[發(fā)明專利]一種碳纖維生產(chǎn)中低溫碳化爐的廢氣控制排放方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310333070.4
• 申請日: 2013-08-02
• 公開（公告）號: CN104342784A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發(fā)明（設計）人: 蔡小平;齊志軍;方靜;常平;鄭兆彥;孫浩;張曉東;楊大鵬;王德福;李克亮
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: D01F9/32
• 分類號: D01F9/32
• 代理公司: 北京市中實友知識產(chǎn)權代理有限責任公司 11013
• 代理人: 謝小延

技術領域：

本發(fā)明涉及一種碳纖維生產(chǎn)中低溫碳化爐的廢氣控制排放方法。

背景技術：

在生產(chǎn)碳纖維過程中聚丙烯腈原絲經(jīng)過傳動裝置的牽引，通過多個加熱爐，完成碳化的各個反應工序，最終生產(chǎn)出碳纖維。低溫碳化爐是碳纖維生產(chǎn)過程中較為關鍵的加熱爐，爐長在10～15米之間，工作溫度最高可達800℃。低溫碳化爐在碳化聚丙烯腈預氧絲時，爐內(nèi)有N₂等惰性氣體作為保護氣體，預氧絲在高溫下會裂解產(chǎn)生HCN、NH₃、H₂、CO、CO₂等氣體以及大量的焦油，這些廢氣不利于纖維碳化，尤其是大量的焦油氣沉積對纖維的質(zhì)量影響很大，容易造成纖維斷絲，所以必須及時將廢氣排出。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種碳纖維生產(chǎn)中低溫碳化爐的廢氣控制排放方法，以滿足碳纖維在低溫碳化爐中平穩(wěn)運行，保證碳纖維產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定。

本發(fā)明的技術方案是：一種碳纖維生產(chǎn)中低溫碳化爐的廢氣控制排放方法，在碳纖維低溫碳化爐廢氣排放管外壁設置電伴熱線，將溫度加熱到400℃，在電伴熱線外側(cè)設置保溫層；在廢氣排放管與低溫碳化爐連接處裝有碟閥，在碟閥出口后的廢氣排放管配有四通管，其中一端口與碟閥連接，另一端口為廢氣排放口，其余端口用法蘭封堵；低溫碳化爐內(nèi)通入的保護N₂及聚丙烯腈預氧絲在低溫碳化爐中裂解產(chǎn)生的大量廢氣，通過控制廢氣排放管上的碟閥開度，來控制低溫碳化爐中的廢氣排出量，使低溫碳化爐內(nèi)大于1個氣壓5～20Pa的狀態(tài)，防止空氣進入爐內(nèi)；在電伴熱線和保溫層作用下，使絕大部分的廢氣以氣體形式排出，減少廢氣中焦油的沉積；定期打開四通管的法蘭，檢查并清理廢氣排放口和管線里沉積的焦油，以保證廢氣順利排出。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下顯著的進步：

（1）通過在碳纖維低溫碳化爐廢氣排放管外壁設有電伴熱線，將溫度加熱到400℃，在電伴熱線外側(cè)設有保溫層，防止廢氣中焦油的沉積，使低溫碳化爐產(chǎn)生的廢氣，以氣態(tài)形式排放；

（2）在廢氣排放管與低溫碳化爐連接處裝有碟閥，在碟閥后廢氣排放管配有四通管中一端口連接，另一端口排放廢氣，其余端口用法蘭封堵；通過控制廢氣排放管上的碟閥開度，控制低溫碳化爐中的氣體排出量，使低溫碳化爐內(nèi)大于1個氣壓5～20Pa的狀態(tài)，防止空氣進入爐內(nèi)；

（3）定期打開四通管的法蘭，檢查并清理廢氣排放口和管線里沉積的焦油，以保證廢氣順利排出。

通過以上技術措施減少了低溫爐爐頭處焦油的沉積，并且減少了焦油塊的產(chǎn)生，從而解決了由于焦油氣沉積的焦油塊掉落到絲束上造成絲束受損的問題，保證了絲束的平穩(wěn)運行，使產(chǎn)品的合格品率提高了4%左右。通過以上技術措施還保證了低溫爐內(nèi)的反應環(huán)境穩(wěn)定，改善了反應狀態(tài)，使得產(chǎn)品的強度指標由3.4GPa提高到3.8GPa，使低溫碳化爐平穩(wěn)長周期運行，保證產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定。

具體實施方式：

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

圖1為本發(fā)明一種碳纖維低溫碳化爐廢氣控制排放工藝示意圖。

1—低溫碳化爐，2—絲束，3—氮氣管，4—電伴熱，5—四通管，6—碟閥。

從圖1可見，一種碳纖維生產(chǎn)中低溫碳化爐1的廢氣控制排放方法，在碳纖維低溫碳化爐廢氣排放管外壁設有電伴熱4，在電伴熱外側(cè)設有保溫層；在廢氣排放管與低溫碳化爐1連接處裝有碟閥6，在碟閥后廢氣排放管配有四通管5，其中一端口與碟閥6連接，另一端口供排放廢氣，其余端口用法蘭封堵；通過氮氣管3向低溫碳化爐內(nèi)通入的保護N₂、聚丙烯腈預氧絲束2在低溫碳化爐中裂解產(chǎn)生的大量廢氣，通過控制廢氣排放管上的碟閥開度，控制低溫碳化爐中的氣體排出量，使低溫碳化爐內(nèi)處于大于1個氣壓5～20Pa的狀態(tài)，防止空氣進入爐內(nèi)；在電伴熱線和保溫層作用下，加熱溫度處于400℃，使絕大部分的廢氣以氣體形式排出，減少廢氣中焦油的沉積；定期打開四通管的法蘭，檢查并清理廢氣排放口和管線里沉積的焦油，以保證廢氣順利排出。

1）聚丙烯腈原絲的預氧絲經(jīng)過低溫碳化爐碳化處理；

2）低溫碳化爐爐內(nèi)通入保護氣體N₂；

3）通過調(diào)節(jié)排放閥，控制廢氣排放流量，保證爐內(nèi)微正壓；

4）廢氣排放管線上裝有電伴熱，其加熱溫度設定為＞400℃，防止焦油沉積在管線內(nèi)；

5）定期打開四通管的法蘭，檢查并清理廢氣排放口和管線里沉積的焦油。