一種粘膠基活性碳纖維的生產裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種粘膠基活性碳纖維的生產裝置，屬于碳纖維生產工藝領域，包括催化系統、脫水系統、碳化/活化系統和節能系統；節能系統主要回收由加熱電爐排出的高溫尾氣中的大量余熱。一次余熱利用是向余熱蒸汽爐加水，高溫尾氣進入余熱蒸汽爐中，與水進行熱交換，供催化、碳化、活化系統再利用；二次余熱利用是將室溫空氣送人熱風爐中，從余熱蒸汽爐，經過一次利用后的高溫尾氣送入熱風爐中，與空氣進行熱交換，送入脫水系統再利用。這樣可減少一臺燃煤鍋爐和一臺燃煤熱風爐，減少投資、節約成本；同時采用節能系統后，減少了對煤炭的依賴，減少CO2、SO3及煙塵的排放，也減少對環境的污染，并可形成顯著的經濟效益、環保效益和社會效益。
【專利說明】
一種粘膠基活性碳纖維的生產裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種碳纖維的生產工藝，具體涉及一種粘膠基活性碳纖維的生產裝置，屬于碳纖維生產工藝領域。
【背景技術】
[0002]目前，活性碳纖維(ACF)是在碳纖維技術和活性碳技術結合的基礎上，研發的繼粉狀和粒狀活性碳之后的第三代活性碳產品。該產品是一種高吸附、高價值、高效益、高科技的環保產品，是被國際上公認的高端環保材料之一。該產品已廣泛應用于環保、化工、制藥、醫療、衛生、軍事、防護、防火等多個行業。目前，ACF主要用于溶劑回收、水質凈化、汽車尾氣治理、防毒器具、醫療防護、空氣凈化、防火材料、超級電容器、汽車尾氣治理等方面。
[0003]但生產活性碳纖維過程中會產生大量高溫尾氣，該尾氣中含有殘留的C、C02、P043一等物質，目前大部分企業直接將高溫尾氣排入大氣，該高溫尾氣沒有被循環利用，造成嚴重地能源浪費和環境污染，同時也降低了企業經濟效益，不符合我國節約、低碳、循環經濟、環境友好的產業政策。

【發明內容】

[0004]針對上述現有技術存在的問題，本實用新型提供一種粘膠基活性碳纖維的生產裝置，能較好的起到節能降耗的效果。
[0005]為了實現上述目的，本實用新型采用的一種粘膠基活性碳纖維的生產裝置，包括催化系統、脫水系統、碳化/活化系統和節能系統；
[0006]所述催化系統包括反應器、物料栗、放氈機、送氈機一、催化池、脫水機、擺氈機一、濕氈車和清水栗，所述清水栗與反應器連接并向反應器內注水，所述反應器通過物料栗與催化池連接，所述放氈機和送氈機一配合控制氈布進入催化池，所述脫水機和擺氈機一控制氈布從催化池進入濕氈車；
[0007]所述脫水系統包括脫水室、熱風機、送氈機二、烘干機、擺氈機二和干氈車，所述脫水室將濕氈車中氈布脫水，通過熱風機和烘干機配合烘干濕氈布，所述送氈機二將濕氈布送至烘干機烘干后，再送至擺氈機，所述擺氈機將烘干后的氈布送入干氈車中；
[0008]所述碳化/活化系統包括送氈機三、碳化爐、出氈機、送氈機四、活化爐、送氈機五、成品車、蒸汽爐，所述送氈機三將干氈車中氈布送入碳化爐內碳化，所述出氈機和送氈機四配合將碳化后氈布送入活化爐內活化，所述蒸汽爐分別向碳化爐、活化爐內通入混合氣體，所述送氈機五將活化后氈布送入成品車；
[0009]所述節能系統包括余熱蒸汽爐、熱風爐、鼓風機、引風機、吸收塔、循環池、循環栗和清水栗，所述清水栗與余熱蒸汽爐連接且向余熱蒸汽爐內注水，所述碳化爐和活化爐分別通過管線與余熱蒸汽爐連接，所述余熱蒸汽爐與熱風爐連接，所述鼓風機與熱風爐連接，所述熱風爐分別通過管線與脫水室、烘干機連接。
[0010]作為方案的改進，還包括環保系統，所述環保系統包括余熱蒸汽爐、熱風爐、鼓風機、引風機、吸收塔、循環池、循環栗和清水栗；
[0011]所述清水栗與循環池連接，所述循環池通過循環栗與吸收塔連接，所述熱風爐通過引風機與吸收塔連接，所述余熱蒸汽爐通過管線與反應器連接。
[0012]通過生產設備中的催化系統將普通的氈布制成催化氈坯，再通過脫水系統對催化氈坯脫水烘干得干基改性氈坯，再通過碳化/活化系統對干基改性氈坯反應處理制得活性碳纖維氈，其中，還利用節能系統將生產過程中的余熱充分利用。
[0013]本實用新型的有益效果是:
[00M] 1.通過采用余熱蒸汽爐可進行余熱一次利用，每小時可產生0.4噸、壓力為0.5MPa的水蒸氣，供碳化爐使用，可生產高碳纖維氈;供活化爐使用，可生產活性碳纖維;供反應器使用，可加熱BY復合催化劑溶液。
[0015]2.通過采用熱風爐，對高溫尾氣進行二次余熱利用，每小時可產生約I萬立方米120 0C的熱風，可供脫水室和烘干機使用，生產干基改性碳纖維氈。
[0016]3.可取代一臺燒煤鍋爐和一臺燃煤熱風爐，減少直接投資約46萬元，減少工人6人，每噸產品綜合成本降低約9500元；
[0017]4.采用該步驟后，減少了對煤炭的依賴，減少⑶2、S03及煙塵的排放，也減少了對環境的污染；
[0018]5.該技術項目可形成顯著的經濟效益、環保效益和社會效益，符合我國節約、低碳、循環利用、環境友好的產業政策。
[0019]6.本領域尚未有與本實用新型同樣設計的粘膠基活性炭纖維整套生產裝置及節能環保方法，可為同行業進行規模生產、提高經濟效益、節約資源、保護環境，提供工程技術范例。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型的生產裝置及工藝流程示意圖；
[0021]圖中:1、反應器，2、物料栗，3、放氈機，4、送氈機一，5、催化池，6、脫水機，7、擺氈機一，8、濕氈車，9、脫水室，10、熱風機，11、送氈機二，12、烘干機，13、擺氈機二，14、干氈車，15、送氈機三，16、碳化爐，17、出氈機，18、送氈機四，19、活化爐，20、送氈機五，21、成品車，22、蒸汽爐，23、余熱蒸汽爐，24、熱風爐，25、鼓風機，26、引風機，27、吸收塔，28、循環池，29、循環栗，30、清水栗。
【具體實施方式】
[0022]為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚明了，下面通過附圖中及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。但是應該理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限制本實用新型的范圍。
[0023]—種活性碳纖維的生產設備，包括催化系統、脫水系統、碳化/活化系統和節能系統；
[0024]所述催化系統包括反應器1、物料栗2、放氈機3、送氈機一4、催化池5、脫水機6、擺氈機一 7、濕氈車8和清水栗30，所述清水栗30與反應器I連接并向反應器I內注水，所述反應器I通過物料栗2與催化池5連接，所述放氈機3和送氈機一 4配合控制氈布進入催化池5，所述脫水機6和擺氈機一 7控制氈布從催化池5進入濕氈車8;
[0025]所述脫水系統包括脫水室9、熱風機1、送氈機二 11、烘干機12、擺氈機二 13和干氈車14，所述脫水室9將濕氈車8中氈布脫水，通過熱風機10和烘干機12配合烘干濕氈布，所述送氈機二 11將濕氈布送至烘干機烘干后，再送至擺氈機13，所述擺氈機13將烘干后的氈布送入干氈車14中；
[0026]所述碳化/活化系統包括送氈機三15、碳化爐16、出氈機17、送氈機四18、活化爐19、送氈機五20、成品車21、蒸汽爐22，所述送氈機三15將干氈車14中氈布送入碳化爐16內碳化，所述出氈機17和送氈機四18配合將碳化后氈布送入活化爐19內活化，所述蒸汽爐22分別向碳化爐16、活化爐19內通入混合氣體，所述送氈機五20將活化后氈布送入成品車21;
[0027]所述節能系統包括余熱蒸汽爐23、熱風爐24、鼓風機25、引風機26、吸收塔27、循環池28、循環栗29和清水栗30，所述清水栗30與余熱蒸汽爐23連接且向余熱蒸汽爐23內注水，所述碳化爐16和活化爐19分別通過管線與余熱蒸汽爐23連接，所述余熱蒸汽爐23與熱風爐24連接，所述鼓風機25與熱風爐24連接，所述熱風爐24分別通過管線與脫水室9、烘干機12連接。
[0028]作為實施例的改進，還包括環保系統，所述環保系統包括余熱蒸汽爐23、熱風爐24、鼓風機25、引風機26、吸收塔27、循環池28、循環栗29和清水栗30;
[0029]所述清水栗30與循環池28連接，所述循環池28通過循環栗29與吸收塔27連接，所述熱風爐24通過引風機26與吸收塔27連接，所述余熱蒸汽爐23通過管線與反應器I連接。
[0030]如圖1所示，一種生產活性碳纖維的節能環保工藝，包括催化步驟，所述催化步驟，具體包括:
[0031](a)啟動清水栗30，將100kg水加入到反應器I中，用回收蒸汽將水加熱，控制水溫約 35°C;
[0032](b)啟動反應器I上的電動攪拌，將120kgBY復合催化劑細流加入反應器I中，充分攪拌溶解，制得BY復合催化劑溶液，BY復合催化劑為磷酸、磷酸鉀、磷酸鈉銨、硫酸銨、氯化鋅的復配，BY復合催化劑溶液的質量分數為10.7%;
[0033](c)啟動物料栗2，將BY復合催化劑溶液分五次打入催化池5中，催化池中存BY復合催化劑共5600kg;
[0034](d)啟動放氈機3和送氈機一4，將粘膠基纖維氈送入催化池5中，使粘膠基纖維氈在BY復合催化劑溶液充分浸漬，浸漬時長約30分鐘；
[0035](e)啟動脫水機6和擺氈機一 7，將濕粘膠基纖維氈送入濕氈車8中，制得濕催化纖維氈，該氈保水率約2.5%，備用。
[0036]還包括脫水步驟，所述脫水步驟，具體包括:
[0037](a)啟動脫水室9的傳輸裝置，將濕粘膠基纖維氈車8中的濕催化纖維氈送入脫水室9中；
[0038](b)啟動熱風爐24中的熱風控制閥，將熱風送入脫水室9中，催化濕纖維氈可脫除大部分游離水分，得濕改性纖維氈，該氈保水率約0.6%;
[0039](c)啟動熱風機10，將來自熱風爐24的熱風送入烘干機12中；
[0040](d)啟動送氈機二 11，將含有殘留水分的濕改性纖維氈送入烘干機12中，脫除殘留水分；[0041 ] (e)啟動擺氈機二13，將烘干后的改性纖維氈送入干氈車14中，得干基改性纖維氈，該氈保水率約0.1%，備用。
[0042]包括碳化活化步驟，所述碳化/活化步驟，具體包括:
[0043](a)啟動碳化爐16上的電熱裝置，控制碳化爐16溫度為150_250°C，電熱裝置上的電加熱器分布在6個溫區，將各溫區的溫度值設置在PLC自控系統中，由該系統控制各溫區的溫度分別為:一區150-180 °C、二區180-250 °C、三區恒溫250 °C、四區恒溫250 °C、五區250-180°C、六區 180-100°C;
[0044](b)啟動蒸汽爐22，使該爐內產生水蒸氣后，蒸汽壓力為0.5MPa，啟動控制閥向碳化爐16內通入水蒸氣；
[0045](c)啟動送氈機三15，將干基改性纖維氈按送入碳化爐16中，經碳化得高碳纖維氈；
[0046](d)啟動活化爐19上的電熱裝置，控制碳化爐16溫度為700-1200°C，電熱裝置上的電加熱器分布在7個溫區，將各溫區的溫度值設置在PLC自控系統中，由該系統控制各溫區的溫度分別為:一區700-1000°(:、二區1000-1200°(:、三區恒溫1200°(:、四區恒溫1200°(:、五區恒溫 1200°C、六區 1200-900°C、七區900_600°C、八區600_300°C、九區300_100°C ；
[0047](e)啟動蒸汽爐22上的控制閥向活化爐19內通入水蒸氣；
[0048](f)啟動出氈機17和送氈機四18，將高碳纖維氈按一定速度送入活化爐19中，控制爐內各工藝條件，高碳纖維氈經高溫活化可得到活性碳纖維氈；
[0049]同時，活化爐19內產生大量高溫尾氣，溫度約380°C;高溫尾氣進入余熱蒸汽爐23中，與該爐內的常溫水進行熱交換，產生0.5MPa水蒸汽，切換余熱蒸汽爐23和蒸汽爐22上的有關蒸汽閥，可供碳化爐16、活化爐19正常使用來自余熱蒸汽爐23產生的蒸汽。此時蒸汽爐22即可停止供蒸汽。
[0050](g)啟動送氈機五20，將活性碳纖維氈送入成品車21中，將成品車21中的活性碳纖維氈進行整理、檢測、計量、包裝后送入成品專用庫房儲存。
[0051 ] 該工藝還包括節能步驟和環保步驟，其中節能步驟包括余熱一次利用和余熱二次利用。
[0052]余熱一次利用步驟如下:
[0053](a)啟動清水栗30，開啟余熱蒸汽爐23的進水閥，將水注入余熱蒸汽爐23中；
[0054](b)開啟碳化爐16或活化爐19上的尾氣調控閥，使爐內產生的高溫尾氣進入余熱蒸汽爐23中；
[0055](C)進入余熱蒸汽爐23中的高溫尾氣與水進行熱交換，使常溫水升溫轉變為高溫水蒸氣；
[0056](d)開啟余熱蒸汽爐23的蒸汽出口控制閥，并同時開啟碳化爐16或活化爐19上的進氣閥，高溫蒸汽送入碳化爐中，用于生產高碳纖維氈；高溫蒸汽送入活化爐中，用于生產活性碳纖維。
[0057]所述余熱一次利用，每小時可產生0.4噸、壓力為0.5MPa的水蒸氣，可供反應器1、碳化爐16、活化爐19使用。這樣可取代一臺燒煤鍋爐及配套設施，減少投資約22萬元，減少工人6人，每噸產品節約成本約5900元；因不再使用煤炭，既節約了能源，又避免了對環境的污染。
[0058]余熱二次利用步驟如下:
[0059](a)經一次余熱利用后的高溫尾氣，從余熱蒸汽爐23中進入熱風爐24中；
[0060](b)啟動鼓風機25，將常溫空氣通過控制閥送入熱風爐24中，與進入熱風爐24中的高溫尾氣進行熱交換，將常溫空氣升溫為熱空氣；
[0061](c)開啟熱風爐24上的排氣閥，將產生的熱空氣分別送入脫水室9和烘干機12中，用來生產干基改性催化纖維氈。
[0062]所述余熱二次利用，將余熱蒸汽爐23排出的高溫煙氣，再進入熱風爐24，進行與常溫空氣的熱交換，將生成的120°C熱風，分別送入脫水室9和烘干機12，對濕改纖維氈進行脫水烘干后備用。可取代一臺燃煤熱風爐，可減少投資約24萬元，每小時節電120KW，每噸產品節約成本約3600元。節約了能源，增加了經濟效益。
[0063]所述的環保步驟，具體包括:
[0064](a)啟動清水栗30，將定量的清水和定量堿性溶液注入循環池28中；
[0065](b)啟動循環栗29，將循環池28中的堿水(主要成分為Ca(OH)2,質量分數為8%_10%)送入吸收塔27中；
[0066](c)啟動引風機26，開啟進氣閥，經熱風爐24二次利用后的低溫尾氣送入吸收塔27中；
[0067](d)進入吸收塔27中的尾氣與堿水在吸收塔27填料層中進行物化反應；
[0068](e)尾氣中的酸性物質與循環堿水進行中和反應，除酸后的氣體從塔頂排出，不會污染環境;中和后產生的沉渣為中性產物，定時排渣。
[0069]通過增設環保步驟，經兩次余熱利用的尾氣中主要含有殘碳C、C02、P043—，尾氣進入吸收塔底部，與從塔頂噴淋下來含Ca (HO) 2的石灰水，在塔內填料中進行物化反應，形成的固形物在沉淀池中定期排除沉渣，弱堿上清液可循環利用。每天可產生沉渣約100kg，沉渣中含有殘炭顆粒可作為燃料;生成的CaC03、Ca3(P04)2，這些物質無毒無害，可作為肥料使用，不會造成環境污染。
[0070]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改，等同替換或改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種粘膠基活性碳纖維的生產裝置，其特征在于，包括催化系統、脫水系統、碳化/活化系統和節能系統； 所述催化系統包括反應器(I)、物料栗(2)、放氈機(3)、送氈機一 (4)、催化池(5)、脫水機(6)、擺氈機一 (7)、濕氈車(8)和清水栗(30)，所述清水栗(30)與反應器(I)連接并向反應器(I)內注水，所述反應器(I)通過物料栗(2)與催化池(5)連接，所述放氈機(3)和送氈機一(4)配合控制氈布進入催化池(5)，所述脫水機(6)和擺氈機一(7)控制氈布從催化池(5)進入濕氈車(8); 所述脫水系統包括脫水室(9)、熱風機(10)、送氈機二(11)、烘干機(12)、擺氈機二(13)和干氈車(14)，所述脫水室(9)將濕氈車(8)中氈布脫水，通過熱風機(10)和烘干機(12)配合烘干濕氈布，所述送氈機二(11)將濕氈布送至烘干機烘干后，再送至擺氈機(13)，所述擺氈機(13)將烘干后的氈布送入干氈車(14)中； 所述碳化/活化系統包括送氈機三(15)、碳化爐(16)、出氈機(17)、送氈機四(18)、活化爐(19)、送氈機五(20)、成品車(21)、蒸汽爐(22)，所述送氈機三(15)將干氈車(14)中氈布送入碳化爐(16)內碳化，所述出氈機(17)和送氈機四(18)配合將碳化后氈布送入活化爐(19)內活化，所述蒸汽爐(22)分別向碳化爐(16)、活化爐(19)內通入混合氣體，所述送氈機五(20)將活化后氈布送入成品車(21); 所述節能系統包括余熱蒸汽爐(23)、熱風爐(24)、鼓風機(25)、引風機(26)、吸收塔(27)、循環池(28)、循環栗(29)和清水栗(30)，所述清水栗(30)與余熱蒸汽爐(23)連接且向余熱蒸汽爐(23)內注水，所述碳化爐(16)和活化爐(19)分別通過管線與余熱蒸汽爐(23)連接，所述余熱蒸汽爐(23)與熱風爐(24)連接，所述鼓風機(25)與熱風爐(24)連接，所述熱風爐(24)分別通過管線與脫水室(9)、烘干機(12)連接。2.根據權利要求1所述的一種粘膠基活性碳纖維的生產裝置，其特征在于，還包括環保系統，所述環保系統包括余熱蒸汽爐(23)、熱風爐(24)、鼓風機(25)、引風機(26)、吸收塔(27)、循環池(28)、循環栗(29)和清水栗(30); 所述清水栗(30)與循環池(28)連接，所述循環池(28)通過循環栗(29)與吸收塔(27)連接，所述熱風爐(24)通過引風機(26)與吸收塔(27)連接，所述余熱蒸汽爐(23)通過管線與反應器(I)連接。
【文檔編號】D01F9/32GK205474153SQ201620090263
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月29日
【發明人】劉寶珠, 張勇敢, 張健, 王政陶, 劉軍, 張念念, 葉斌
【申請人】合肥天玾環保科技有限公司