CN104315524A - 一种碳纤维低温碳化废气处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种碳纤维低温碳化废气处理方法，设有低温炉，在低温炉顶部的不同温度段分别设有排气口，排气口通过连接管与设在低温炉上方的废气收集仓相连，废气收集仓通过排气管与焚烧炉进气口连通，所述低温炉和废气收集仓上均设有保温层；所述焚烧炉设有焚烧室，焚烧室的顶部设有排烟管道，焚烧室四周外壁上缠绕有惰性气体换热管和水换热管，惰性气体换热管和水换热管外包裹有保温层，惰性气体换热管的进出口端与低温炉惰性气封层相连，所述水换热管的进出口端与设在焚烧炉外的加热水箱相连。本发明根据不同温段的气体类型，分段近距离收集焚烧，避免废气远距离收集焚烧，混合气形成焦油堵塞排烟管道，影响焚烧甚至造成碳丝污染。

Description

一种碳纤维低温碳化废气处理方法
技术领域
本发明涉及一种废气处理方法，特别是一种碳纤维低温碳化废气处理方法。
背景技术
PAN基碳纤维在经过预氧化阶段的分子内环化和分子间交联后，PAN基的线型大分子链发生大的交联同时氧含量增加到10%左右，分子结构也转化为耐热的梯形结构。在低温碳化阶段中，在惰性气体的保护下PAN预氧丝中的直链状分子和预氧化所形成的环化分子进一步交联、环化及缩聚，以除去其中的非碳原子（H、O、N），使形成的环化和芳香结构向二维芳香族稠环层面结构转变，分子间发生脱水、脱氢以及主链、侧链和末端基分解，释放出HCN、NH3、CO、CO2、H2、N2和H2O等。低温碳化是目前国内碳纤维生产过程中的关键技术之一，这个阶段预氧丝失重40%-45%，失重部分以HCN、NH3、CO、CO2、H2、N2和水蒸气的混合高温气体形式释放，这些混合气高温气体剧毒高污染，必须进行综合处理之后才可以排空。对它们的收集、排放、处理会直接或间接地影响碳纤维的质量，严重的影响其工业化进程。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种方法简单，可近距离收集、自主焚烧和热能循环利用的碳纤维低温碳化废气处理方法。
本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的，本发明是一种碳纤维低温碳化废气处理方法，其特点是，设有低温炉，在低温炉顶部的350℃-450℃、550℃-650℃、和750℃-850℃三个温度段分别设有排气口，排气口通过连接管与设在低温炉上方的废气收集仓相连，废气收集仓通过排气管与焚烧炉进气口连通，所述低温炉和废气收集仓上均设有保温层；所述焚烧炉设有焚烧室，焚烧室的顶部设有排烟管道，焚烧室四周外壁上缠绕有惰性气体换热管和水换热管，惰性气体换热管和水换热管外包裹有保温层，惰性气体换热管的进出口端与低温炉惰性气封层相连，所述水换热管的进出口端与设在焚烧炉外的加热水箱相连。
以上所述的本发明碳纤维低温碳化废气处理方法技术方案中：所述惰性气体换热管的进气端上装有惰性气体流量计。
以上所述的本发明碳纤维低温碳化废气处理方法技术方案中：所述排烟管道通过炉内压力控制风机与废气处理装置相连。
以上所述的本发明碳纤维低温碳化废气处理方法技术方案中：所述加热水箱通过循环管路与上浆槽加热夹层相接，循环管路上设有循环水泵。
与现有技术相比，本发明对碳纤维低温碳化产生的废气进行集中收集，收集时根据低温炉中不同温段的气体类型，分段近距离收集到废气收集仓中，然后将混合气体输送到焚烧炉内进行自主燃烧，可以避免远距离对废气进行收集焚烧，混合气形成焦油堵塞排烟管道，影响焚烧甚至造成碳丝污染。焚烧产生的热能通过热交换器用于对低温炉惰性气封层气封的预热和上浆槽加热夹层中水加热，进而达到节能环保的效果，并且使用成本低，效率高。
附图说明
图1为本发明的一种结构示意图。
具体实施方式
以下进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。
一种碳纤维低温碳化废气处理方法，参考图1，设有低温炉1，在低温炉1顶部的350℃-450℃、550℃-650℃、和750℃-850℃三个温度段分别设有排气口，排气口通过连接管与设在低温炉1上方的废气收集仓2相连，废气收集仓2通过排气管与焚烧炉3进气口连通，所述低温炉1和废气收集仓2上均设有保温层，可以防止生产的混合气体凝固。所述焚烧炉3设有焚烧室，焚烧室的顶部设有排烟管道，排烟管道通过炉内压力控制风机6与废气处理装置7相连，将产生的废气进行处理后再排放，防止污染环境。焚烧室四周外壁上缠绕有惰性气体换热管4和水换热管5，惰性气体换热管4和水换热管5外包裹有保温层，惰性气体换热管4的进出口端与低温炉惰性气封层相连，所述惰性气体换热管4的进气端上装有惰性气体流量计，惰性气体流量计通过法兰与换热管道相连。所述水换热管5的进出口端与设在焚烧炉外的加热水箱8相连，所述加热水箱8通过循环管路与上浆槽加热夹层10相接，循环管路上设有循环水泵9。上浆槽加热夹层10中装有水，可以给上浆剂进行热交换加热。
低温炉1顶部的三个温度段分别优选为400℃、600℃、800℃。低温炉1中的碳纤维丝在低温碳化过程中产生的气体，通过炉顶不同温度段的排气口进入到废气收集仓2中收集。废气收集仓2的两侧设有排气管，通过排气管输送至焚烧炉中进行自主燃烧。焚烧炉外壁上缠绕的惰性气体换热管4和水换热管5经过换热后，分别给低温炉惰性气封气体和上浆槽加热夹层10中的水进行加热。实现了近距离收集、自主焚烧和焚烧热能的再利用。

Claims (4)

1.一种碳纤维低温碳化废气处理方法，其特征在于，设有低温炉，在低温炉顶部的350℃-450℃、550℃-650℃、和750℃-850℃三个温度段分别设有排气口，排气口通过连接管与设在低温炉上方的废气收集仓相连，废气收集仓通过排气管与焚烧炉进气口连通，所述低温炉和废气收集仓上均设有保温层；所述焚烧炉设有焚烧室，焚烧室的顶部设有排烟管道，焚烧室四周外壁上缠绕有惰性气体换热管和水换热管，惰性气体换热管和水换热管外包裹有保温层，惰性气体换热管的进出口端与低温炉惰性气封层相连，所述水换热管的进出口端与设在焚烧炉外的加热水箱相连。
2.根据权利要求1所述的碳纤维低温碳化废气处理方法，其特征在于：所述惰性气体换热管的进气端上装有惰性气体流量计。
3.根据权利要求1所述的碳纤维低温碳化废气处理方法，其特征在于：所述排烟管道通过炉内压力控制风机与废气处理装置相连。
4.根据权利要求1所述的碳纤维低温碳化废气处理方法，其特征在于：所述加热水箱通过循环管路与上浆槽加热夹层相接，循环管路上设有循环水泵。
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