JP2009243008A - Carbonizing furnace - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は炭素繊維の製造に際し、耐炎化繊維を炭素化する炭素繊維焼成炉(炭素化炉)に関する。 The present invention relates to a carbon fiber firing furnace (carbonization furnace) for carbonizing a flame resistant fiber in the production of carbon fiber.
ピッチ系やポリアクリロニトリル(PAN)系炭素繊維を製造する方法においては、通常束ねられたストランド形態の原料繊維を200〜300℃の酸化性雰囲気下で延伸又は収縮を行いながら耐炎化処理を施して耐炎化繊維を得る。 In the method of producing pitch-based or polyacrylonitrile (PAN) -based carbon fibers, flame retardant treatment is performed while stretching or shrinking the bundled strand-shaped raw material fibers in an oxidizing atmosphere at 200 to 300 ° C. Obtain flame resistant fibers.
次いで、耐炎化繊維を不活性ガスの雰囲気下で400℃以上の炭素化炉に導いて、必要に応じ400〜800℃で第一炭素化処理した後、1000℃以上で第二炭素化処理して焼成することにより炭素化を行う。 Next, the flame-resistant fiber is guided to a carbonization furnace at 400 ° C. or higher in an inert gas atmosphere, and is first carbonized at 400 to 800 ° C. as necessary, and then second carbonized at 1000 ° C. or higher. Carbonization is performed by firing.
上記炭素化炉においては、炭素化に伴い大量のガス(熱分解ガス)が発生し、炭素化炉に供給した耐炎化繊維ストランドの10〜40質量%がガス化される。このガスは不活性ガスと共に排気ダクトを通過して炉外へ排出される。 In the carbonization furnace, a large amount of gas (pyrolysis gas) is generated along with the carbonization, and 10 to 40% by mass of the flameproof fiber strand supplied to the carbonization furnace is gasified. This gas passes through the exhaust duct together with the inert gas and is discharged out of the furnace.
炭素化炉において、炉内を水平に走行するストランドを炭素化する際、熱分解ガスは炉の天井(上壁)に沿って広がる。この熱分解ガスは通常、炭素化炉内の上壁に設けられた排気口から抜き出された後、排気ダクトを通過して系外へ排出される。 In a carbonization furnace, when carbonizing strands that run horizontally in the furnace, the pyrolysis gas spreads along the ceiling (upper wall) of the furnace. This pyrolysis gas is usually extracted from an exhaust port provided in the upper wall of the carbonization furnace, and then exhausted outside the system through an exhaust duct.
しかし、かなりの量の熱分解ガスは、炭素化炉内からスムーズに抜き出せず、熱分解ガスの一部は炭素化炉内に滞留する。この滞留ガスは、炉内の上壁等の壁面に触れて、その一部は凝縮したタール等の液状異物として壁面に付着する。 However, a considerable amount of the pyrolysis gas cannot be smoothly extracted from the carbonization furnace, and a part of the pyrolysis gas stays in the carbonization furnace. This staying gas touches a wall surface such as an upper wall in the furnace, and a part thereof adheres to the wall surface as a liquid foreign substance such as condensed tar.
ストランドがシリコーンオイル等のサイズ剤でオイル処理されている場合は、熱分解で生成するシリカパウダー等の固体状異物が発生する。この固体状異物の一部は、前記液状異物の表面に付着し、固液混合異物として炉内の壁面に堆積する。 When the strand is oil-treated with a sizing agent such as silicone oil, solid foreign matters such as silica powder generated by thermal decomposition are generated. A part of the solid foreign matter adheres to the surface of the liquid foreign matter and accumulates on the wall surface in the furnace as a solid-liquid mixed foreign matter.
これらの壁面、特に上壁に堆積した固液混合異物は、堆積量が増えると高密度となってストランド上に落下し、ストランドを汚染する固液混合異物となる。これらの固液混合異物は、ストランドの品質を低下させるばかりでなく、ストランドの切断の原因にもなり、製品率が低下する。 The solid-liquid mixed foreign matter deposited on these wall surfaces, particularly the upper wall, becomes a high density as the amount of deposition increases, falls on the strands, and becomes a solid-liquid mixed foreign matter that contaminates the strands. These solid-liquid mixed foreign substances not only lower the quality of the strand but also cause the strand to be cut, resulting in a reduction in the product rate.
炭素化炉内から熱分解ガスをスムーズに抜き出すことができるように、種々の提案がされている(例えば、特許文献1、2参照)。
Various proposals have been made so that the pyrolysis gas can be smoothly extracted from the carbonization furnace (see, for example,
特許文献1には、上壁の設定温度が最高になる位置など炉長方向の複数の位置に、炉全幅(繊維走行方向に直交する全幅)に亘って開口するスリット状の排気口が形成されている炭素化炉が開示されている。
In
特許文献2には、上部となる位置以外に排気口を有する炭素化炉が開示されている。また、排気口が開口する部位の下流に排気筒よりも断面積の大きいプール部を有することが開示されている。 Patent Document 2 discloses a carbonization furnace having an exhaust port in addition to the upper position. Further, it is disclosed that a pool portion having a cross-sectional area larger than that of the exhaust pipe is provided downstream of a portion where the exhaust port is opened.
なお、特許文献1には、排気口の設置位置は炉長方向のどこが適しているか具体的に示されていない。特許文献2には、排気口の形状は限定しないとも、スリット状が好ましいとも記載されていて、排気口の形状は何が適しているか具体的に示されていない。また、特許文献1、2に開示された炭素化炉の何れにおいても、熱分解ガスのスムーズな抜出し、製品率の向上は不充分である。
本発明者は、上記問題について鋭意検討しているうち、従来の炭素化炉において発生する熱分解ガスの排出がスムーズになされないのは、高温側から低温側への熱分解ガスの逆流や炉内滞留が起き、これが凝縮したタールが炉内の壁面に付着し、これが落下してストランド汚染を引き起こし、工程トラブル発生要因になっていると考えた。 The present inventor has been diligently examining the above problems, and the reason why the pyrolysis gas generated in the conventional carbonization furnace is not smoothly discharged is that the reverse flow of the pyrolysis gas from the high temperature side to the low temperature side or the furnace It was thought that the internal stagnation occurred and the condensed tar adhered to the wall surface in the furnace, which dropped and caused strand contamination, causing a process trouble.
そこで、熱分解ガスの流れを調べてみると、炭素化炉側壁近傍における排気の線速度が、予想以上に低いことを発見した。このことから、炭素化炉上壁の炉長方向における排気口の設置位置を所定位置1箇所のみとし、この排気口の個数を炉幅方向に3個以上とし、それぞれの排気口の開口率を調節可とする流量調整弁を具備させたところ、各排気口における排気の線速度分布が均一になり、熱分解ガスのスムーズな抜出しができ、良好な品質の炭素繊維の製品率が高くなることを見出し、本発明を完成するに到った。 Therefore, when examining the flow of pyrolysis gas, it was discovered that the linear velocity of the exhaust near the side wall of the carbonization furnace was lower than expected. From this, the installation position of the exhaust port in the furnace length direction of the upper wall of the carbonization furnace is set to one predetermined position, the number of exhaust ports is set to 3 or more in the furnace width direction, and the opening ratio of each exhaust port is set to When equipped with a flow control valve that can be adjusted, the linear velocity distribution of the exhaust at each exhaust port becomes uniform, the pyrolysis gas can be extracted smoothly, and the product rate of carbon fiber of good quality increases. As a result, the present invention has been completed.
従って、本発明の目的とするところは、上述した問題点を解決した炭素化炉及びその運転方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a carbonization furnace and an operation method thereof that solve the above-described problems.
上記目的を達成する本発明は、以下に記載するものである。 The present invention for achieving the above object is described below.
〔1〕 炉全長に対して、出口から5〜45%の範囲に、炉幅方向に3個以上の排気口を1列に形成してなり、前記排気口は流量調整弁を具備することを特徴とする炭素化炉。 [1] Three or more exhaust ports are formed in a row in the furnace width direction in a range of 5 to 45% from the outlet with respect to the entire length of the furnace, and the exhaust port includes a flow rate adjusting valve. Characterized carbonization furnace.
〔2〕 炉幅方向に3個以上1列に形成された排気口であって両端側の排気口における排気平均流速に対する両端側以外の排気口における排気平均流速の比が0.90〜1.10倍である〔1〕に記載の炭素化炉の運転方法。 [2] Three or more exhaust ports formed in a row in the furnace width direction, and the ratio of the average exhaust gas flow velocity at the exhaust ports other than both ends to the average exhaust gas flow velocity at the both exhaust ports is 0.90 to 1. The operation method of the carbonization furnace as described in [1] which is 10 times.
本発明の炭素化炉は、炉上壁の炉長方向における排気口の設置位置を、炉全長に対して、出口から5〜45%の所定位置1箇所のみとし、この排気口の個数を炉幅方向に3個以上とし、それぞれの排気口の開口率を調節可とする流量調整弁を各排気口は具備しているので、熱分解ガスのスムーズな抜出しができ、良好な品質の炭素繊維の製品率が高くなる。 In the carbonization furnace of the present invention, the installation position of the exhaust port in the furnace length direction of the upper wall of the furnace is only one predetermined position of 5 to 45% from the outlet with respect to the entire length of the furnace, and the number of exhaust ports is the number of the exhaust ports. Three or more in the width direction and each exhaust port is equipped with a flow control valve that allows the opening rate of each exhaust port to be adjusted. The product rate will be higher.
以下、図1及び2を参照して本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
図1は本発明の炭素化炉の一例を示す概略図であり、(A)は、その平面図であり、(B)は、その側面図であり、(C)は、その正面図である。 FIG. 1 is a schematic view showing an example of a carbonization furnace of the present invention, (A) is a plan view thereof, (B) is a side view thereof, and (C) is a front view thereof. .
図1において、2は炭素化炉である。耐炎化処理装置(不図示)において耐炎化処理を施された複数本(本図では8本)の耐炎化繊維ストランド4は、400℃以上に昇温された炭素化炉2内を水平に且つ炉2の側壁6に平行に走行し、炭素化処理されて炭素繊維にされる。
In FIG. 1, 2 is a carbonization furnace. A plurality of (8 in the figure) flame-resistant fiber strands 4 subjected to flame resistance treatment in a flame resistance treatment apparatus (not shown) are placed horizontally in the carbonization furnace 2 heated to 400 ° C. or higher. It runs parallel to the
この炭素化炉2は、必要に応じ、ストランド4の入り口側から出口側に向かうに従って400〜800℃に昇温された前段の第一炭素化炉で第一炭素化処理し、更に後段の第二炭素化炉で第二炭素化処理する二段の炭素化炉で構成しても良い。二段の炭素化炉とする場合は、炭素化炉2は、前段の第一炭素化炉に使用することが好ましい。 The carbonization furnace 2 is subjected to a first carbonization treatment in a first stage carbonization furnace heated to 400 to 800 ° C. as it goes from the entrance side to the exit side of the strand 4 as necessary, and further in the second stage. You may comprise with the two-stage carbonization furnace which carries out the second carbonization process with a two-carbonization furnace. In the case of a two-stage carbonization furnace, the carbonization furnace 2 is preferably used in the first stage carbonization furnace.
上記炉2の上壁(天井)8には、ストランド4の炭素化処理によって発生した熱分解ガスを炉2内から外部に排出するため、3個以上の複数個(本図では4個)の排気口10a、10b、10c、10dが設けられている。排気口の数としては3〜10個が好ましく、3〜5個がより好ましい。これらの排気口10a、10b、10c、10dは、炉全長Ltに対して、出口から5〜45%の範囲に、炉幅Lw方向にほぼ同一形状の排気口が1列に設けられている。
In the upper wall (ceiling) 8 of the furnace 2, three or more (four in the figure) of three or more are provided in order to discharge the pyrolysis gas generated by the carbonization treatment of the strand 4 from the furnace 2 to the outside.
即ち、この5〜45%の範囲は、炉2の出口から排気口10a、10b、10c、10dまでの炉長方向の長さがLo、炉2の入口から排気口10a、10b、10c、10dまでの炉長方向の長さがLiの場合、炉全長Ltに対する炉2の出口から排気口10a、10b、10c、10dまでの炉長方向の長さLoの比(Lo/Lt)の範囲である。
That is, in the range of 5 to 45%, the length in the furnace length direction from the outlet of the furnace 2 to the
上記排気口10a、10b、10c、10dは、それぞれの排気口の開口率を調節可とする流量調整弁が具備されている。排気口の形状は特に限定されるものではないが、開口率の調整を容易にするには矩形が好ましい。排気口の寸法も同一にする必要はなく、種々の寸法で各排気口を形成できる。しかし、各排気口の炉幅方向における長さは同一寸法であることが操作上好ましい。
Each of the
排気口の開口率は、両端側の排気口10a、10dにおける排気平均流速に対する両端側以外における排気口10b、10cの排気平均流速の比で0.90〜1.10倍、好ましくは0.95〜1.05倍となるように排気口10a、10b、10c、10dの開口率を調節することが好ましい。排気口10a、10b、10c、10dの炉幅方向における合計長さの炉幅Lwに対する比は75〜98%が好ましい。両端側の排気口は、各側壁に最近の1個ずつの排気口を示す。
The ratio of the exhaust port opening ratio is 0.90 to 1.10 times, preferably 0.95, as the ratio of the exhaust average flow velocity at the
上記排気口10a、10b、10c、10dの周縁には、それぞれの接続筒11a、11b、11c、11dが接続されている。接続筒の断面形状は特に限定されるものではないが、排気口の好ましい形状の矩形と一致させるため、接続筒の断面形状も矩形が好ましい。即ち、接続筒の形状は角筒が好ましい。
上記接続筒11a、11b、11c、11dの各上端は排ガス移送メインダクト14に接続されている。排ガス移送メインダクト14の断面形状は、炉幅方向に長く炉長方向に短い矩形であることが好ましい。
The upper ends of the connecting
図1において、Hfは炭素化炉2の高さ、Hsは接続筒11a、11b、11c、11dの高さである。
In FIG. 1, Hf is the height of the carbonization furnace 2, and Hs is the height of the connecting
以上の構成をしたことにより、上記炉2で発生した熱分解ガスは、最短距離で且つスムーズに排気口10a、10b、10c、10dに向かって進み、排気口10a、10b、10c、10dから接続筒11a、11b、11c、11dに入り、更に排ガス移送メインダクト14を通って系外に排ガス16として排出される。
With the above configuration, the pyrolysis gas generated in the furnace 2 smoothly travels toward the
また、熱分解ガスは、壁面、特に上壁に触れることが少ないので、熱分解ガスに起因する固液混合異物が、壁面、特に上壁に付着、堆積することが低減され、ストランドの汚染、切断、劣化を防止でき、良好な品質の炭素繊維の製品率が高くなる。 In addition, since the pyrolysis gas rarely touches the wall surface, particularly the upper wall, the solid-liquid mixed foreign matter resulting from the pyrolysis gas is reduced from adhering and depositing on the wall surface, particularly the upper wall, and strand contamination, Cutting and deterioration can be prevented, and the product rate of good quality carbon fibers increases.
以下、本発明の炭素化炉を実施例及び比較例を用いて説明するが、本発明はこれら実施例及び比較例に限定されるものではない。 Hereinafter, although the carbonization furnace of this invention is demonstrated using an Example and a comparative example, this invention is not limited to these Examples and a comparative example.
なお、良好な品質の炭素繊維の製品率については、10本に束ねられた炭素繊維ストランドの長さ100m当たりの固液混合異物による汚染箇所が0.5箇所未満の炭素繊維を良好な品質の炭素繊維とし、製造された炭素繊維全量に対する前記良好な品質の炭素繊維の質量比で評価した。 In addition, about the product rate of the carbon fiber of good quality, the carbon fiber with less than 0.5 spots contaminated by solid-liquid mixed foreign matter per 100 m in length of the carbon fiber strands bundled in 10 pieces has good quality. The carbon fiber was evaluated based on the mass ratio of the good quality carbon fiber to the total amount of carbon fiber produced.
実施例1
図1に示す炭素化炉2を用いて炭素繊維を製造した。この炭素化炉2において、炉2内空間の、幅Lw:4000mm、長さLt:7000mm、高さHf:200mmであった。
Example 1
Carbon fiber was manufactured using the carbonization furnace 2 shown in FIG. In the carbonization furnace 2, the space in the furnace 2 was a width Lw: 4000 mm, a length Lt: 7000 mm, and a height Hf: 200 mm.
炉2上壁の、出口側からの長さLoが2500mm、入口側からの長さLiが4500mm、長さ比Lo/Ltが36%の位置に100mm(炉長方向長さ)×800mm(炉幅方向長さ)の矩形の排気口10a、10b、10c、10dを炉幅方向1列に4箇所設けた(各200mm間隔)。排気口10a、10b、10c、10dの炉幅方向における合計長さの炉幅Lwに対する比は80%であった。
The length of the upper wall of the furnace 2 from the outlet side is 2500 mm, the length Li from the inlet side is 4500 mm, and the length ratio Lo / Lt is 36%. Four
各排気口の開口率調整後の開口率は、両端側の排気口10a、10dにおける開口率が何れも100%であり、両端側以外の排気口10b、10cにおける開口率が何れも95%であった。両端側の排気口10a、10dにおける排気平均流速に対する両端側以外の排気口10b、10cにおける排気平均流速の比は1.02倍であった。
The aperture ratio after adjusting the aperture ratio of each exhaust port is 100% for the
各排気口10a、10b、10c、10dの周縁に接続された接続筒11a、11b、11c、11dの高さHsは何れも150mmであった。
The heights Hs of the connecting
接続筒11a、11b、11c、11dの各上端に接続された排ガス移送メインダクト14の断面寸法及び形状は、100mm(炉長方向長さ)×3800mm(炉幅方向長さ)の矩形であった。
The cross-sectional dimension and shape of the exhaust gas transfer
以上の構成の炭素化炉2において、熱分解ガスは、排気口10a、10b、10c、10dから接続筒11a、11b、11c、11dに入り、更に排ガス移送メインダクト14を通って系外に排ガス16として排出された。
In the carbonization furnace 2 configured as described above, the pyrolysis gas enters the
14日間の運転後、炉2内、接続筒11a、11b、11c、11d内、及び排ガス移送メインダクト14内に、タール、シリカパウダーなどの異物付着は殆ど見られず、製品率は96%であった。
After 14 days of operation, there is almost no foreign matter such as tar and silica powder in the furnace 2, the connecting
実施例2
図1に示す炭素化炉2において、両端側の排気口10a、10dにおける開口率を何れも100%とし、両端側以外の排気口10b、10cにおける開口率を何れも70%とした以外は、実施例1と同様に炭素化炉を運転し、炭素繊維を製造した。
Example 2
In the carbonization furnace 2 shown in FIG. 1, except that the opening ratios at the
両端側の排気口10a、10dにおける排気平均流速に対する両端側以外の排気口10b、10cにおける排気平均流速の比は0.95倍であった。
The ratio of the average exhaust flow velocity at the
14日間の運転後、炉2内、接続筒11a、11b、11c、11d内、及び排ガス移送メインダクト14内に、タール、シリカパウダーなどの異物付着は殆ど見られず、製品率は95%であった。
After 14 days of operation, there is almost no foreign matter such as tar and silica powder in the furnace 2, the connecting
実施例3
図2に示す炭素化炉12を用いて炭素繊維を製造した。この炭素化炉12において、炉12内空間の、幅Lw:4000mm、長さLt:7000mm、高さHf:200mmであった。
Example 3
Carbon fiber was manufactured using the
炉12上壁の、出口側からの長さLoが2500mm、入口側からの長さLiが4500mm、長さ比Lo/Ltが36%の位置に100mm(炉長方向長さ)×1200mm(炉幅方向長さ)の矩形の排気口13a、13b、13cを炉幅方向1列に3箇所設けた(各100mm間隔)。排気口13a、13b、13cの炉幅方向における合計長さの炉幅Lwに対する比は90%であった。
The length of the upper wall of the
各排気口の開口率調整後の開口率は、両端側の排気口13a、13cにおける開口率が何れも100%であり、両端側以外の排気口13bにおける開口率が95%であった。両端側の排気口13a、13cにおける排気平均流速に対する両端側以外の排気口13bにおける排気流速の比は1.00倍であった。
Regarding the opening ratio after adjusting the opening ratio of each exhaust port, the opening ratios at the
各排気口13a、13b、13cの周縁に接続された接続筒15a、15b、15cの高さHsは何れも150mmであった。
The heights Hs of the connecting
接続筒15a、15b、15cの各上端に接続された排ガス移送メインダクト17の断面寸法及び形状は、100mm(炉長方向長さ)×3800mm(炉幅方向長さ)の矩形であった。
The cross-sectional dimension and shape of the exhaust gas transfer
以上の構成の炭素化炉12において、熱分解ガスは、排気口13a、13b、13cから接続筒15a、15b、15cに入り、更に排ガス移送メインダクト17を通って系外に排ガス18として排出された。
In the
なお、その他の構成について、図1と同様である箇所には図1と同一参照符号を付してその説明を省略する。 In addition, about another structure, the same referential mark as FIG. 1 is attached | subjected to the location similar to FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted.
14日間の運転後、炉12内、接続筒13a、13b、13c内、及び排ガス移送メインダクト17内に、タール、シリカパウダーなどの異物付着は殆ど見られず、製品率は95%であった。
After 14 days of operation, there was almost no foreign matter such as tar or silica powder in the
実施例4
図3に示す炭素化炉21を用いて炭素繊維を製造した。この炭素化炉21は、排気口10a、10b、10c、10dを、出口側からの長さLoが500mm、入口側からの長さLiが6500mm、長さ比Lo/Ltが7%の位置に設けた以外は、図1に示す炭素化炉2と同様であった。
Example 4
Carbon fiber was manufactured using the
各排気口の開口率調整後の開口率は、両端側の排気口10a、10dにおける開口率が何れも100%であり、両端側以外の排気口10b、10cにおける開口率が95%であった。両端側の排気口10a、10dにおける排気平均流速に対する両端側以外の排気口10b、10cにおける排気平均流速の比は1.02倍であった。
The aperture ratio after adjusting the aperture ratio of each exhaust port was 100% at the
以上の構成の炭素化炉21において、熱分解ガスは、排気口10a、10b、10c、10dから接続筒11a、11b、11c、11dに入り、更に排ガス移送メインダクト14を通って系外に排ガス16として排出された。
In the
14日間の運転後、炉21内、接続筒11a、11b、11c、11d内、及び排ガス移送メインダクト14内に、タール、シリカパウダーなどの異物付着は殆ど見られず、製品率は95%であった。
After 14 days of operation, there is almost no foreign matter such as tar or silica powder in the
比較例1
図4に示す炭素化炉22を用いて炭素繊維を製造した。この炭素化炉22において、炉22内空間の、幅Lw:4000mm、長さLt:7000mm、高さHf:200mmであった。
Comparative Example 1
Carbon fiber was manufactured using the
炉22上壁の、出口側からの長さLaが2500mm、長さ比La/Ltが36%の位置に100mm(炉長方向長さ)×800mm(炉幅方向長さ)の矩形の排気口24a、24b、24c、24dを炉幅方向1列に4箇所設けた(各200mm間隔)。排気口24a、24b、24c、24dの炉幅方向における合計長さの炉幅Lwに対する比は80%であった。
Rectangular exhaust port of 100 mm (length in the furnace length direction) × 800 mm (length in the furnace width direction) at a position where the length La from the outlet side of the upper wall of the
この列の位置からの長さLbが1500mm、長さ比(La+Lb)/Ltが57%の位置に100mm(炉長方向長さ)×800mm(炉幅方向長さ)の矩形の排気口24e、24f、24g、24hを炉幅方向1列に4箇所設けた(各200mm間隔)。排気口24e、24f、24g、24hの炉幅方向における合計長さの炉幅Lwに対する比は80%であった。
A rectangular exhaust port 24e of 100 mm (length in the furnace length direction) × 800 mm (length in the furnace width direction) at a position where the length Lb from the position of this row is 1500 mm and the length ratio (La + Lb) / Lt is 57%, Four 24f, 24g, and 24h were provided in one row in the furnace width direction (each 200 mm interval). The ratio of the total length of the
この列の位置からの長さLcが1500mm、入口側からの長さLdが1500mm、長さ比(La+Lb+Lc)/Ltが79%の位置に100mm(炉長方向長さ)×800mm(炉幅方向長さ)の矩形の排気口24i、24j、24k、24lを炉幅方向1列に4箇所設けた(各200mm間隔)。排気口24i、24j、24k、24lの炉幅方向における合計長さの炉幅Lwに対する比は80%であった。 The length Lc from the position of this row is 1500 mm, the length Ld from the inlet side is 1500 mm, and the length ratio (La + Lb + Lc) / Lt is 79% at a position of 100 mm (furnace length direction) × 800 mm (furnace width direction) Four (length) rectangular exhaust ports 24i, 24j, 24k, 24l are provided in one row in the furnace width direction (each 200 mm interval). The ratio of the total length of the exhaust ports 24i, 24j, 24k, 24l in the furnace width direction to the furnace width Lw was 80%.
各排気口の開口率調整後の開口率は、両端側の排気口24a、24d、24e、24h、24i、24lにおける開口率が何れも100%であり、両端側以外の排気口24b、24c、24f、24g、24j、24kにおける開口率が何れも95%あった。両端側の排気口24a、24d、24e、24h、24i、24lにおける排気平均流速に対する両端側以外の排気口24b、24c、24f、24g、24j、24kにおける排気平均流速の比は1.02倍であった。
The aperture ratios after adjusting the aperture ratio of each exhaust port are 100% in the
各排気口24a、24b、24c、24d、24e、24f、24g、24h、24i、24j、24k、24lの周縁に接続された接続筒26a、26b、26c、26d、26e、26f、26g、26h、26i、26j、26k、26lの高さHsは何れも150mmであった。
Connecting
接続筒25a、26b、26c、26dの各上端に接続された排ガス移送メインダクト28aの断面寸法及び形状、26e、26f、26g、26hの各上端に接続された排ガス移送メインダクト28bの断面寸法及び形状、26i、26j、26k、28lの各上端に接続された排ガス移送メインダクト28cの断面寸法及び形状は何れも、100mm(炉長方向長さ)×3800mm(炉幅方向長さ)の矩形であった。
Cross-sectional dimensions and shapes of the exhaust gas transfer
以上の構成の炭素化炉2において、熱分解ガスは、排気口24a、24b、24c、24d、24e、24f、24g、24h、24i、24j、24k、24lから接続筒26a、26b、26c、26d、26e、26f、26g、26h、26i、26j、26k、26lに入り、更に排ガス移送メインダクト28a、28b、28cを通って系外に排ガス30a、30b、30cとして排出された。
In the carbonization furnace 2 configured as described above, the pyrolysis gas is supplied from the
なお、その他の構成について、図1と同様である箇所には図1と同一参照符号を付してその説明を省略する。 In addition, about another structure, the same referential mark as FIG. 1 is attached | subjected to the location similar to FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted.
14日間の運転後、炉22内、接続筒26a、26b、26c、26d、26e、26f、26g、26h、26i、26j、26k、26l内、及び排ガス移送メインダクト28a、28b、28c内に、タール、シリカパウダーなどの異物付着が見られ、製品率は92%であった。
After 14 days of operation, in the
比較例2
図5に示す炭素化炉32を用いて炭素繊維を製造した。この炭素化炉32において、炉32内空間の、幅Lw:4000mm、長さLt:7000mm、高さHf:200mmであった。
Comparative Example 2
Carbon fiber was manufactured using the
炉32上壁の、出口側からの長さLoが2500mm、入口側からの長さLiが4500mm、長さ比Lo/Ltが36%の位置に100mm(炉長方向長さ)×3800mm(炉幅方向長さ)の矩形の排気口34を1箇所設けた。排気口34の炉幅方向における長さの炉幅Lwに対する比は95%であった。 100 mm (length in the furnace length direction) × 3800 mm (furnace length) at the position where the length Lo from the outlet side is 2500 mm, the length Li from the inlet side is 4500 mm, and the length ratio Lo / Lt is 36%. One rectangular exhaust port 34 (length in the width direction) was provided. The ratio of the length of the exhaust port 34 in the furnace width direction to the furnace width Lw was 95%.
排気口34における開口率は100%であり、排気口34の周縁には接続筒36が接続され、接続筒36の上端には排ガス移送メインダクト38が接続され、この排ガス移送メインダクト38の断面寸法及び形状は、100mm(炉長方向長さ)×3800mm(炉幅方向長さ)の矩形であった。接続筒36も排ガス移送メインダクト38も、その断面寸法及び形状は同じであるので、接続筒36と排ガス移送メインダクト38との境界は実質的には無い。
The opening ratio of the exhaust port 34 is 100%, a
排気口34において、各側壁6からそれぞれ炉幅方向に中央に向かって500mmの位置における排気流速は同じであって、これらの位置における排気流速に対する炉幅方向に中央の位置における排気流速の比は1.15倍であった。
At the exhaust port 34, the exhaust flow velocity at the position of 500 mm from the
以上の構成の炭素化炉32において、熱分解ガスは、排気口34から接続筒36に入り、更に排ガス移送メインダクト38を通って系外に排ガス40として排出された。
In the
なお、その他の構成について、図1と同様である箇所には図1と同一参照符号を付してその説明を省略する。 In addition, about another structure, the same referential mark as FIG. 1 is attached | subjected to the location similar to FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted.
14日間の運転後、炉32内、接続筒36内、及び排ガス移送メインダクト38内(特に炉幅方向の両端部付近)に、タール、シリカパウダーなどの異物付着が見られ、製品率は88%であった。
After operation for 14 days, foreign matter such as tar and silica powder is observed in the
比較例3
図6に示す炭素化炉42を用いて炭素繊維を製造した。この炭素化炉42において、炉42内空間の、幅Lw:4000mm、長さLt:7000mm、高さHf:200mmであった。
Comparative Example 3
Carbon fiber was manufactured using the
炉42上壁の、出口側からの長さLaが2500mm、長さ比La/Ltが36%の位置に100mm(炉長方向長さ)×3800mm(炉幅方向長さ)の矩形の排気口44aを設けた。排気口44aの炉幅方向における長さの炉幅Lwに対する比は95%であった。
Rectangular exhaust port of 100 mm (length in the furnace length direction) × 3800 mm (length in the furnace width direction) at a position where the length La from the outlet side of the upper wall of the
この排気口44aの位置からの長さLbが1500mm、長さ比(La+Lb)/Ltが57%の位置に100mm(炉長方向長さ)×3800mm(炉幅方向長さ)の矩形の排気口44bを設けた。排気口44bの炉幅方向における長さの炉幅Lwに対する比は95%であった。
A rectangular exhaust port of 100 mm (length in the furnace length direction) × 3800 mm (length in the furnace width direction) at a position where the length Lb from the position of the exhaust port 44 a is 1500 mm and the length ratio (La + Lb) / Lt is 57% 44b was provided. The ratio of the length of the
この排気口44bの位置からの長さLcが1500mm、入口側からの長さLdが1500mm、長さ比(La+Lb+Lc)/Ltが79%の位置に100mm(炉長方向長さ)×3800mm(炉幅方向長さ)の矩形の排気口44cを設けた。排気口44cの炉幅方向における長さの炉幅Lwに対する比は95%であった。
The length Lc from the position of the
排気口44a、44b、44cにおける開口率は何れも100%であり、排気口44a、44b、44cの周縁には、それぞれ接続筒46a、46b、46cが接続され、接続筒46a、46b、46cの上端には、それぞれ排ガス移送メインダクト48a、48b、48cが接続され、この排ガス移送メインダクト48a、48b、48cの断面寸法及び形状は何れも、100mm(炉長方向長さ)×3800mm(炉幅方向長さ)の矩形であった。接続筒46a、46b、46cも排ガス移送メインダクト48a、48b、48cも、その断面寸法及び形状は同じであるので、接続筒46a、46b、46cと排ガス移送メインダクト48a、48b、48cとのそれぞれ境界は実質的には無い。
The opening ratios of the
排気口44a、44b、44cの何れにおいても、各側壁6からそれぞれ炉幅方向に中央に向かって500mmの位置における排気流速は同じであって、これらの位置における排気流速に対する炉幅方向に中央の位置における排気流速の比は1.15倍であった。
In any of the
以上の構成の炭素化炉42において、熱分解ガスは、排気口44a、44b、44cから接続筒46a、46b、46cに入り、更に排ガス移送メインダクト48a、48b、48cを通って系外に排ガス50a、50b、50cとして排出された。
In the
なお、その他の構成について、図1と同様である箇所には図1と同一参照符号を付してその説明を省略する。 In addition, about another structure, the same referential mark as FIG. 1 is attached | subjected to the location similar to FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted.
14日間の運転後、炉42内、接続筒46a、46b、46c内、及び排ガス移送メインダクト48a、48b、48c内(特に炉幅方向の両端部付近)に、タール、シリカパウダーなどの異物付着が見られ、製品率は85%であった。
After 14 days of operation, foreign substances such as tar and silica powder adhere to the
比較例4
図1に示す炭素化炉2において、両端側の排気口10a、10dにおける開口率を何れも100%とし、両端側以外の排気口10b、10cにおける開口率を何れも100%とした以外は、実施例1と同様に炭素化炉を運転し、炭素繊維を製造した。
Comparative Example 4
In the carbonization furnace 2 shown in FIG. 1, except that the opening ratios at the
両端側の排気口10a、10dにおける排気平均流速に対する両端側以外の排気口10b、10cにおける排気平均流速の比は1.12倍であった。
The ratio of the average exhaust flow velocity at the
14日間の運転後、炉2内、接続筒11a、11b、11c、11d内、及び排ガス移送メインダクト14内(特に炉幅方向の両端部付近)に、タール、シリカパウダーなどの異物付着が見られ、製品率は90%であった。
After 14 days of operation, foreign matter such as tar and silica powder is observed in the furnace 2, the connecting
比較例5
図7に示す炭素化炉51を用いて炭素繊維を製造した。この炭素化炉51は、排気口10a、10b、10c、10dを、出口側からの長さLoが3500mm、入口側からの長さLiが3500mm、長さ比Lo/Ltが50%の位置に設けた以外は、図1に示す炭素化炉2と同様であった。
Comparative Example 5
Carbon fiber was manufactured using the
各排気口の開口率調整後の開口率は、両端側の排気口10a、10dにおける開口率が何れも100%であり、両端側以外の排気口10b、10cにおける開口率が95%であった。両端側の排気口10a、10dにおける排気平均流速に対する両端側以外の排気口10b、10cにおける排気平均流速の比は1.02倍であった。
The aperture ratio after adjusting the aperture ratio of each exhaust port was 100% at the
以上の構成の炭素化炉51において、熱分解ガスは、排気口10a、10b、10c、10dから接続筒11a、11b、11c、11dに入り、更に排ガス移送メインダクト14を通って系外に排ガス16として排出された。
In the
14日間の運転後、炉51内、接続筒11a、11b、11c、11d内、及び排ガス移送メインダクト14内(特に炉幅方向の両端部付近)に、タール、シリカパウダーなどの異物付着が見られ、製品率は93%であった。
After 14 days of operation, foreign matter such as tar and silica powder is observed in the
比較例6
図8に示す炭素化炉52を用いて炭素繊維を製造した。この炭素化炉52において、炉52内空間の、幅Lw:4000mm、長さLt:7000mm、高さHf:200mmであった。
Comparative Example 6
Carbon fiber was manufactured using the
炉52上壁の、出口側からの長さLaが500mm、長さ比La/Ltが7%の位置に100mm(炉長方向長さ)×800mm(炉幅方向長さ)の矩形の排気口54a、54b、54c、54dを炉幅方向1列に4箇所設けた(各200mm間隔)。排気口54a、54b、54c、54dの炉幅方向における合計長さの炉幅Lwに対する比は80%であった。
Rectangular exhaust port of 100 mm (length in the furnace length direction) × 800 mm (length in the furnace width direction) at the position where the length La from the outlet side of the upper wall of the
この列の位置からの長さLbが2500mm、長さ比(La+Lb)/Ltが36%の位置に100mm(炉長方向長さ)×800mm(炉幅方向長さ)の矩形の排気口54e、54f、54g、54hを炉幅方向1列に4箇所設けた(各200mm間隔)。排気口54e、54f、54g、54hの炉幅方向における合計長さの炉幅Lwに対する比は80%であった。
A rectangular exhaust port 54e of 100 mm (length in the furnace length direction) × 800 mm (length in the furnace width direction) at a position where the length Lb from the position of this row is 2500 mm and the length ratio (La + Lb) / Lt is 36%, Four 54f, 54g, and 54h are provided in one row in the furnace width direction (each 200 mm interval). The ratio of the total length of the
各排気口の開口率調整後の開口率は、両端側の排気口54a、54d、54e、54hにおける開口率が何れも100%であり、両端側以外の排気口54b、54c、54f、54gにおける開口率が何れも95%あった。両端側の排気口54a、54d、54e、54hにおける排気平均流速に対する両端側以外の排気口54b、54c、54f、54gにおける排気平均流速の比は1.02倍であった。
The aperture ratio after adjusting the aperture ratio of each exhaust port is 100% at the exhaust ports 54a, 54d, 54e, 54h at both ends, and at the
各排気口54a、54b、54c、54d、54e、54f、54g、54hの周縁に接続された接続筒56a、56b、56c、56d、56e、56f、56g、56hの高さHsは何れも150mmであった。
The
接続筒56a、56b、56c、56dの各上端に接続された排ガス移送メインダクト58aの断面寸法及び形状、56e、56f、56g、56hの各上端に接続された排ガス移送メインダクト58bの断面寸法及び形状は何れも、100mm(炉長方向長さ)×3800mm(炉幅方向長さ)の矩形であった。
Cross-sectional dimensions and shapes of exhaust gas transfer
以上の構成の炭素化炉52において、熱分解ガスは、排気口54a、54b、54c、54d、54e、54f、54g、54hから接続筒56a、56b、56c、56d、56e、56f、56g、56hに入り、更に排ガス移送メインダクト58a、58bを通って系外に排ガス60a、60bとして排出された。
In the
なお、その他の構成について、図1と同様である箇所には図1と同一参照符号を付してその説明を省略する。 In addition, about another structure, the same referential mark as FIG. 1 is attached | subjected to the location similar to FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted.
14日間の運転後、炉52内、接続筒56a、56b、56c、56d、56e、56f、56g、56h内、及び排ガス移送メインダクト58a、58b内(特に炉幅方向の両端部付近)に、タール、シリカパウダーなどの異物付着が見られ、製品率は93%であった。
After 14 days of operation, in the
比較例7
図9に示す炭素化炉62を用いて炭素繊維を製造した。この炭素化炉62において、炉62内空間の、幅Lw:4000mm、長さLt:7000mm、高さHf:200mmであった。
Comparative Example 7
Carbon fiber was manufactured using the
炉62上壁の、出口側からの長さLaが500mm、長さ比La/Ltが7%の位置に100mm(炉長方向長さ)×800mm(炉幅方向長さ)の矩形の排気口64a、64b、64cを炉幅方向1列に3箇所設けた(各200mm間隔)。排気口64a、64b、64cの炉幅方向における合計長さの炉幅Lwに対する比は80%であった。
Rectangular exhaust port of 100 mm (length in the furnace length direction) × 800 mm (length in the furnace width direction) at the position where the length La from the outlet side of the upper wall of the
この列の位置からの長さLbが2500mm、長さ比(La+Lb)/Ltが36%の位置に100mm(炉長方向長さ)×800mm(炉幅方向長さ)の矩形の排気口64d、64e、64fを炉幅方向1列に3箇所設けた(各200mm間隔)。排気口64d、64e、64fの炉幅方向における合計長さの炉幅Lwに対する比は80%であった。
A rectangular exhaust port 64d having a length Lb of 2500 mm from the position of this row and a length ratio (La + Lb) / Lt of 36%, which is 100 mm (length in the furnace length direction) × 800 mm (length in the furnace width direction), Three 64e and 64f were provided in one row in the furnace width direction (each 200 mm interval). The ratio of the total length of the
各排気口の開口率調整後の開口率は、両端側の排気口64a、64c、64d、64fにおける開口率が何れも100%であり、両端側以外の排気口64b、64eにおける開口率が何れも95%あった。両端側の排気口64a、64c、64d、64fにおける排気平均流速に対する両端側以外の排気口64b、64eにおける排気平均流速の比は1.00倍であった。
As for the opening ratio after adjusting the opening ratio of each exhaust port, the opening ratios at the exhaust ports 64a, 64c, 64d, and 64f on both ends are all 100%, and the opening ratios at the
各排気口64a、64b、64c、64d、64e、64fの周縁に接続された接続筒66a、66b、66c、66d、66e、66fの高さHsは何れも150mmであった。
The
接続筒66a、66b、66cの各上端に接続された排ガス移送メインダクト68aの断面寸法及び形状、66d、66e、66fの各上端に接続された排ガス移送メインダクト68bの断面寸法及び形状は何れも、100mm(炉長方向長さ)×3800mm(炉幅方向長さ)の矩形であった。
The cross-sectional size and shape of the exhaust gas transfer
以上の構成の炭素化炉62において、熱分解ガスは、排気口64a、64b、64c、64d、64e、64fから接続筒66a、66b、66c、66d、66e、66fに入り、更に排ガス移送メインダクト68a、68bを通って系外に排ガス70a、70bとして排出された。
In the
なお、その他の構成について、図1と同様である箇所には図1と同一参照符号を付してその説明を省略する。 In addition, about another structure, the same referential mark as FIG. 1 is attached | subjected to the location similar to FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted.
14日間の運転後、炉62内、接続筒66a、66b、66c、66d、66e、66f内、及び排ガス移送メインダクト68a、68b内(特に炉幅方向の両端部付近)に、タール、シリカパウダーなどの異物付着が見られ、製品率は90%であった。
After 14 days of operation, tar, silica powder in the
2、12、21、22、32、42、51、52、62 炭素化炉
4 前駆体繊維ストランド
6 炭素化炉の側壁
8 炭素化炉の上壁
10a、10b、10c、10d、13a、13b、13c、24a、24b、24c、24d、24e、24f、24g、24h、24i、24j、24k、24l、34、44a、44b、44c、54a、54b、54c、54d、54e、54f、54g、54h、64a、64b、64c、64d、64e、64f 排気口
11a、11b、11c、11d、15a、15b、15c、26a、26b、26c、26d、26e、26f、26g、26h、26i、26j、26k、26l、36、46a、46b、46c、56a、56b、56c、56d、56e、56f、56g、56h、66a、66b、66c、66d、66e、66f 接続筒
14、17、28a、28b、28c、38、48a、48b、48c、58a、58b、68a、68b 排ガス移送メインダクト
16、18、30a、30b、30c、40、50a、50b、50c、60a、60b、70a、70b 排ガス
Lt 炉全長
Lw 炉幅
Lo、La 炉の出口から排気口までの炉長方向の長さ
Li、Ld 炉の入口から排気口までの炉長方向の長さ
Lb、Lc 炉長方向の排気口間隔
Hf 炭素化炉の高さ
Hs 接続筒の高さ
2, 12, 21, 22, 32, 42, 51, 52, 62 Carbonization furnace 4 Precursor fiber strand 6 Side wall of carbonization furnace 8 Upper wall of carbonization furnace 10a, 10b, 10c, 10d, 13a, 13b, 13c, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e, 24f, 24g, 24h, 24i, 24j, 24k, 24l, 34, 44a, 44b, 44c, 54a, 54b, 54c, 54d, 54e, 54f, 54g, 54h, 64a, 64b, 64c, 64d, 64e, 64f Exhaust port 11a, 11b, 11c, 11d, 15a, 15b, 15c, 26a, 26b, 26c, 26d, 26e, 26f, 26g, 26h, 26i, 26j, 26k, 26l 36, 46a, 46b, 46c, 56a, 56b, 56c, 56d, 56e, 56f, 56g, 56h, 66 a, 66b, 66c, 66d, 66e, 66f Connecting cylinders 14, 17, 28a, 28b, 28c, 38, 48a, 48b, 48c, 58a, 58b, 68a, 68b Exhaust gas transfer main ducts 16, 18, 30a, 30b, 30c, 40, 50a, 50b, 50c, 60a, 60b, 70a, 70b Exhaust gas Lt Furnace total length Lw Furnace width Lo, La Length in the furnace length from the furnace outlet to the exhaust outlet Li, Ld From the furnace inlet to the exhaust outlet Length in the furnace length direction Lb, Lc Distance between exhaust ports in the furnace length direction Hf Height of the carbonization furnace Hs Height of the connecting tube
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