KR20140032415A - 탄소 섬유의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리아크릴로니트릴 (PAN)을 열분해로 탄화시켜 시안화수소산 (HCN)을 유리시키면서 탄소 섬유를 형성하는 탄소 섬유의 제조 방법 및 이 방법을 수행하기 위한 플랜트에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 공정을 보다 더 경제적으로 만드는 것이다. 이러한 목적은 유리된 시안화수소산을 수집하고 이를 알칼리성 매질로 수세하여 시안화 염을 함유하는 액체를 수득하여 시안화수소산을 재료로서 사용함으로써 달성된다.

Description

탄소 섬유의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING CARBON FIBERS}
본 발명은 폴리아크릴로니트릴 (PAN)을 열분해로 탄화시켜 시안화수소산 (HCN)을 유리시키면서 탄소 섬유를 형성하는 탄소 섬유의 제조 방법 및 또한 이 방법을 수행하기 위한 플랜트에 관한 것이다.
탄소 섬유를 제조하기 위해 공업적으로 사용되는 기술적으로 성숙한 방법은 폴리아크릴로니트릴 (PAN)을 열분해로, 즉 많은 열의 투입으로 탄화시키는 것이다. 이러한 화학적 제거 반응에 있어서, 노(furnace) 분위기에서 탄소 섬유는 잔류되고 시안화수소산 (HCN) 및 탄화수소 (HC)는 휘발된다.
시안화수소산이 독성이고 환경으로 유입되서는 안되기 때문에, 시안화수소산은 선행 기술에 따라 노 분위기로부터 분리되어 소각된다. 여기서 발생된 열은 노에의 공급물을 예비가열하는데 사용된다. 시안화수소산의 이러한 연소에서 수득한 질소 산화물은 암모니아의 첨가와 함께 촉매적으로 정제한다.
선행 기술에 비추어, 본 발명의 목적은 공정을 보다 더 경제적으로 만드는 것이다.
이것은 유리된 시안화수소산을 수집하고 알칼리성 매질로 스크러빙(scrub)하여 시안화 염을 함유한 액체를 수득함으로써 달성한다.
따라서 본 발명은 폴리아크릴로니트릴 (PAN)을 열분해로 탄화시켜 시안화수소산 (HCN)을 유리시키면서 탄소 섬유를 형성하고, 유리된 시안화수소산을 수집하고 알칼리성 매질로 스크러빙하여 시안화 염을 함유한 액체를 수득하는 탄소 섬유의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 기본 개념은 수득한 시안화수소산을 에너지(연소)를 생성하기 위해 더이상 사용하지 않고 재료로서 사용하는 것이다. 시안화수소산은 시안화 염을 함유한 액체, 특히 시안화나트륨(NaCN) 또는 시안화칼륨(KCN)을 함유한 액체의 제조를 위한 귀중한 출발 물질이다.
이어, 시안화나트륨 또는 시안화칼륨은 금 추출에 사용된다. 현재 높은 금 가격으로, 시안화나트륨 및 시안화칼륨도 또한 높은 가격으로 팔리며, 이것은 임의의 경우에 기존 플랜트에서 형성되는 시안화수소산을 재료로서 사용하는 것을 경제적으로 매력적이게 만든다.
장치에 있어서의 경비는 자명하다. 현재 탄소 섬유 생산을 위한 기존 플랜트는 시안화수소산을 소각시키기 위해 시안화수소산을 수집한다. 대신에, 플랜트에 상업적으로 이용가능한 기술인 시안화수소산 중화 장치가 간단한 방식으로 보충된다. 시안화수소산 중화 장치는 알칼리성 매질, 특히 수산화나트륨 (NaOH) 또는 수산화칼륨 (KOH)으로 시안화수소산을 스크러빙하는 스크러버(scrubber)를 포함한다. 시안화수소산과 알칼리를 접촉시켜 시안화나트륨 또는 시안화칼륨 및 물을 형성한다. 시안화나트륨 또는 시안화칼륨, 공급 알칼리 (NaOH/KOH) 및 물을 함유하는 액체를 스크러버 바닥에서 수집한다. 상기 액체로부터 가치있는 시안화나트륨 또는 시안화칼륨의 생성물을 공지된 방식으로 제거할 수 있다.
노에서 더이상 소각되지 않는 시안화수소산의 열손실을 보충하기 위해, 그 정도의 시안화수소산을 천연 가스로 교체한다.
전체적으로, 시안화수소산 중화 장치 및 정제에서의 추가의 자본 투자 및 천연 가스의 추가 구입은 경제적으로 실행가능한 것으로 나타나며, 이는 대신에 질소 산화물 정제를 생략할 수 있고 시안화나트륨/시안화칼륨 마케팅의 추가의 기회로 달성되는 추가 가치가 증대되기 때문이다.
수산화나트륨 (NaOH)이 수산화칼륨보다 저렴하기 때문에 알칼리성 매질로부터 시안화나트륨을 제조하는 것이 바람직하다.
노에서의 열분해 방법은 바람직하게는 500 내지 1500℃ 범위의 온도에서 실시하며, 보다 바람직하게는 비활성 대기에서, 특히 질소하에 실시한다.
본 발명은 또한, 노에 도입된 폴리아크릴로니트릴 (PAN)이 열의 작용하에 탄화되어 탄소 섬유를 형성할 수 있고 탄화에서 유리된 시안화수소산 (HCN)을 취하는 수단이 제공되는 방식으로 500 내지 1500℃의 온도를 생성하도록 설정되는 노를 포함하고, 취한 시안화수소산을 알칼리성 매질, 특히 수산화나트륨 (NaOH) 또는 수산화칼륨 (KOH)과 접촉시킬 수 있는 스크러버를 갖고, 시안화수소산을 알칼리성 매질과 접촉시켜 형성된 시안화 염을 함유하는 액체를 수집하는 수집 수단이 제공되는, 본 발명의 방법에 의해 탄소 섬유를 제조하기 위한 플랜트를 제공한다.

Claims (6)

  1. 폴리아크릴로니트릴 (PAN)을 열분해로 탄화시켜 시안화수소산 (HCN)을 유리시키면서 탄소 섬유를 형성하고, 유리된 시안화수소산을 수집하고 알칼리성 매질로 스크러빙하여 시안화 염을 함유하는 액체를 수득하는 것을 특징으로 하는 탄소 섬유의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 유리된 시안화수소산을 수산화나트륨 (NaOH)으로 스크러빙하여 시안화나트륨 (NaCN)을 함유하는 액체를 수득하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 유리된 시안화수소산을 수산화칼륨 (KOH)으로 스크러빙하여 시안화칼륨 (KCN)을 함유하는 액체를 수득하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 열분해가 500 내지 1500℃ 범위인 온도에서 실시되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 열분해가 비활성 대기에서, 특히 질소하에 실시되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 노에 도입된 폴리아크릴로니트릴 (PAN)이 열의 작용하에 탄화되어 탄소 섬유를 형성할 수 있고 탄화에서 유리된 시안화수소산 (HCN)을 취하는 수단이 제공되는 방식으로 500 내지 1500℃의 온도를 생성하도록 설정되는 노를 포함하고, 취한 시안화수소산을 알칼리성 매질, 특히 수산화나트륨 (NaOH) 또는 수산화칼륨 (KOH)과 접촉시킬 수 있는 스크러버, 및 시안화수소산을 알칼리성 매질과 접촉시켜 형성된 시안화 염을 함유하는 액체를 수집하는 수집 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 탄소 섬유 제조용 플랜트.
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