[發明專利]一種聚丙烯腈碳纖維生產氧化、碳化產生的廢氣處理方法

在審

• 申請號: 202011432608.3
• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN112588071A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 郝小生;程潤香;梁云
• 申請（專利權）人: 郝小生
• 主分類號: B01D53/00
• 分類號: B01D53/00;B01D53/14;B01D53/18;B01D53/58;B01D53/78
• 代理公司: 太原同圓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14107
• 代理人: 王金鎖

本發明公開了一種聚丙烯腈碳纖維生產氧化、碳化產生的廢氣處理方法,來自低溫、高溫碳化爐的廢氣經過冷卻分離塔，逐步分離出焦油并脫廢成為成品焦油；熱能綜合回用；廢氣與焦油脫出的廢氣一并進入酸液噴淋吸收塔脫氨；脫氨后的廢氣進入噴淋塔吸收氫氰酸,用堿液或弱酸性鹽與氫氰酸反應生成氰化物；氧化爐產生的廢氣經換熱，逐步分離出焦油并入碳化爐分離出的焦油一并處理；廢氣進入酸液噴淋塔脫氨,然后進入第二噴淋吸收塔一并回收氫氰酸，氫氰酸亦可用冷水吸收，蒸餾回用；經上述處理后的廢氣處理達標排放；本發明降低了碳排放，物質回用產生良好的經濟效益；降低了工程熱平衡基數，綜合節能。

技術領域

本發明涉及一種工業廢氣處理技術領域，具體涉及一種聚丙烯腈碳纖維生產氧化、碳化產生的廢氣處理方法。

背景技術

碳纖維是一種重要的高新技術材料，近年來聚丙烯腈（PAN）基碳纖維發展迅猛，在軍工、航空航天等領域得到廣泛應用。尤其風電、高鐵以及大飛機的牽引進入規模化發展期。國內聚丙烯腈碳纖維碳化工程日趨成熟，品種由1K、3K、6K、12K逐步拓展到24K、48K、50K，碳化工藝速度由2-4米/分，提升到10-13米/分，個別廠家已到15米/分左右，爐口已由1米擴展到2-3米，單線能達到千噸級以上，有的單線接近兩千噸，已經向高速化、大型化、規模化發展。

聚丙烯腈含碳量67.85%，含氫1.89%，含氮26.39%，按現有工程工藝，兩噸聚丙烯腈原絲生產一噸碳纖維，依物質平衡計算，生產一噸碳纖維計算損失碳600-650公斤，損失氮320-350公斤，氫18-19公斤。聚丙烯腈（PAN）原絲生產碳纖維的預氧化和碳化過程中由于自身工藝經環化、裂解、縮聚必然產生廢氣，生產中主要以焦油（碳氫低聚物）、氫氰酸、氨氣、一氧化碳、二氧化碳等物質逸出，從而產生大量廢氣。大量的物質產生在低溫碳化階段。國內碳化現有的工程處理方法是采用焚燒工藝。一方面由于氫氰酸是劇毒物，另一方面低溫碳化爐、高溫碳化爐廢氣溫度高且含有大量的焦油，通過少量甚至不通入天然氣即可自燃，達到環保效果。但是氧化廢氣排放量大，含廢少，焚燒成本高，個別廠家采取直排方式，對環境造成嚴重污染。隨著國內碳纖維的規模化，現工程的焚燒法將會產生巨大碳排放，在國家大力要求低碳的時代顯然是不合時宜的，同時廢氣中含有大量的焦油、氫氰酸、氨氣等物質，極具回收價值，尤其低、高溫碳化廢氣是在氮氣保護下產生的，氫氰酸含量高，無雜質（硫），回收基礎非常好。

發明內容

本發明的目的是提出一種聚丙烯腈碳纖維生產氧化、碳化產生的廢氣處理方法，通過冷卻分離出焦油，反應回收氨氣和氫氰酸，而后達標排放。

本發明技術方案如下：

一種聚丙烯腈碳纖維生產氧化、碳化產生的廢氣處理方法，

（1）高溫碳化爐的廢氣與低溫碳化爐的廢氣進入至少一個冷卻分離塔，其中，所述高溫碳化爐的廢氣溫度為800-1500℃，所述低溫碳化爐的廢氣溫度為500-800℃，逐步冷卻分離出焦油，廢氣出口溫度為35-40℃，換熱介質為空氣或氮氣，廢氣走列管式管程，換熱介質走殼程，空氣或氮氣作換熱介質，對流換熱實現熱能回用； （2）分離出的焦油經過脫廢塔抽真空去除焦油中的氫氰酸、氨氣成為成品焦油，抽真空的廢氣并入冷卻后的廢氣；

（3）分離焦油后的廢氣進入至少一個酸液噴淋吸收塔，用酸液作噴淋液回收廢氣中的氨氣；

（4）脫氨后的廢氣經過至少一個噴淋吸收塔反應吸收氫氰酸，反應液為堿液或弱酸性鹽，與氫氰酸反應生成氰化物；噴淋吸收塔吸收出口廢氣完全除去氫氰酸；

（5）來自氧化爐產生的廢氣經至少一個換熱器換熱，出口溫度為35-40℃；逐步分離出的焦油并入高溫碳化爐和低溫碳化爐分離出的焦油一并處理回收；

（6）氧化爐脫焦油后的廢氣進入氧化爐酸液噴淋吸收塔，用酸液作噴淋液回收廢氣中的氨氣；

（7）氧化爐脫氨后的廢氣進入噴淋吸收塔一并處理；

（8）經上述（1）-（7）處理后的剩余微量廢氣處理達標排放。