一種碳化處理裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳化處理裝置，包括第一供氮回路，還包括第一排出廢氣通道；還包括第二供氮回路，所述第二供氮回路包括液氮罐，以及通過管道連接所述析氰精餾塔，再輸送至碳化爐通過所述第一排出廢氣通道排出的回路；還包括第三供氮回路，所述第三供氮回路包括液氮罐，以及通過管道連接所述析氨精餾塔，再輸送至碳化爐通過所述第一排出廢氣通道排出的回路；本發(fā)明的裝置能夠利用液氮氣化時所提供的冷量將碳化爐碳化過程中產生的廢氣中的焦油、CO、HCN和NH3有毒有害物質冷凝析出，轉化為達到排放標準后的無毒無害的氣體排入大氣中；既充分利用了液氮罐通過三個供氮回路液氮產生的冷量，又能全面處理碳化過程中產生的廢氣，對環(huán)境影響小，節(jié)能環(huán)保。
【專利說明】一種碳化處理裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種廢氣處理裝置，特別是涉及一種用于碳纖維的碳化工序中的碳化處理裝置。
【背景技術】
[0002]在碳纖維生產過程中碳化工序是重要的生產工序，碳化工序通過碳化爐進行，溫度控制在40(Ti50(rc之間。發(fā)生碳化時，預氧絲在惰性氣體的保護下在爐內發(fā)生裂解，產生HCN、NH3、CnHn、C0、焦油等有毒有害物質。目前，在碳纖維生產行業(yè)中，對碳化時產生的廢氣主要采用直燃法、化學吸收法等方式進行處理，以達到排放要求。
[0003]直燃法的優(yōu)點是HCN、NH3、焦油等可以同時進行處理，且燃燒后有毒有害物質分解較完全，并生成C02、N2、H20等無毒氣體等。其缺點的燃燒溫度要求較高，燃燒溫度在800°C以上時hcn、nh3才能完全分解，因此燃耗高，處理成本高。另外一個缺點是廢氣中的主要成分是保護性氣體N2,含量達到70%以上，N2在高溫下極可能生產NxOx。一旦NxOx含量超過排放標準，則必須進行脫硝處理。
[0004]在中國專利CN 102921285 A中提供了一種化學吸收法處理碳纖維廢氣的方法，此方法對廢氣中的HCN、NH3等提出了吸收處理的方法，但對廢氣中焦油等物質未提供處理方法。

【發(fā)明內容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術的缺陷與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種液氮冷量利用率高、對環(huán)境影響小、且能全面處理碳化產生的廢氣進行綜合凈化處理的裝置。
[0006]一種碳化處理裝置，包括第一供氮回路，所述第一供氮回路包括液氮罐，以及通過管道連接用于將液氮氣化成氮氣的氣化器，在所述氣化器內氣化的氮氣通過管道輸送至碳化爐再排出的回路；還包括第一排出廢氣通道，所述第一排出廢氣通道包括通過管道連接有燃燒器、過濾器和引風機，以及通過管道串聯(lián)連接有用于析出HCN的析氰精餾塔和/或用于析出NH3的析氨精餾塔，所述析氰精餾塔和/或所述析氨精餾塔設有排氣出口 ；還包括第二供氮回路，所述第二供氮回路包括液氮罐，以及通過管道連接所述析氰精餾塔，在所述析氰精餾塔內氣化的氮氣輸送至碳化爐通過所述第一排出廢氣通道排出的回路；還包括第三供氮回路，所述第三供氮回路包括液氮罐，以及通過管道連接所述析氨精餾塔，在所述析氨精餾塔內氣化的氮氣輸送至碳化爐通過所述第一排出廢氣通道排出的回路。
[0007]優(yōu)選地，所述析氰精餾塔的排氣出口設在塔頂部，且通過管道與所述析氨精餾塔相連通；所述析氨精餾塔的排氣出口設在塔頂部，且通過管道與煙?相連通。
[0008]進一步地，第一排出廢氣通道包括通過第一廢氣管道與燃燒器、過濾器、引風機相連通，引風機端部通過第二廢氣管道與析氰精餾塔相連通，析氰精餾塔塔頂部通過第三廢氣管道與析氨精餾塔相連通，析氨精餾塔塔頂部通過第四廢氣管道與煙?底部相連通。
[0009]在碳纖維碳化過程中，液氮罐內的液氮通過三個供氮回路氣化為氮氣作為保護氣體通入碳化爐，且通過第一排出廢氣管道再排出:
第一供氮回路:包括液氮罐，與設置在液氮罐底部的帶第一閥門的第一液氮管道相連通，第一液氮管道與設置有第二閥門的第二液氮管道相連通，第二液氮管道與氣化器底部相連通，氣化器底部與設置有第三閥門的第一氮氣管道相連通，第一氮氣管道與第二氮氣管道相連通，第二氮氣管道與所述碳化爐相連通。
[0010]第二供氮回路:包括液氮罐，與設置在液氮罐底部的帶第一閥門的第一液氮管道相連通，第一液氮管道與第三液氮管道相連通，第三液氮管道與設置有第四閥門的第四液氮管道相連通，第四液氮管道與析氰精餾塔相連通，析氰精餾塔與帶有第五閥門的第三氮氣管道相連通，第三氮氣管道與第二氮氣管道相連通，第二氮氣管道與所述碳化爐相連通。
[0011]第三供氮回路:包括液氮罐，與設置在液氮罐底部的帶第一閥門的第一液氮管道，第一液氮管道與第三液氮管道相連通，第三液氮管道與設置有第六閥門的第四液氮管道相連通，第四液氮管道與析氨精餾塔相連通，析氨精餾塔與帶有第七閥門的第四氮氣管道相連通；第四氮氣管道與第二氮氣管道相連通，第二氮氣管道與所述碳化爐相連通。
[0012]碳化爐在碳化過程中會產生含有焦油、CO、HCN和NH3的溫度為400°C以上的高溫廢氣，含有焦油和CO的高溫廢氣在通過第一廢氣管道進入溫度為45(T500°C的燃燒器內被點燃，將廢氣中的焦油、CO等可燃性物質點燃，點燃后的高溫廢氣因可燃性物質較多可持續(xù)自燃，從而分解成無毒無害的氣體隨高溫廢氣排出；燃燒后的高溫廢氣經過耐500°C以上的過濾器將高溫廢氣中的固態(tài)物質及未燃盡的焦油過濾除去；過濾后的高溫廢氣通過耐500°C以上的高溫風機的驅動，經過第二廢氣管道到達析氰精餾塔，高溫廢氣進入析氰精餾塔后與由第二回路通道進入析氰精餾塔的液氮發(fā)生熱交換，溫度高的廢氣被冷卻，而由第二回路通道進入析氰精餾塔的液氮吸收廢氣中的熱量后發(fā)生氣化形成氮氣，通過控制第四閥門的開度來控制析氰精餾塔內的溫度為(T25°C，廢氣中HCN發(fā)生液化并從廢氣中析出，液態(tài)HCN暫存在塔底部；已析出HCN的廢氣經過第三廢氣管道進入析氨精餾塔后與由第三回路通道進入析氨精餾塔的液氮發(fā)生熱交換，廢氣再次被冷卻，而由第三回路通道進入析氨精餾塔的液氮吸收廢氣中的熱量后發(fā)生氣化形成氮氣，通過控制第六閥門的開度來控制析氨精餾塔內的溫度為-6(T-32°C時，廢氣中的NH3發(fā)生液化并從廢氣中析出，液態(tài)NH3暫存在塔底部；經過析氰精餾塔和析氨精餾塔的兩級精餾冷卻的廢氣達到排放標準后通過煙囪排入大氣。
[0013]優(yōu)選地，所述第二廢氣管道與析氰精餾塔塔底部的三分之一位置處相連通，析氰精餾塔塔頂部與第三廢氣管道相連通，從而使廢氣從析氰精餾塔塔底部的三分之一位置處進入，在析氰精餾塔中與由第二路通道的液氮進行充分熱交換，溫度高的廢氣被冷卻，廢氣中的HCN發(fā)生液化并從廢氣中析出，析出HCN的廢氣從析氰精餾塔塔頂部出去。
[0014]同樣優(yōu)選地，所述第三廢氣管道與析氨精餾塔塔底部的三分之一位置處相連通，析氨精餾塔塔頂部通過第四廢氣管道與煙?相連通，從而使廢氣從析氨精餾塔塔底部的三分之一位置處進入，在析氨精餾塔中與由第三路通道的液氮進行充分熱交換，溫度高的廢氣被再次冷卻，廢氣中的NH3發(fā)生液化并從廢氣中析出，析出NH3的廢氣從析氨精餾塔塔頂部出去。
[0015]所述析氰精餾塔塔底部設置有帶第八閥門的液態(tài)HCN管道，液態(tài)HCN管道與貯存容器相連通，當析氰精餾塔塔底部暫存的液態(tài)HCN達到一定的量后，則打開塔底部第八閥門，將析出的液態(tài)HCN排放到貯存容器內，排放完成后關閉第八閥門。
[0016]所述析氨精餾塔3塔底部設置有帶第九閥門的液態(tài)NH3管道，液態(tài)NH3管道與貯存容器相連通，當析氨精餾塔3塔底部暫存的液態(tài)NH3達到一定的量后，則打開塔底部第九閥門，將析出的液態(tài)NH3排放到貯存容器內，排放完成后第九閥門。
[0017]在碳纖維的碳化過程中，本發(fā)明的碳化處理裝置能夠利用液氮通過三個供氮回路氣化成氮氣時所提供的冷量將碳纖維碳化過程中產生的廢氣中的焦油、C0、HCN和NH3有毒有害物質冷凝析出，轉化為達到排放標準后的無毒無害的氣體排入大氣中；既充分利用了液氮罐通過三個供氮回路輸出的液氮產生的冷量，又能全面處理碳纖維碳化過程中產生的廢氣，對環(huán)境影響小，節(jié)能環(huán)保。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明裝置的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面通過【具體實施方式】來進一步說明本發(fā)明，以下實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受下述實施例的限制。
[0020]實施例1
如圖1所示，一種碳化處理裝置，包括第一供氮回路，所述第一供氮回路包括液氮罐1，與設置在液氮罐I底部的帶第一閥門11的第一液氮管道101相連通，第一液氮管道101與設置有第二閥門12的第二液氮管道102相連通，第二液氮管道102與氣化器9底部相連通，氣化器9底部與設置有第三閥門13的第一氮氣管道103相連通,第一氮氣管道103與第二氮氣管道113相連通，第二氮氣管道113與所述第一排出廢氣通道相連通；還包括第一排出廢氣通道，所述第一排出廢氣通道包括通過第一廢氣管道109與燃燒器6、過濾器7、引風機8相連通，引風機8端部通過第二廢氣管道110與析氰精餾塔2相連通，析氰精餾塔2塔頂部通過第三廢氣管道111與析氨精餾塔3相連通，析氨精餾塔3塔頂部通過第四廢氣管道112與煙? 4底部相連通；還包括第二供氮回路，所述第二供氮回路包括液氮罐1，與設置在液氮罐I底部的帶第一閥門11的第一液氮管道101相連通，第一液氮管道101與第三液氮管道104相連通，第三液氮管道104與設置有第四閥門14的第四液氮管道105相連通，第四液氮管道105與析氰精餾塔2相連通，析氰精餾塔2與帶有第五閥門15的第三氮氣管道106相連通，第三氮氣管道106與第二氮氣管道113相連通，第二氮氣管道113與所述碳化爐5相連通；還包括第三供氮回路，所述第三供氮回路包括液氮罐1，與設置在液氮罐I底部的帶第一閥門11的第一液氮管道101，第一液氮管道101與第三液氮管道104相連通，第三液氮管道104與設置有第六閥門16的第四液氮管道107相連通,第四液氮管道107與析氨精餾塔3相連通，析氨精餾塔3與帶有第七閥門17的第四氮氣管道108相連通；第四氮氣管道108與第二氮氣管道113相連通，第二氮氣管道113與所述碳化爐5相連通。
[0021]碳化爐在碳化過程中會產生含有焦油、CO、HCN和NH3的溫度為400°C以上的高溫廢氣，含有焦油和CO的高溫廢氣在通過第一廢氣管道進入溫度為45(T500°C的燃燒器內被點燃，將廢氣中的焦油、CO等可燃性物質點燃，點燃后的高溫廢氣因可燃性物質較多可持續(xù)自燃，從而分解成無毒無害的氣體隨高溫廢氣排出；燃燒后的高溫廢氣經過耐500°C以上的過濾器將高溫廢氣中的固態(tài)物質及未燃盡的焦油過濾除去；過濾后的高溫廢氣通過耐5000C以上的高溫風機的驅動，經過第二廢氣管道到達析氰精餾塔，高溫廢氣進入析氰精餾塔后與由第二回路通道進入析氰精餾塔的液氮發(fā)生熱交換，溫度高的廢氣被冷卻，而由第二回路通道進入析氰精餾塔的液氮吸收廢氣中的熱量后發(fā)生氣化形成氮氣，通過控制第四閥門的開度來控制析氰精餾塔內的溫度為(T25°C，廢氣中HCN發(fā)生液化并從廢氣中析出，液態(tài)HCN暫存在塔底部；已析出HCN的廢氣經過第三廢氣管道進入析氨精餾塔后與由第三回路通道進入析氨精餾塔的液氮發(fā)生熱交換，廢氣再次被冷卻，而由第三回路通道進入析氨精餾塔的液氮吸收廢氣中的熱量后發(fā)生氣化形成氮氣，通過控制第六閥門的開度來控制析氨精餾塔內的溫度為-60'32 °C時，廢氣中的NH3發(fā)生液化并從廢氣中析出，液態(tài)NH3暫存在塔底部；經過析氰精餾塔和析氨精餾塔的兩級精餾冷卻的廢氣達到排放標準后通過煙囪排入大氣。
[0022]另外，通過煙囪4排入大氣的廢氣中仍含有少量的有毒有害物質，最終廢氣中的HCN和NH3的排放含量可通過調節(jié)析氰精餾塔2和析氨精餾塔3內的溫度來控制廢氣中HCN和NH3的排放含量，以達到排放要求。
[0023]實施例2
所述第二廢氣管道110與析氰精餾塔2塔底部的三分之一位置處相連通，析氰精餾塔2塔頂部與第三廢氣管道111相連通；所述第三廢氣管道111與析氨精餾塔3塔底部的三分之一位置處相連通，析氨精餾塔3塔頂部通過第四廢氣管道112與煙? 4相連通，其它同實施例1。
[0024]實施例3
所述析氰精餾塔2塔底部設置有帶第八閥門18的液態(tài)HCN管道，液態(tài)HCN管道與貯存容器10相連通；所述析氨精餾塔3塔底部設置有帶第九閥門19的液態(tài)NH3管道，液態(tài)NH3管道與貯存容器11相連通，其它同實施例1。
【權利要求】
1.一種碳化處理裝置，包括第一供氮回路，所述第一供氮回路包括液氮罐(1)，以及通過管道連接用于將液氮氣化成氮氣的氣化器(9)，在所述氣化器(9)內氣化的氮氣通過管道輸送至碳化爐(5)再排出的回路；其特征在于:還包括第一排出廢氣通道，所述第一排出廢氣通道包括通過管道連接有燃燒器(6)、過濾器(7)和引風機(8)，以及通過管道串聯(lián)連接有用于析出HCN的析氰精餾塔(2)和/或用于析出NH3的析氨精餾塔(3)，所述析氰精餾塔(2)和/或所述析氨精餾塔(3)設有排氣出口 ；還包括第二供氮回路，所述第二供氮回路包括液氮罐(1)，以及通過管道連接所述析氰精餾塔(2)，在所述析氰精餾塔(2)內氣化的氮氣輸送至碳化爐(5)通過所述第一排出廢氣通道排出的回路；還包括第三供氮回路，所述第三供氮回路包括液氮罐(1)，以及通過管道連接所述析氨精餾塔(3)，在所述析氨精餾塔(3)內氣化的氮氣輸送至碳化爐(5)通過所述第一排出廢氣通道排出的回路。
2.根據權利要求1所述的碳化處理裝置，其特征在于，所述析氰精餾塔(2)的排氣出口設在塔頂部，且通過管道與所述析氨精餾塔(3)相連通；所述析氨精餾塔(3)的排氣出口設在塔頂部，且通過管道與煙? (4)相連通。
3.根據權利要求1或2所述的碳化處理裝置，其特征在于，所述第一供氮回路包括液氮罐(I )，與設置在液氮罐(I)底部的帶第一閥門(11)的第一液氮管道(101)相連通，第一液氮管道(101)與設置有第二閥門(12)的第二液氮管道(102)相連通，第二液氮管道(102)與氣化器(9)底部相連通，氣化器(9)底部與設置有第三閥門(13)的第一氮氣管道(103)相連通，第一氮氣管道(103)與第二氮氣管道(113)相連通，第二氮氣管道(113)與所述碳化爐(5)相連通。
4.根據權利要求1或2所述的碳化處理裝置，其特征在于，所述第二供氮回路包括液氮罐(I )，與設置在液氮罐(I)底部的帶第一閥門(11)的第一液氮管道(101)相連通，第一液氮管道(101)與第三液氮管道(104)相連通，第三液氮管道(104)與設置有第四閥門(14)的第四液氮管道(105)相連通，第四液氮管道(105)與析氰精餾塔(2)相連通，析氰精餾塔(2)與帶有第五閥門(15)的第三氮氣管道(106)相連通，第三氮氣管道(106)與第二氮氣管道(113 )相連通，第二氮氣管道(113)與所述碳化爐(5 )相連通。
5.根據權利要求1或2所述的碳化處理裝置，其特征在于，所述第三供氮回路包括液氮罐(1)，與設置在液氮罐(I)底部的帶第一閥門(11)的第一液氮管道(101)，第一液氮管道(101)與第三液氮管道(104)相連通，第三液氮管道(104)與設置有第六閥門(16)的第四液氮管道(107)相連通，第四液氮管道(107)與析氨精餾塔(3)相連通，析氨精餾塔(3)與帶有第七閥門(17)的第四氮氣管道(108)相連通；第四氮氣管道(108)與第二氮氣管道(113)相連通，第二氮氣管道(113)與所述碳化爐(5)相連通。
6.根據權利要求1或2所述的碳 化處理裝置，其特征在于，所述第一排出廢氣通道包括通過第一廢氣管道(109)與燃燒器(6)、過濾器(7)、引風機(8)相連通，引風機(8)端部通過第二廢氣管道(110)與析氰精餾塔(2 )相連通，析氰精餾塔(2 )塔頂部通過第三廢氣管道(111)與析氨精餾塔(3 )相連通，析氨精餾塔(3 )塔頂部通過第四廢氣管道(112 )與煙囪(4)底部相連通。
7.根據權利要求6所述的碳化處理裝置，其特征在于:所述第二廢氣管道(110)與析氰精餾塔(2 )塔底部的三分之一位置處相連通，析氰精餾塔(2 )塔頂部與第三廢氣管道(111)相連通。
8.根據權利要求6所述的碳纖維生產的液氮應用及廢氣綜合凈化處理利用裝置，其特征在于:所述第三廢氣管道(111)與析氨精餾塔(3 )塔底部的三分之一位置處相連通，析氨精餾塔(3 )塔頂部通過第四廢氣管道(112 )與煙囪(4 )相連通。
9.根據權利要求1所述的碳化處理裝置，其特征在于:所述析氰精餾塔(2)塔底部設置有帶第八閥門(18)的液態(tài)HCN管道，液態(tài)HCN管道與貯存容器(10)相連通。
10.根據權利要求1所述的碳化處理裝置，其特征在于:所述析氨精餾塔(3)塔底部設置有帶第九閥門(19 )的液態(tài)NH3管道，液態(tài)NH3管道與貯存容器(11)相連通。
【文檔編號】F27D17/00GK103575118SQ201310476624
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年10月14日 優(yōu)先權日:2013年10月14日
【發(fā)明者】黃有平, 黃險波, 陳大華, 陳濤, 梁杰棟, 張凡, 宋威 申請人:廣州金發(fā)碳纖維新材料發(fā)展有限公司, 金發(fā)科技股份有限公司