[发明专利]一种高温可燃焦油气体旋转式冷却回收装置

说明书

本发明公开了一种高温可燃焦油气体旋转式冷却回收装置,涉及废气处理设备领域，包括机架、电机、机壳和旋转轴，在机壳内设有旋转冷却器和旋转捕捉器，旋转冷却器和旋转捕捉器均固接在旋转轴上，并随旋转轴转动；旋转冷却器包括固定插接至旋转轴上的导热管；旋转捕捉器包括固定套接在旋转轴上的捕捉片；在中部机壳内壁上设有扰流板，扰流板设于旋转捕捉器侧下方，扰流板周边具有向上弯折结构，弯折结构与中部机壳内壁之间形成接油槽，且在接油槽位置的扰流板上开设有漏油孔。本发明的旋转式冷却回收装置结构紧凑合理，体积小，使用效果好，具有冷却、回收效率高的特点。

技术领域

本发明涉及聚丙烯腈碳纤维制造过程中真空高温碳化炉废气中所含高温可燃焦油气体冷却回收技术领域，具体讲是一种高效降温冷却捕捉回收焦油的装置，可实现焦油的有效冷却回收，有利于废气后段安全可靠燃烧处理。

背景技术

聚丙烯腈(PAN)基碳纤维生产就是不断除去杂质元素(主要为H、N、O、K、Na)，减少缺陷，净化、重整碳链的过程，主要包括原丝生产和原丝碳化两个过程。原丝生产过程主要包括聚合、脱泡、计量、喷丝、牵引、水洗、上油、烘干收丝等工序。碳化过程主要包括放丝、预氧化、低温碳化、高温碳化、表面处理、上浆烘干、收丝卷绕等工序。其中主要去除杂质元素的过程为低温碳化、高温碳化工序，主要为在真空碳化炉中，温度1000到2000℃间，聚丙烯腈与酒精、树脂等添加剂进行物理和化学等反应，杂质转化为气体随真空泵排出，碳元素碳化制成碳纤维。

在真空碳化炉中碳化的过程中有大量的杂质转化为的气体(投料重量的40％-70％)排出碳化炉，混合气体(以下简称焦油废气)成分非常复杂，有C、H、O结合的各类化合物，有K、Na化合物，有剧毒的氰化物，还有部分固体在高温真空下升华的混合物。

在环保要求日趋严格的今天，此焦油废气不允许直接排放，需经过处理达标后准许排放。目前针对此种成分复杂的高温可燃油烟废气，较为成熟有效的处理工艺有三种：一种为冷却回收法，一种为为直接燃烧法，还有一种为油烟净化法。但这些方法实际处理效率较低，且存在很大的安全隐患，较难推广。

针对焦油废气的三种处理方法的缺点分别为：

1.冷却回收法缺点：传统的冷却方法为将需要冷却的气体通入冷却器内部进行降温冷凝，一些沸点低的物质附着在冷却器内部，在重力作用下进入储油仓，一些粘度较大的液体或固体、半固体等物质就需要人工清理，否则这些物质附着在冷却器上影响降温效果。真空高温碳化炉焦油废气温度高达2000℃，在进入冷却器后迅速降温，大量油物和固体凝固成颗粒，部分物质在重力的作用下很难流动，长期附着在冷却器上，对冷却器造成严重的腐蚀。如果每个碳化炉配有一台传统冷却器，责需要每生产一炉，人工清理一次冷却器，否则会降低冷却回收效果，大大降低了生产效率，提高了环保设备的运行成本。

2.直接燃烧法缺点：对于成分复杂的有机废气，燃烧法是去除效率最高、最稳定的方法，氧气充足的情况下，需要800℃的温度保持0.2s的时间就可以完全分解。然而焦油废气排放是间歇式的，在排放的瞬间可燃气体浓度可达到90％以上，氧气不充足，无法完全分解燃烧；在废气不排放时废气管道中长期存在大量可燃气体，对燃烧设备、引风机、管道、碳化炉以及操作人员存在严重的安全隐患。

3.油烟净化法缺点：对于大分子的有机废气，油烟净化器效果最佳，但焦油废气排放是间歇式的，在废气排放的瞬间可燃气体浓度可达到90％以上，且废气成分非常复杂、温度特别高，单一的油烟净化法无法有效去除。同时油烟净化法与燃烧法一样存在爆燃风险。

综上所述，无论是冷却回收法、直接燃烧法，还是油烟净化法，单一的处理方法都无法将焦油废气安全有效的处理达标。此类焦油废气最安全高效的处理方法为将废气中的油烟、颗粒等大分子物质冷却回收，降低废气中可燃组分，并保护管道、环保设备不受油物、固态颗粒附着影响，然后安全的通入燃烧炉内充分燃烧。

发明内容