫碳化爐和高溫碳化爐均與燃燒頭連接，所述表面處理槽與第四風機連接，本實用新型采用焚燒爐及噴淋吸收塔兩級處理廢氣，廢氣處理效果佳，還可以保證生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型廢氣處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中:氧化爐1、低溫碳化爐2、高溫碳化爐3、表面處理槽4、預(yù)熱器5、焚燒爐6、燃燒頭7、第一燃燒器8、第二燃燒器9、油箱10、第一風機11、第二風機12、第三風機13、噴淋吸收塔14、堿液池15、煙囪16、第四風機17、第一氧化爐18、第二氧化爐19、進油管20、回油管21、第一過濾器22、第一堿液池23、第二堿液池24、進液管25、回液管26、第二過濾器27、第一預(yù)熱器28、第二預(yù)熱器29。

【具體實施方式】
[0013]如圖1所示，本實用新型揭示一種用于聚丙烯腈基碳纖維生產(chǎn)的廢氣處理裝置，其包括依次連接的氧化爐1、低溫碳化爐2、高溫碳化爐3、表面處理槽4、與氧化爐I連接的預(yù)熱器5、與預(yù)熱器5連接的焚燒爐6、與焚燒爐6連接的燃燒頭7、與燃燒頭7并聯(lián)連接的第一燃燒器8和第二燃燒器9、與第一燃燒器8和第二燃燒器9均循環(huán)連接的油箱10、與燃燒頭7連接的第一風機11、與預(yù)熱器5連接的第二風機12和第三風機13、與第三風機13連接的噴淋吸收塔14、與噴淋吸收塔14循環(huán)連接的堿液池15以及與噴淋吸收塔14連接的煙囪16和第四風機17。
[0014]所述氧化爐I包括依次連接的第一氧化爐18和第二氧化爐19。所述第二氧化爐19與低溫碳化爐2連接。聚丙烯腈(PAN)原絲送入第一氧化爐18和第二氧化爐19且通入熱空氣進行不燃化處理，即制得預(yù)氧絲。
[0015]所述低溫碳化爐2和高溫碳化爐3均與燃燒頭7連接。預(yù)氧絲再連續(xù)通過低溫碳化爐2和高溫碳化爐3進行碳化處理制得碳纖維，碳化處理過程是在氮氣保護、絕氧狀態(tài)下進行。
[0016]所述表面處理槽4與第四風機17連接。
[0017]所述第一燃燒器8和第二燃燒器9與油箱10之間設(shè)有共用的進油管20和回油管21。進油管20上設(shè)有第一過濾器22。
[0018]所述堿液池15包括與噴淋吸收塔14連接的第一堿液池23和第二堿液池24。所述第一堿液池23和第二堿液池24與噴淋吸收塔14之間設(shè)有共用的進液管25和回液管
26。
[0019]所述第二風機12還連接有第二過濾器27。
[0020]所述預(yù)熱器5包括依次連接的第一預(yù)熱器28和第二預(yù)熱器29。所述第一預(yù)熱器28與焚燒爐6連接。所述第一氧化爐18和第二氧化爐19均與第一預(yù)熱器28和第二預(yù)熱器29連接。即第一氧化爐18和第二氧化爐19均與第一預(yù)熱器28連接；第一氧化爐18和第二氧化爐19也均與第二預(yù)熱器29連接。
[0021]本實用新型的一種用于聚丙烯腈基碳纖維生產(chǎn)的廢氣處理裝置的工藝流程:
[0022]1、預(yù)氧化工序要加入大量的熱空氣，預(yù)氧化過程是在一定的溫度下聚丙烯腈原絲在有氧存在的情況下，鏈斷裂聚合環(huán)化的過程，聚丙烯腈原絲內(nèi)有一CN基團，一CN由于是不飽和參件，有很高的活性，易發(fā)生環(huán)化聚合反應(yīng)。PAN大分子鏈側(cè)基一CN不會百分百的發(fā)生環(huán)化反應(yīng)，分子鏈中會隨機的殘留一些未環(huán)化的單元，這些單元將成為活化點，也是引起失重的原因。聚丙烯腈基纖維發(fā)生環(huán)化反應(yīng)的過程中還發(fā)生脫氫反應(yīng)。鏈斷裂過程會產(chǎn)生HCN和少量氨，由于第一氧化爐18和第二氧化爐19的溫度較低，本實用新型的廢氣處理裝置便將廢氣引入第一預(yù)熱器28和第二預(yù)熱器29進行預(yù)熱后，再進入焚燒爐6燃燒，以節(jié)省倉tfi。
[0023]2、碳化過程是在高溫下將預(yù)氧絲內(nèi)非碳元素如N、H、O等從纖維中排出，在低溫碳化區(qū)，分子間產(chǎn)生脫氫、脫O而交聯(lián)，生成碳網(wǎng)結(jié)構(gòu)，末端鏈分解放出NH3 ;預(yù)氧化過程中未環(huán)化的一CN也可產(chǎn)生分子間交聯(lián)，生成HCN氣體；在高溫碳化區(qū)，環(huán)開裂，分子間交聯(lián)，生成HCN、N2，纖維中氮含量逐步降低，排放的HCN和氨隨保護氣(氮氣)一起進入焚燒爐系進行處理。低溫碳化爐2產(chǎn)生廢氣的溫度約為500-600°C，從燃燒頭7側(cè)面進入焚燒爐6 ;高溫碳化爐3產(chǎn)生廢氣的溫度約800-900°C，從燃燒頭7正面進入焚燒爐6燃燒。焚燒爐6的溫度控制在約850°C，通過溫度控制燃燒器的功率及柴油燃燒量。第一燃燒器8和第二燃燒機9互為備用，通過油箱10的進油管20供給柴油，剩余柴油再通過回油管21回流至油箱10。當焚燒爐6中氧氣含量較低時，通過第一風機11補充適量空氣，以補充氧含量。
[0024]3、第二預(yù)熱器27通過第二風機12和第二過濾器27補充適量空氣，并預(yù)熱空氣后供給第一氧化爐18和第二氧化爐19生產(chǎn)使用，以節(jié)省能量。
[0025]4、焚燒爐6焚燒后，去除了 95%以上的HCN及焦油等，再進一步通過噴淋吸收塔14吸收剩余的HCN、NH3等易溶氣體后通過煙囪16達標排放。
[0026]5、表面處理槽4產(chǎn)生廢氣的溫度為20_50°C，因不含HCN，且溫度較低，直接引入噴淋吸收塔14吸收其中的NH3后排放。
[0027]6、噴淋吸收塔14中的堿液循環(huán)使用一段時間后，需及時更換，第一堿液池23或第二堿液池24通過進液管25向吸收塔14提供吸收液，再通過回液管26回流到相應(yīng)的堿液池中，第一堿液池23和第二堿液池24互為備用。當堿液池吸收液中HCN濃度達到一定值后，需及時更換，并將更換后的廢液委托有資質(zhì)單位進行處理。
[0028]本實用新型充分利用了原有廢氣本身的熱量，采用焚燒法，能徹底去除HCN、C0、焦油及其它碳氫化合物，再通過噴淋吸收法，能保證廢氣穩(wěn)定達標排放。比單純用噴淋吸收法節(jié)能、大大減小了廢水處理量、大大減小了不穩(wěn)定達標的風險，且HCN溶于水后,具有較大的揮發(fā)性，故對操作工人的身體健康也大有益處。
【權(quán)利要求】
1.一種用于聚丙烯腈基碳纖維生產(chǎn)的廢氣處理裝置，其包括依次連接的氧化爐、低溫碳化爐、高溫碳化爐和表面處理槽，其特征在于:所述廢氣處理裝置還包括與氧化爐連接的預(yù)熱器、與預(yù)熱器連接的焚燒爐、與焚燒爐連接的燃燒頭、與燃燒頭并聯(lián)連接的第一燃燒器和第二燃燒器、與第一燃燒器和第二燃燒器均循環(huán)連接的油箱、與燃燒頭連接的第一風機、與預(yù)熱器連接的第二風機和第三風機、與第三風機連接的噴淋吸收塔、與噴淋吸收塔循環(huán)連接的堿液池以及與噴淋吸收塔連接的煙囪和第四風機，所述低溫碳化爐和高溫碳化爐均與燃燒頭連接，所述表面處理槽與第四風機連接。
2.如權(quán)利要求1所述的廢氣處理裝置，其特征在于:所述第一燃燒器和第二燃燒器與油箱之間設(shè)有共用的進油管和回油管，進油管上設(shè)有第一過濾器。
3.如權(quán)利要求2所述的廢氣處理裝置，其特征在于:所述堿液池包括與噴淋吸收塔連接的第一堿液池和第二堿液池，所述第一堿液池和第二堿液池與噴淋吸收塔之間設(shè)有共用的進液管和回液管。
4.如權(quán)利要求3所述的廢氣處理裝置，其特征在于:所述第二風機還連接有第二過濾器。
5.如權(quán)利要求4所述的廢氣處理裝置，其特征在于:所述氧化爐包括依次連接的第一氧化爐和第二氧化爐，所述第二氧化爐與低溫碳化爐連接；所述預(yù)熱器包括依次連接的第一預(yù)熱器和第二預(yù)熱器，所述第一預(yù)熱器與焚燒爐連接；所述第一氧化爐和第二氧化爐均與第一預(yù)熱器和第二預(yù)熱器連接。
【文檔編號】F23J15/00GK203927948SQ201420271051
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日
【發(fā)明者】張文斌, 莫建紅, 利進卓, 陳城池 申請人:廣州市環(huán)境保護技術(shù)設(shè)備公司