[发明专利]碳纤维氧化单元尾气的催化氧化处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及工业生产碳纤维过程氧化单元尾气的催化氧化处理工艺。

背景技术

碳纤维是由木质素、聚丙烯睛、酚醛、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚酷、粘胶纤维、沥青等中的任一种为原料，经过预氧化和碳化过程，再经表面处理而得到的。

碳纤维合成过程中产生两股尾气，分别为氧化单元尾气和碳化单元尾气。碳纤维合成过程中氧化单元尾气具有如下特点：尾气流量大、浓度低、直接燃烧燃料耗量大；尾气含有氰化氢等剧毒物质，处理难度大；尾气含有易使催化剂中毒的硅油等组分，常规催化剂易中毒；尾气流量、有机物含量波动大，系统稳定运行难度大。国内外广泛采用热氧化法，如热力焚烧工艺和蓄热式热氧化工艺，来处理其中的氧化单元尾气。

但热力焚烧工艺和蓄热式热氧化工艺处理氧化单元尾气的缺点是需消耗燃料，运行成本较高，焚烧排气量较大，而且热氧化过程中会有部分氨、氰化氢被氧化成氮氧化物，造成二次污染。采用一般尾气处理工艺处理碳纤维过程氧化单元尾气不能满足环保要求。

发明内容

针对热氧化法和蓄热式热氧化法处理碳纤维氧化单元尾气的不足，本发明提出一种工艺简单、系统阻力小、不需加辅助燃料、运行成本低、无二次污染、尾气处理彻底的碳纤维氧化单元尾气的催化氧化处理工艺。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种碳纤维氧化单元尾气的催化氧化处理工艺，其创新点在于碳纤维氧化单元尾气首先经过鼓风机增压后，再经过除杂器常温吸附脱除硅油、粉尘等杂质后进入催化氧化反应器，所述除杂器和催化氧化反应器的催化剂固定床层中分别置有铁氧化物或者锰氧化物或者两者混合物催化剂，催化氧化反应器内在压力-15～30kPa(G)，入口温度为100～450℃，出口温度为200～550℃下进行催化氧化反应，将氨、氰化氢等有害的挥发性有机物转化为氮气、二氧化碳和水，净化气经空气预热器回收热量，最后经尾气引风机排入大气。

本发明所述催化氧化反应器的入口温度最好为220℃；出口温度最好在300℃以下。

作为本发明的机理，除杂器中的催化剂作为吸附剂使用，催化氧化反应器中主要发生了如下化学反应：

4NH₃+3O₂＝2N₂+6H₂O

4CmHn+(4m+n)O₂＝4mCO₂+2nH₂O

4NO+4NH₃+O₂＝4N₂+6H₂O

6NO₂+8NH₃＝7N₂+12H₂O

4HCN+5O₂＝2N₂+2H₂O+4CO₂

2CO+O₂＝2CO₂

所述空气预热器为焊接板式换热器、或热管换热器、或翅片管换热器、或管壳换热器。

所述的除杂器和催化氧化反应器采用固定床催化反应器，该固定床催化反应器由位于反应器上端的气孔入口、位于反应器下端的气体出口及位于反应器中央的催化剂固定床层组成，二个人孔位于反应器左右侧。

本发明的优点在于：采用除杂技术，消除碳纤维氧化单元尾气中硅油、粉尘对催化剂的影响，避免催化剂中毒；催化氧化工艺简单、系统阻力小、正常运行过程中无需附加燃料、运行成本低；尾气处理彻底、无二次污染，检测结果完全满足国家标准规定的环保控制要求；操作范围非常宽广，可保证碳纤维氧化单元尾气中氨、氰化氢含量变化时，系统能稳定操作；采用的催化剂，使用寿命长；最后，本发明采用高效空气预热器回收反应热，加热进氧化炉的空气，降低企业能耗。

附图说明

图1为碳纤维氧化单元尾气的催化氧化处理工艺流程图；

图2为除杂器和催化氧化反应器的结构示意图；

图中：1-除杂器；2-催化氧化反应器；3-空气预热器；4-尾气引风机；5-烟囱；6、7-人孔；8-气体入口；9-气体出口；10-排污口；11一催化剂固定床层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的工艺作进一步的阐述。