DE102011075595A1 - Verfahren zur Herstellung von Kohlefasern - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Kohlefasern, bei welchem Polyacrylnitril (PAN) pyrolytisch unter Freisetzung von Blausäure (HCN) zu Kohlefasern verkohlt wird sowie ein Anlage für die Durchführung des Verfahrens. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, das Verfahren wirtschaftlicher zu gestalten. Dies gelingt durch stoffliche Verwertung der Blausäure, indem die freigesetzte Blausäure aufgefangen und unter Erhalt einer Cyanid-Salz haltigen Lauge mit einem alkalischen Medium gewaschen wird.

Description

  • Die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Kohlefasern, bei welchem Polyacrylnitril (PAN) pyrolytisch unter Freisetzung von Blausäure (HCN) zu Kohlefasern verkohlt wird sowie ein Anlage für die Durchführung des Verfahrens.
  • Ein industriell angewandtes, technisch ausgereiftes Verfahren zur Herstellung von Kohlefasern besteht darin, Polyacrylnitril (PAN) pyrolytisch – d.h. unter großer Wärmeeinwirkung – zu Verkohlen. Bei dieser chemischen Eleminierungsreaktion bleiben einerseits Kohlefasern zurück, anderseits verflüchtigen sich Blausäure (HCN) und Kohlenwasserstoffe (KWS) in die Ofenatmosphäre.
  • Da Blausäure toxisch ist und nicht in die Umwelt gelangen darf, wird die Blausäure nach dem Stand der Technik aus der Ofenatmosphäre abgetrennt und verbrannt. Die dabei anfallende Wärme wird zur Vorwärmung des Ofeneinsatzgutes verwendet. Die bei der Verbrennung der Blausäure anfallenden Stickoxide werden unter Zugabe von Ammoniak katalytisch gereinigt.
  • In Hinblick auf diesen Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, das Verfahren wirtschaftlicher zu gestalten.
  • Dies gelingt dadurch, dass die freigesetzte Blausäure aufgefangen und unter Erhalt einer Cyanid-Salz haltigen Lauge mit einem alkalischen Medium gewaschen wird.
  • Gegenstand der Erfindung ist mithin ein Verfahren zur Herstellung von Kohlefasern, bei welchem Polyacrylnitril (PAN) pyrolytisch unter Freisetzung von Blausäure (HCN) zu Kohlefasern verkohlt wird, bei welchem die freigesetzte Blausäure aufgefangen und unter Erhalt einer Cyanid-Salz haltigen Lauge mit einem alkalischen Medium gewaschen wird.
  • Eine Grundidee der Erfindung besteht darin, die anfallende Blausäure nicht mehr energetisch zu verwerten (Verbrennen), sondern stofflich. Blausäure stellt nämlich ein wertvolles Ausgangsprodukt für die Herstellung von Cyanid-Salz haltigen Laugen dar, insbesondere für die Herstellung von Natriumcyanid (NaCN) oder Kaliumcyanid(KCN)-haltigen Laugen.
  • Natriumcyanid oder Kaliumcyanid wird wiederum für das Aufschließen von Gold verwendet. Mit den momentan hohen Goldpreisen erzielen auch Natriumcyanid und Kaliumcyanid hohe Preise, was es wirtschaftlich attraktiv macht, die ohnehin in bestehenden Anlagen anfallende Blausäure stofflich zu verwerten.
  • Der apparative Aufwand ist überschaubar: Bestehende Anlagen der Kohlefaserproduktion fangen bereits Blausäure auf, um sie zu verbrennen. Stattdessen wird die Anlage einfach mit einer Blausäureneutralisationseinrichtung ergänzt, eine Technologie, die auf dem Markt erhältlich sind. Die Blausäureneutralisationseinrichtung umfasst einen Wäscher, welcher die Blausäure mit einem alkalischen Medium, insbesondere Natronlauge (NaOH) oder Kalilauge (KOH) wäscht. Durch die Kontaktierung der Blausäure mit der Lauge entsteht Natriumcyanid bzw. Kaliumcyanid und Wasser. Am Boden des Wäschers sammelt sich eine Lauge an, welche Natriumcyanid bzw. Kaliumcyanid, der entsprechenden Einsatzlauge (NaOH / KOH) und Wasser enthält. Aus dieser Lauge ist das Wertprodukt Natriumcyanid bzw. Kaliumcyanid in bekannter Weise abzureichern.
  • Um den Wärmeverlust der nun nicht mehr verbrannten Blausäure am Ofen auszugleichen, wird die Blausäure insoweit durch Erdgas substituiert.
  • Insgesamt erscheint die zusätzliche Investition in eine Blausäureneutralisationseinrichtung und -Aufreinigung und der zusätzliche Bezug von Erdgas als wirtschaftlich lohnenswert, da im Gegenzug die Stickoxidreinigung entfallen kann und die Wertschöpfung mit der zusätzlichen Vermarktungsmöglichkeit von Natriumcyanid / Kaliumcyanid vergrößert wird.
  • Bevorzugt wird als alkalisches Medium Natriumcyanid hergestellt, da Natronlauge (NaOH) preiswerter ist als Kalilauge.
  • Der Pyrolyseprozess im Ofen findet vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 500 und 1500°C und weiter bevorzugt in inerter Atmosphäre, insbesondere unter Stickstoff statt.
  • Weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Anlage für die Herstellung von Kohlefasern nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, mit einem Ofen, der dazu eingerichtet ist, Temperaturen von 500 bis 1500°C dergestalt zu erzeugen, dass in den Ofen eingebrachtes Polyacrylnitril (PAN) unter Wärmeeinwirkung zu Kohlefasern verkohlbar ist, und mit Aufnahmemitteln zur Aufnahme der bei der Verkohlung freigesetzten Blausäure (HCN), welche einen Wäscher aufweist, mittels welchem die aufgenommene Blausäure mit einem alkalischen Medium, insbesondere Natronlauge (NaOH) oder Kalilauge (KOH) kontaktierbar ist, und welche mit Auffangmittel zum Auffangen einer bei Kontaktierung der Blausäure mit dem alkalischen Medium entstehenden, Cyanid-Salz-haltigen Lauge versehen ist.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Herstellung von Kohlefasern, bei welchem Polyacrylnitril (PAN) pyrolytisch unter Freisetzung von Blausäure (HCN) zu Kohlefasern verkohlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die freigesetzte Blausäure aufgefangen und unter Erhalt einer Cyanid-Salz haltigen Lauge mit einem alkalischen Medium gewaschen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die freigesetzte Blausäure unter Erhalt einer Natriumcyanid(NaCN)-haltigen Lauge mit Natronlauge (NaOH) gewaschen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die freigesetzte Blausäure unter Erhalt einer Kaliumcyanid(KCN)-haltigen Lauge mit Kalilauge (KOH) gewaschen wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pyrolyse bei Temperaturen zwischen 500 und 1500°C durchgeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pyrolyse in inerter Atmosphäre, insbesondere unter Stickstoff erfolgt.
  6. Anlage für die Herstellung von Kohlefasern, mit einem Ofen, der dazu eingerichtet ist, Temperaturen von 500 bis 1500°C dergestalt zu erzeugen, dass in den Ofen eingebrachtes Polyacrylnitril (PAN) unter Wärmeeinwirkung zu Kohlefasern verkohlbar ist, und mit Aufnahmemitteln zur Aufnahme der bei der Verkohlung freigesetzten Blausäure (HCN), gekennzeichnet durch einen Wäscher, mittels welchem die aufgenommene Blausäure mit einem alkalischen Medium, insbesondere Natronlauge (NaOH) oder Kalilauge (KOH) kontaktierbar ist, und durch Auffangmittel zum Auffangen einer bei Kontaktierung der Blausäure mit dem alkalischen Medium entstehenden, Cyanid-Salz-haltigen Lauge.
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