CN113813771A - 一种pan基碳纤维生产废气净化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PAN基碳纤维生产废气净化方法，包括将PAN基碳纤维生产废气进行预处理；将预处理后的PAN基碳纤维生产废气经废气风机通入蓄热式热力焚烧系统；将废气温度提高到800℃，在蓄热室中PAN基碳纤维生产废气中的污染物被氧化；在蓄热式热力焚烧系统充分氧化后的气体由引风机引风，经排气筒排放。本发明利用填加过滤材料的过滤器进行过滤，可以降低焦油等颗粒物的浓度，保证蓄热式热力焚烧系统正常运行。本发明利用固定式三室结构的蓄热式热力焚烧系统，热氧化去除废气中的主要成分，减少热力性氮氧化物的产生，蓄热体可以回收燃烧产生的热量来保证热氧化室温度，达到节能的效果。
Description
技术领域
本发明涉及PAN基碳纤维生产废气治理技术领域，具体的说涉及一种PAN基碳纤维生产废气净化方法。
背景技术
聚丙烯腈(PAN)基碳纤维生产废气中含有HCN、NH3、CO、焦油和有机气体等有毒有害物质，其中主要污染物是HCN、NH3，HCN是属于难处理的剧毒物质，具有很强的腐蚀性和毒性。目前，对PAN基碳纤维生产废气可采用直接燃烧法、吸收法和吸附法等技术净化处理。特别是直接燃烧法是广泛用于碳纤维生产线的处理技术。直接燃烧法是将废气中HCN、NH3、CO及烃类等可燃组分在一定的条件下通过燃烧使废气转化为CO2和H2O等。其主要缺点是经燃烧处理后的废气携带大量的热量，运行技术要求高，且有少量NOx生成。
目前，大多数PAN基碳纤维生产线配套的废气治理设施，存在很多的技术问题。如处理工艺中缺少预处理设施、燃烧设备易堵塞、余热回收难、频繁进行设备维修无法连续稳定生产等问题。
因此，提供一种解决PAN基碳纤维生产企业废气净化燃烧设备易堵塞、余热回收难、频繁进行设备维修和无法连续生产等问题的PAN基碳纤维生产废气净化方法是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种用于PAN基碳纤维生产废气净化方法，本发明方法为对含HCN、NH3、CO、焦油等成分的PAN基碳纤维生产废气进行收集，在风机的作用下，废气依次经过过滤器预处理、蓄热式热力焚烧系统(RTO)氧化，最后在引风机的作用下，通过排气筒达标排放。当蓄热式热力焚烧装置停机或出现故障时，PAN基碳纤维生产废气由紧急排放管道，在风机的作用下，进入碱液吸收塔，碱液吸收后在引风机的作用下，通过排气筒达标排放。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种PAN基碳纤维生产废气净化方法，包括以下步骤：
(1)将PAN基碳纤维生产废气进行预处理；
(2)将预处理后的PAN基碳纤维生产废气经废气风机通入蓄热式热力焚烧系统；蓄热式热力焚烧系统包括蓄热室，蓄热室采用固定式三室结构；废气从蓄热室的一室进入，在吸收了蓄热体的热量以及燃烧器补充的热量后，将废气温度提高到800℃～850℃，在蓄热室的一室中PAN基碳纤维生产废气中的污染物被氧化成CO2、H2O和NOx；经充分氧化后的气体从蓄热室的二室达标排放，并将热量释放至蓄热室的二室蓄热体；同时蓄热室的三室进行吹扫工作，清除蓄热式热力焚烧系统管道内残余未处理的废气，并将未处理的废气送回到蓄热式热力焚烧系统的废气入口端，重新处理；
(3)在蓄热式热力焚烧系统充分氧化后的气体由引风机引风，通过排气筒达标排放。
进一步，步骤(1)中所述预处理方法为将PAN基碳纤维生产废气采用过滤器进行过滤。
更进一步，所述过滤器为深层过滤器。
采用上述进一步方案的有益效果在于：废气通过深层过滤器净化废气，去除废气中的颗粒污染物，防止管道、后续RTO和吸收塔设备的结垢堵塞，满足后续RTO和吸收塔设备的正常运行。
进一步，所述深层过滤器中含有三层不同等级聚四氟乙烯过滤棉。
更进一步，所述三层不同等级过滤材料分别为初效过滤棉、中效过滤棉和高效过滤棉。
优选的，所述上海中尚滤材有限公司初效过滤棉为上海中尚滤材有限公司的G4初效过滤棉、中效过滤棉为上海中尚滤材有限公司的F7中效过滤棉、高效过滤棉为上海中尚滤材有限公司H10高效过滤棉；
采用上述进一步方案的有益效果在于：通过设置三层过滤材料，提高净化效率，有效去除烟气中的少量焦油和纤维尘。
进一步，上述方法还包括步骤(4)：
当蓄热式热力焚烧系统出现停机或出现故障时，预处理后的PAN基碳纤维生产废气由紧急排放管道，通过引风机的抽吸进入碱液吸收塔，在碱液吸收塔中废气以气液逆流方式经过填料层，废气中的污染物与喷入的吸收剂接触，发生化学反应生成盐类物质，碱液吸收后的清洁气体由引风机引风，经排气筒达标排放。
更进一步，所述废气中的污染物为HCN、NH3、CO和HCl等无机气体，甲烷等有机气体，焦油、粉尘等颗粒污染物。
采用上述进一步方案的有益效果在于：RTO出现停机或出现故障时，废气通过碱液吸收塔吸收处理，可满足紧急排放废气达标排放要求，同时不会因为设备检修而停产，保证连续稳定生产。
更进一步，所述吸收剂为质量分数为20％～35％NaOH溶液。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于:
1、本发明方法利用填加过滤材料的过滤器进行过滤，可以最大程度降低焦油等颗粒物的浓度，保证蓄热式热力焚烧系统(RTO)正常运行。
2、本发明方法利用固定式三室结构的蓄热式热力焚烧系统(RTO)，热氧化去除废气中的主要成分，燃烧温度控制在800℃～850℃，以减少热力性氮氧化物的产生，蓄热体可以回收燃烧产生的热量来保证热氧化室温度，达到节能的效果。
3、当蓄热式热力焚烧系统(RTO)停机或出现故障时，PAN基碳纤维生产废气由紧急排放管道，通入碱液吸收塔，化学吸收去除污染物。从而实现连续稳定生产和废气达标排放。
本发明还提供了所述PAN基碳纤维生产废气净化装置，包括过滤器、废气风机、蓄热式热力焚烧系统(RTO)、引风机和碱液吸收塔；所述过滤器与所述废气风机管道连接，所述废气风机的出气口与所述蓄热式热力焚烧系统(RTO)的进气口管道连接，蓄热式热力焚烧系统(RTO)的出气口与引风机管道连接；废气风机的出气口与碱液吸收塔的底端管道连接，碱液吸收塔的顶端与引风机管道连接。
蓄热式热力焚烧系统(RTO)包括热氧化室和蓄热室，蓄热室采用固定式三室结构。
附图说明
图1为本发明PAN基碳纤维生产废气净化装置结构示意图；
附图中，各标号所代表的结构列表如下：1-过滤器、2-废气风机、3-蓄热式热力焚烧系统(RTO)、4-热氧化室、5-蓄热室、6-引风机、7-碱液吸收塔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
将本发明方案应用于某碳纤维企业160吨聚丙烯腈碳纤维生产废气治理中，其具体情况如下：
(1)PAN基碳纤维生产过程中氧化炉废气、低温碳化炉废气和高温碳化炉废气经混合，通过风机送入过滤器，其废气量1.1×104m3/h、主要污染物中颗粒物浓度8.5mg/m3、HCN浓度2.7mg/m3、NH3浓度12.4mg/m3。过滤器内设置低中高效三层聚四氟乙烯过滤棉，过滤器进出口两端装设压差计，当过滤器的压力损失超过1000Pa时及时清理或更换，过滤器出口颗粒物浓度0.4mg/m3，净化效率达到95.3％。
(2)废气过滤后，经废气风机吹入RTO，RTO主要由蓄热室和热氧化室组成。共设三个蓄热室，三个蓄热室呈一字形布置，自动定期轮流切换三个蓄热室的工作状态，换向阀换向时间为180s。在助燃燃料天燃气的作用下，废气中主要污染物充分氧化分解，使氧化温度维持在800～850℃，充分氧化后HCN浓度0.4mg/m3、NH3浓度1.2mg/m3，废气由引风机引风，通过排气筒达标排放。
(3)当RTO停机或出现故障时，PAN基碳纤维生产废气由紧急排放管道，通过废气风机的抽吸进入碱液吸收塔。吸收塔材料使用碳钢，吸收塔采用填料塔，填料选用塑料鲍尔环，采用质量含量为20％NaOH溶液作为吸收剂，设置三层喷淋层，塔顶设置除雾器，塔底设置循环水池，进口烟气温度在50～70℃，气液逆流接触。碱液吸收后HCN浓度0.6mg/m3、NH3浓度1.2mg/m3，由引风机引风，经25m排气筒达标排放。
实施例2
将本发明方案应用于某碳纤维企业500吨聚丙烯腈碳纤维生产废气治理中，其具体情况如下：
(1)PAN基碳纤维生产过程中氧化炉废气、低温碳化炉废气和高温碳化炉废气经混合，通过风机送入过滤器，其废气量3.5×104m3/h、主要污染物中颗粒物浓度10.2mg/m3、HCN浓度2.5mg/m3、NH3浓度13.6mg/m3。过滤器内设置低中高效三层聚四氟乙烯过滤板，过滤器进出口两端装设压差计，当过滤器的压力损失超过1200Pa时及时清理或更换，过滤器出口颗粒物浓度0.6mg/m3，净化效率达到94.1％。
(2)废气过滤后，经废气风机吹入RTO，RTO主要由蓄热室和热氧化室组成。共设三个蓄热室，三个蓄热室呈一字形布置，自动定期轮流切换三个蓄热室的工作状态，换向阀换向时间为180s。在助燃燃料天燃气的作用下，废气中主要污染物充分氧化分解，使氧化温度维持在800～850℃，充分氧化后HCN浓度0.3mg/m3、NH3浓度1.4mg/m3，废气由引风机引风，通过排气筒达标排放。
(3)当RTO停机或出现故障时，PAN基碳纤维生产废气由紧急排放管道，通过废气风机的抽吸进入碱液吸收塔。吸收塔材料使用碳钢，吸收塔采用填料塔，填料选用塑料鲍尔环，采用质量含量为25％NaOH溶液作为吸收剂，设置三层喷淋层，塔顶设置除雾器，塔底设置循环水池，进口烟气温度在55～75℃，气液逆流接触。碱液吸收后HCN浓度0.3mg/m3、NH3浓度1.2mg/m3，由引风机引风，经25m排气筒达标排放。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种PAN基碳纤维生产废气净化方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将PAN基碳纤维生产废气进行预处理；
(2)将预处理后的PAN基碳纤维生产废气经废气风机通入蓄热式热力焚烧系统；蓄热式热力焚烧系统包括蓄热室，蓄热室采用固定式三室结构；废气从蓄热室的一室进入，在吸收了蓄热体的热量以及燃烧器补充的热量后，将废气温度提高到800℃～850℃，在蓄热室的一室中PAN基碳纤维生产废气中的污染物被氧化成CO2、H2O和NOx；经充分氧化后的气体从蓄热室的二室达标排放，并将热量释放至蓄热室的二室蓄热体；同时蓄热室的三室进行吹扫工作，清除蓄热式热力焚烧系统管道内残余未处理的废气，并将未处理的废气送回到蓄热式热力焚烧系统的废气入口端，重新处理；
(3)在蓄热式热力焚烧系统充分氧化后的气体由引风机引风，通过排气筒达标排放。
2.根据权利要求1所述一种PAN基碳纤维生产废气净化方法，其特征在于，步骤(1)中所述预处理方法为将PAN基碳纤维生产废气采用过滤器进行过滤。
3.根据权利要求2所述一种PAN基碳纤维生产废气净化方法，其特征在于，所述过滤器为深层过滤器。
4.根据权利要求3所述一种PAN基碳纤维生产废气净化方法，其特征在于，所述深层过滤器中含有三层不同等级聚四氟乙烯过滤材料。
5.根据权利要求3所述一种PAN基碳纤维生产废气净化方法，其特征在于，所述三层不同等级过滤材料分别为初效过滤棉、中效过滤棉、高效过滤棉H10。
6.根据权利要求1所述一种PAN基碳纤维生产废气净化方法，其特征在于，还包括步骤(4)：
当蓄热式热力焚烧系统出现停机或出现故障时，预处理后的PAN基碳纤维生产废气由紧急排放管道，通过引风机的抽吸进入碱液吸收塔，在碱液吸收塔中废气以气液逆流方式经过填料层，废气中的污染物与喷入的吸收剂接触，发生化学反应生成盐类物质，碱液吸收后的清洁气体由引风机引风，经排气筒达标排放。
7.根据权利要求6所述一种PAN基碳纤维生产废气净化方法，其特征在于，所述废气中的主要污染物包括无机气体、有机气体和颗粒污染物。
8.根据权利要求7所述一种PAN基碳纤维生产废气净化方法，其特征在于，所述无机气体包括:HCN、NH3、CO、HCl；所述有机气体包括甲烷；所述颗粒污染物包括焦油、粉尘。
9.根据权利要求6所述一种PAN基碳纤维生产废气净化方法，其特征在于，所述吸收剂为质量分数为20％～35％NaOH溶液。
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| CN202111257344.7A CN113813771A (zh) | 2021-10-27 | 2021-10-27 | 一种pan基碳纤维生产废气净化方法 |
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| CN202111257344.7A CN113813771A (zh) | 2021-10-27 | 2021-10-27 | 一种pan基碳纤维生产废气净化方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114561721A (zh) * | 2022-03-03 | 2022-05-31 | 新疆隆炬新材料有限公司 | 一种干燥系统、纤维状材料的干燥方法和碳纤维生产系统 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN203927948U (zh) * | 2014-05-26 | 2014-11-05 | 广州市环境保护技术设备公司 | 一种用于聚丙烯腈基碳纤维生产的废气处理装置 |
| CN109631056A (zh) * | 2019-01-31 | 2019-04-16 | 滨化集团股份有限公司 | 一种环氧丙烷氯醇化尾气和三氯乙烯车间废气联合治理的工艺 |
| CN110822455A (zh) * | 2019-11-04 | 2020-02-21 | 恩宜瑞(江苏)环境发展有限公司 | 一种新型蓄热式热氧化室安全节能控制系统 |
-
2021
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Patent Citations (3)
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| Title |
|---|
| 王宏亮主编: "《中小企业有机废气污染防治难点问题及解决方案》", 31 May 2020, 中国环境出版集团, pages: 261 * |
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| CN114561721A (zh) * | 2022-03-03 | 2022-05-31 | 新疆隆炬新材料有限公司 | 一种干燥系统、纤维状材料的干燥方法和碳纤维生产系统 |
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