一种碳化处理装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种碳化处理装置，包括第一供氮回路和第一排出废气通道；还包括第二供氮回路，所述第二供氮回路包括液氮罐，以及液氮罐通过管道连接所述析氰精馏塔，再输送至碳化炉通过所述第一排出废气通道排出的回路；还包括第三供氮回路，所述第三供氮回路包括液氮罐，以及液氮罐通过管道连接所述析氨精馏塔，再输送至碳化炉通过所述第一排出废气通道排出的回路；本实用新型的装置能够利用液氮气化时所提供的冷量将碳化炉碳化过程中产生的废气中的焦油、CO、HCN和NH3有毒有害物质冷凝析出，转化为达到排放标准后的无毒无害的气体排入大气；既充分利用了液氮罐通过三个供氮回路液氮产生的冷量，又能全面处理碳化过程中产生的废气，对环境影响小，节能环保。
【专利说明】一种碳化处理装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种废气处理装置，特别是涉及一种用于碳纤维的碳化工序中的碳化处理装置。
【背景技术】
[0002]在碳纤维生产过程中碳化工序是重要的生产工序，碳化工序通过碳化炉进行，温度控制在40(Ti50(rc之间。发生碳化时，预氧丝在惰性气体的保护下在炉内发生裂解，产生HCN、NH3、CnHn、C0、焦油等有毒有害物质。目前，在碳纤维生产行业中，对碳化时产生的废气主要采用直燃法、化学吸收法等方式进行处理，以达到排放要求。
[0003]直燃法的优点是HCN、NH3、焦油等可以同时进行处理，且燃烧后有毒有害物质分解较完全，并生成C02、N2、H20等无毒气体等。其缺点的燃烧温度要求较高，燃烧温度在800°C以上时hcn、nh3才能完全分解，因此燃耗高，处理成本高。另外一个缺点是废气中的主要成分是保护性气体N2,含量达到70%以上，N2在高温下极可能生产NxOx。一旦NxOx含量超过排放标准，则必须进行脱硝处理。
[0004]在中国专利CN 102921285 A中提供了一种化学吸收法处理碳纤维废气的方法，此方法对废气中的HCN、NH3等提出了吸收处理的方法，但对废气中焦油等物质未提供处理方法。
实用新型内容
[0005]为了克服现有技术的缺陷与不足，本实用新型的目的在于提供一种液氮冷量利用率高、对环境影响小、且能全面处理碳化产生的废气进行综合净化处理的装置。
[0006]一种碳化处理装置，包括第一供氮回路，所述第一供氮回路包括液氮罐，以及液氮罐通过管道连接用于将液氮气化成氮气的气化器，气化器通过管道连接碳化炉(5 )的回路；还包括第一排出废气通道，所述第一排出废气通道包括碳化炉，碳化炉通过管道连接有燃烧器、过滤器和引风机，以及引风机通过管道串联连接有用于析出HCN的析氰精馏塔和/或用于析出NH3的析氨精馏塔，所述析氰精馏塔和/或所述析氨精馏塔设有排气出口 ；还包括第二供氮回路，所述第二供氮回路包括液氮罐，以及液氮罐通过管道连接所述析氰精馏塔，析氰精馏塔通过管道连接碳化炉的回路；还包括第三供氮回路，所述第三供氮回路包括液氮罐，以及液氮罐通过管道连接所述析氨精馏塔，析氨精馏塔通过管道连接碳化炉的回路。
[0007]优选地，所述析氰精馏塔的排气出口设在塔顶部，且通过管道与所述析氨精馏塔相连通；所述析氨精馏塔的排气出口设在塔顶部，且通过管道与烟?相连通。
[0008]进一步地，第一排出废气通道包括第一废气管道，燃烧器通过第一废气管道与过滤器相连通、过滤器通过第一废气管道与引风机相连通，引风机端部通过第二废气管道与析氰精馏塔相连通，析氰精馏塔塔顶部通过第三废气管道与析氨精馏塔相连通，析氨精馏塔塔顶部通过第四废气管道与烟?底部相连通。
[0009]在碳纤维碳化过程中，液氮罐内的液氮通过三个供氮回路气化为氮气作为保护气体通入碳化炉，且通过第一排出废气管道再排出:
[0010]第一供氮回路:包括液氮罐，液氮罐与设置在液氮罐底部的带第一阀门的第一液氮管道相连通，第一液氮管道与设置有第二阀门的第二液氮管道相连通，第二液氮管道与气化器底部相连通，气化器底部与设置有第三阀门的第一氮气管道相连通，第一氮气管道与第二氮气管道相连通，第二氮气管道与所述碳化炉相连通。
[0011]第二供氮回路:包括液氮罐，液氮罐与设置在液氮罐底部的带第一阀门的第一液氮管道相连通，第一液氮管道与第三液氮管道相连通，第三液氮管道与设置有第四阀门的第四液氮管道相连通，第四液氮管道与析氰精馏塔相连通，析氰精馏塔与带有第五阀门的第三氮气管道相连通，第三氮气管道与第二氮气管道相连通，第二氮气管道与所述碳化炉相连通。
[0012]第三供氮回路:包括液氮罐，液氮罐与设置在液氮罐底部的带第一阀门的第一液氮管道相连通，第一液氮管道与第三液氮管道相连通，第三液氮管道与设置有第六阀门的第四液氮管道相连通，第四液氮管道与析氨精馏塔相连通，析氨精馏塔与带有第七阀门的第四氮气管道相连通；第四氮气管道与第二氮气管道相连通，第二氮气管道与所述碳化炉相连通。
[0013]碳化炉在碳化过程中会产生含有焦油、CO、HCN和NH3的温度为400°C以上的高温废气，含有焦油和CO的高温废气在通过第一废气管道进入温度为45(T500°C的燃烧器内被点燃，将废气中的焦油、CO等可燃性物质点燃，点燃后的高温废气因可燃性物质较多可持续自燃，从而分解成无毒无害的气体随高温废气排出；燃烧后的高温废气经过耐500°C以上的过滤器将高温废气中的固态物质及未燃尽的焦油过滤除去；过滤后的高温废气通过耐500°C以上的高温风机的驱动，经过第二废气管道到达析氰精馏塔，高温废气进入析氰精馏塔后与由第二回路通道进入析氰精馏塔的液氮发生热交换，温度高的废气被冷却，而由第二回路通道进入析氰精馏塔的液氮吸收废气中的热量后发生气化形成氮气，通过控制第四阀门的开度来控制析氰精馏塔内的温度为(T25°C，废气中HCN发生液化并从废气中析出，液态HCN暂存在塔底部；已析出HCN的废气经过第三废气管道进入析氨精馏塔后与由第三回路通道进入析氨精馏塔的液氮发生热交换，废气再次被冷却，而由第三回路通道进入析氨精馏塔的液氮吸收废气中的热量后发生气化形成氮气，通过控制第六阀门的开度来控制析氨精馏塔内的温度为_6(T-32°C时，废气中的NH3发生液化并从废气中析出，液态NH3暂存在塔底部；经过析氰精馏塔和析氨精馏塔的两级精馏冷却的废气达到排放标准后通过烟囱排入大气。
[0014]优选地，所述第二废气管道与析氰精馏塔在距离析氰精馏塔底部的三分之一位置处相连通，析氰精馏塔塔顶部与第三废气管道相连通，从而使废气从析氰精馏塔塔底部的三分之一位置处进入，在析氰精馏塔中与由第二路通道的液氮进行充分热交换，温度高的废气被冷却，废气中的HCN发生液化并从废气中析出，析出HCN的废气从析氰精馏塔塔顶部出去。
[0015]同样优选地，所述第三废气管道与析氨精馏塔在距离析氨精馏塔底部的三分之一位置处相连通，析氨精馏塔塔顶部通过第四废气管道与烟?相连通，从而使废气从析氨精馏塔塔底部的三分之一位置处进入，在析氨精馏塔中与由第三路通道的液氮进行充分热交换，温度高的废气被再次冷却，废气中的NH3发生液化并从废气中析出，析出NH3的废气从析氨精馏塔塔顶部出去。
[0016]所述析氰精馏塔塔底部设置有带第八阀门的液态HCN管道，液态HCN管道与贮存容器相连通，当析氰精馏塔塔底部暂存的液态HCN达到一定的量后，则打开塔底部第八阀门，将析出的液态HCN排放到贮存容器内，排放完成后关闭第八阀门。
[0017]所述析氨精馏塔3塔底部设置有带第九阀门的液态NH3管道，液态NH3管道与贮存容器相连通，当析氨精馏塔3塔底部暂存的液态NH3达到一定的量后，则打开塔底部第九阀门，将析出的液态NH3排放到贮存容器内，排放完成后第九阀门。
[0018]在碳纤维的碳化过程中，本实用新型的碳化处理装置能够利用液氮通过三个供氮回路气化成氮气时所提供的冷量将碳纤维碳化过程中产生的废气中的焦油、CO、HCN和NH3有毒有害物质冷凝析出，转化为达到排放标准后的无毒无害的气体排入大气中；既充分利用了液氮罐通过三个供氮回路输出的液氮产生的冷量，又能全面处理碳纤维碳化过程中产生的废气，对环境影响小，节能环保。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型装置的流程示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面通过【具体实施方式】来进一步说明本实用新型，以下实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受下述实施例的限制。
[0021]实施例1
[0022]如图1所示，一种碳化处理装置，包括第一供氮回路，所述第一供氮回路包括液氮罐1，液氮罐I与设置在液氮罐I底部的带第一阀门11的第一液氮管道101相连通，第一液氮管道101与设置有第二阀门12的第二液氮管道102相连通,第二液氮管道102与气化器
9底部相连通,气化器9底部与设置有第三阀门13的第一氮气管道103相连通,第一氮气管道103与第二氮气管道113相连通，第二氮气管道113与所述第一排出废气通道相连通；还包括第一排出废气通道，所述第一排出废气通道包括第一废气管道109，燃烧器6通过第一废气管道109与过滤器7相连通、过滤器7通过第一废气管道109与引风机8相连通，弓丨风机8端部通过第二废气管道110与析氰精馏塔2相连通，析氰精馏塔2塔顶部通过第三废气管道111与析氨精馏塔3相连通，析氨精馏塔3塔顶部通过第四废气管道112与烟囱4底部相连通；还包括第二供氮回路，所述第二供氮回路包括液氮罐1，液氮罐I与设置在液氮罐I底部的带第一阀门11的第一液氮管道101相连通，第一液氮管道101与第三液氮管道104相连通，第三液氮管道104与设置有第四阀门14的第四液氮管道105相连通，第四液氮管道105与析氰精馏塔2相连通，析氰精馏塔2与带有第五阀门15的第三氮气管道106相连通，第三氮气管道106与第二氮气管道113相连通，第二氮气管道113与所述碳化炉相连通；还包括第三供氮回路，所述第三供氮回路包括液氮罐1，液氮罐I与设置在液氮罐I底部的带第一阀门11的第一液氮管道101相连通，第一液氮管道101与第三液氮管道104相连通，第三液氮管道104与设置有第六阀门16的第四液氮管道107相连通，第四液氮管道107与析氨精馏塔3相连通，析氨精馏塔3与带有第七阀门17的第四氮气管道108相连通；第四氮气管道108与第二氮气管道113相连通，第二氮气管道113与所述碳化炉相连通。
[0023]碳化炉在碳化过程中会产生含有焦油、CO、HCN和NH3的温度为400°C以上的高温废气，含有焦油和CO的高温废气在通过第一废气管道进入温度为45(T500°C的燃烧器内被点燃，将废气中的焦油、CO等可燃性物质点燃，点燃后的高温废气因可燃性物质较多可持续自燃，从而分解成无毒无害的气体随高温废气排出；燃烧后的高温废气经过耐500°C以上的过滤器将高温废气中的固态物质及未燃尽的焦油过滤除去；过滤后的高温废气通过耐500°C以上的高温风机的驱动，经过第二废气管道到达析氰精馏塔，高温废气进入析氰精馏塔后与由第二回路通道进入析氰精馏塔的液氮发生热交换，温度高的废气被冷却，而由第二回路通道进入析氰精馏塔的液氮吸收废气中的热量后发生气化形成氮气，通过控制第四阀门的开度来控制析氰精馏塔内的温度为(T25°C，废气中HCN发生液化并从废气中析出，液态HCN暂存在塔底部；已析出HCN的废气经过第三废气管道进入析氨精馏塔后与由第三回路通道进入析氨精馏塔的液氮发生热交换，废气再次被冷却，而由第三回路通道进入析氨精馏塔的液氮吸收废气中的热量后发生气化形成氮气，通过控制第六阀门的开度来控制析氨精馏塔内的温度为_6(T-32°C时，废气中的NH3发生液化并从废气中析出，液态NH3暂存在塔底部；经过析氰精馏塔和析氨精馏塔的两级精馏冷却的废气达到排放标准后通过烟囱排入大气。
[0024]另外，通过烟囱4排入大气的废气中仍含有少量的有毒有害物质，最终废气中的HCN和NH3的排放含量可通过调节析氰精馏塔2和析氨精馏塔3内的温度来控制废气中HCN和NH3的排放含量，以达到排放要求。
[0025]实施例2
[0026]所述第二废气管道110与析氰精馏塔2塔在距离析氰精馏塔底部的三分之一位置处相连通，析氰精馏塔2塔顶部与第三废气管道111相连通；所述第三废气管道111与析氨精馏塔3塔在距离析氨精馏塔底部的三分之一位置处相连通，析氨精馏塔3塔顶部通过第四废气管道112与烟囱4相连通，其它同实施例1。
[0027]实施例3
[0028]所述析氰精馏塔2塔底部设置有带第八阀门18的液态HCN管道，液态HCN管道与贮存容器10相连通；所述析氨精馏塔3塔底部设置有带第九阀门19的液态NH3管道，液态NH3管道与贮存容器11相连通，其它同实施例1。
【权利要求】
1.一种碳化处理装置，包括第一供氮回路，所述第一供氮回路包括液氮罐(1)，以及液氮罐(I)通过管道连接用于将液氮气化成氮气的气化器(9)，在气化器(9)内气化的氮气通过管道输送至碳化炉(5)后，再通过第一排出废气通道排出；其特征在于:还包括第一排出废气通道，所述第一排出废气通道包括通过管道连接的燃烧器(6)、过滤器(7)和引风机(8)，以及引风机(8)通过管道串联连接有用于析出HCN的析氰精馏塔(2)和/或用于析出NH3的析氨精馏塔(3)，所述析氰精馏塔(2)和/或所述析氨精馏塔(3)设有排气出口 ；还包括第二供氮回路，所述第二供氮回路包括液氮罐(I )，以及液氮罐(I)通过管道连接所述析氰精馏塔(2)，在析氰蒸馏塔(2)内气化的氮气通过管道输送至碳化炉(5)后，再通过第一排出废气通道排出；还包括第三供氮回路，所述第三供氮回路包括液氮罐(1)，以及液氮罐(I)通过管道连接所述析氨精馏塔(3 )，在析氨精馏塔(3 )内气化的氮气通过管道输送至碳化炉(5 )后，再通过第一排出废气通道排出。
2.根据权利要求1所述的碳化处理装置，其特征在于，所述析氰精馏塔(2)的排气出口设在塔顶部，且通过管道与所述析氨精馏塔(3)相连通；所述析氨精馏塔(3)的排气出口设在塔顶部，且通过管道与烟? (4)相连通。
3.根据权利要求1或2所述的碳化处理装置，其特征在于，所述第一供氮回路包括液氮罐(I )，液氮罐(I)与设置在液氮罐(I)底部的带第一阀门(11)的第一液氮管道(101)相连通，第一液氮管道(101)与设置有第二阀门(12)的第二液氮管道(102)相连通，第二液氮管道(102)与气化器(9)底部相连通，气化器(9)底部与设置有第三阀门(13)的第一氮气管道(103)相连通，第一氮气管道(103)与第二氮气管道(113)相连通，第二氮气管道(113)与所述碳化炉(5)相连通。
4.根据权利要求1或2所述的碳化处理装置，其特征在于，所述第二供氮回路包括液氮罐(I )，液氮罐(I)与设置在液氮罐(I)底部的带第一阀门(11)的第一液氮管道(101)相连通，第一液氮管道(101)与第三液氮管道(104)相连通，第三液氮管道(104)与设置有第四阀门(14)的第四液氮管道(105)相连通，第四液氮管道(105)与析氰精馏塔(2)相连通，析氰精馏塔(2)与带有第五阀门(15)的第三氮气管道(106)相连通，第三氮气管道(106)与第二氮气管道(113)相连通，第二氮气管道(113)与所述碳化炉(5 )相连通。
5.根据权利要求1或2所述的碳化处理装置，其特征在于，所述第三供氮回路包括液氮罐(I )，液氮罐(I)与设置在液氮罐(I)底部的带第一阀门(11)的第一液氮管道(101)相连通，第一液氮管道(101)与第三液氮管道(104)相连通，第三液氮管道(104)与设置有第六阀门(16)的第四液氮管道(107)相连通，第四液氮管道(107)与析氨精馏塔(3)相连通，析氨精馏塔(3)与带有第七阀门(17)的第四氮气管道(108)相连通；第四氮气管道(108)与第二氮气管道(113)相连通，第二氮气管道(113)与所述碳化炉(5)相连通。
6.根据权利要求1或2所述的碳化处理装置，其特征在于，所述第一排出废气通道包括第一废气管道，以及通过第一废气管道相连通的燃烧器(6)、过滤器(7)和引风机(8)，引风机(8 )端部通过第二废气管道(110)与析氰精馏塔(2 )相连通，析氰精馏塔(2 )塔顶部通过第三废气管道(111)与析氨精馏塔(3 )相连通，析氨精馏塔(3 )塔顶部通过第四废气管道(112)与烟囱(4)底部相连通。
7.根据权利要求6所述的碳化处理装置，其特征在于:所述第二废气管道(110)与析氰精馏塔(2)塔在距离析氰精馏塔底部为析氰精馏塔三分之一塔壁高度处相连通，析氰精馏塔(2)塔顶部与第三废气管道(111)相连通。
8.根据权利要求6所述的碳化处理装置，其特征在于:所述第三废气管道(111)与析氨精馏塔(3)塔在距离析氨精馏塔底部为析氨精馏塔三分之一塔壁高度处相连通，析氨精馏塔(3 )塔顶部通过第四废气管道(112 )与烟囱(4 )相连通。
9.根据权利要求1所述的碳化处理装置，其特征在于:所述析氰精馏塔(2)塔底部设置有带第八阀门(18)的液态HCN管道，液态HCN管道与贮存容器(10)相连通。
10.根据权利要求1所述的碳化处理装置，其特征在于:所述析氨精馏塔(3)塔底部设置有带第九阀门(19)的液态NH3管道，液态NH3管道与贮存容器(11)相连通。
【文档编号】F25J3/02GK204115495SQ201320630748
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年10月14日 优先权日:2013年10月14日
【发明者】黄有平, 黄险波, 陈大华, 陈涛, 梁杰栋, 张凡, 宋威 申请人:广州金发碳纤维新材料发展有限公司, 金发科技股份有限公司