[发明专利]一种碳纤维生产中低温碳化炉的废气控制排放方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种碳纤维生产中低温碳化炉的废气控制排放方法。

背景技术：

在生产碳纤维过程中聚丙烯腈原丝经过传动装置的牵引，通过多个加热炉，完成碳化的各个反应工序，最终生产出碳纤维。低温碳化炉是碳纤维生产过程中较为关键的加热炉，炉长在10～15米之间，工作温度最高可达800℃。低温碳化炉在碳化聚丙烯腈预氧丝时，炉内有N₂等惰性气体作为保护气体，预氧丝在高温下会裂解产生HCN、NH₃、H₂、CO、CO₂等气体以及大量的焦油，这些废气不利于纤维碳化，尤其是大量的焦油气沉积对纤维的质量影响很大，容易造成纤维断丝，所以必须及时将废气排出。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种碳纤维生产中低温碳化炉的废气控制排放方法，以满足碳纤维在低温碳化炉中平稳运行，保证碳纤维产品的质量稳定。

本发明的技术方案是：一种碳纤维生产中低温碳化炉的废气控制排放方法，在碳纤维低温碳化炉废气排放管外壁设置电伴热线，将温度加热到400℃，在电伴热线外侧设置保温层；在废气排放管与低温碳化炉连接处装有碟阀，在碟阀出口后的废气排放管配有四通管，其中一端口与碟阀连接，另一端口为废气排放口，其余端口用法兰封堵；低温碳化炉内通入的保护N₂及聚丙烯腈预氧丝在低温碳化炉中裂解产生的大量废气，通过控制废气排放管上的碟阀开度，来控制低温碳化炉中的废气排出量，使低温碳化炉内大于1个气压5～20Pa的状态，防止空气进入炉内；在电伴热线和保温层作用下，使绝大部分的废气以气体形式排出，减少废气中焦油的沉积；定期打开四通管的法兰，检查并清理废气排放口和管线里沉积的焦油，以保证废气顺利排出。

本发明与现有技术相比具有以下显著的进步：

（1）通过在碳纤维低温碳化炉废气排放管外壁设有电伴热线，将温度加热到400℃，在电伴热线外侧设有保温层，防止废气中焦油的沉积，使低温碳化炉产生的废气，以气态形式排放；

（2）在废气排放管与低温碳化炉连接处装有碟阀，在碟阀后废气排放管配有四通管中一端口连接，另一端口排放废气，其余端口用法兰封堵；通过控制废气排放管上的碟阀开度，控制低温碳化炉中的气体排出量，使低温碳化炉内大于1个气压5～20Pa的状态，防止空气进入炉内；

（3）定期打开四通管的法兰，检查并清理废气排放口和管线里沉积的焦油，以保证废气顺利排出。

通过以上技术措施减少了低温炉炉头处焦油的沉积，并且减少了焦油块的产生，从而解决了由于焦油气沉积的焦油块掉落到丝束上造成丝束受损的问题，保证了丝束的平稳运行，使产品的合格品率提高了4%左右。通过以上技术措施还保证了低温炉内的反应环境稳定，改善了反应状态，使得产品的强度指标由3.4GPa提高到3.8GPa，使低温碳化炉平稳长周期运行，保证产品的质量稳定。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明一种碳纤维低温碳化炉废气控制排放工艺示意图。

1—低温碳化炉，2—丝束，3—氮气管，4—电伴热，5—四通管，6—碟阀。

从图1可见，一种碳纤维生产中低温碳化炉1的废气控制排放方法，在碳纤维低温碳化炉废气排放管外壁设有电伴热4，在电伴热外侧设有保温层；在废气排放管与低温碳化炉1连接处装有碟阀6，在碟阀后废气排放管配有四通管5，其中一端口与碟阀6连接，另一端口供排放废气，其余端口用法兰封堵；通过氮气管3向低温碳化炉内通入的保护N₂、聚丙烯腈预氧丝束2在低温碳化炉中裂解产生的大量废气，通过控制废气排放管上的碟阀开度，控制低温碳化炉中的气体排出量，使低温碳化炉内处于大于1个气压5～20Pa的状态，防止空气进入炉内；在电伴热线和保温层作用下，加热温度处于400℃，使绝大部分的废气以气体形式排出，减少废气中焦油的沉积；定期打开四通管的法兰，检查并清理废气排放口和管线里沉积的焦油，以保证废气顺利排出。

1）聚丙烯腈原丝的预氧丝经过低温碳化炉碳化处理；

2）低温碳化炉炉内通入保护气体N₂；

3）通过调节排放阀，控制废气排放流量，保证炉内微正压；

4）废气排放管线上装有电伴热，其加热温度设定为＞400℃，防止焦油沉积在管线内；

5）定期打开四通管的法兰，检查并清理废气排放口和管线里沉积的焦油。