一种粘胶基活性碳纤维的生产装置及节能环保方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种碳纤维的生产工艺，具体涉及一种粘胶基活性碳纤维的生产装置及节能环保方法，属于碳纤维生产工艺领域。
【背景技术】
[0002]目前，活性碳纤维(ACF)是在碳纤维技术和活性碳技术结合的基础上，研发的继粉状和粒状活性碳之后的第三代活性碳产品。该产品是一种高吸附、高价值、高效益、高科技的环保产品，是被国际上公认的高端环保材料之一。该产品已广泛应用于环保、化工、制药、医疗、卫生、军事、防护、防火等多个行业。目前，ACF主要用于溶剂回收、水质净化、汽车尾气治理、防毒器具、医疗防护、空气净化、防火材料、超级电容器、汽车尾气治理等方面。
[0003]但生产活性碳纤维过程中会产生大量高温尾气，该尾气中含有残留的C、C02、P043一等物质，目前大部分企业直接将高温尾气排入大气，该高温尾气没有被循环利用，造成严重地能源浪费和环境污染，同时也降低了企业经济效益，不符合我国节约、低碳、循环经济、环境友好的产业政策。
【发明内容】
[0004]针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种粘胶基活性碳纤维的生产装置及节能环保方法，能较好的起到节能降耗的效果。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用的一种粘胶基活性碳纤维的生产装置，包括催化系统、脱水系统、碳化/活化系统和节能系统；
所述催化系统包括反应器、物料栗、放毡机、送毡机一、催化池、脱水机、摆毡机一、湿毡车和清水栗，所述清水栗与反应器连接并向反应器内注水，所述反应器通过物料栗与催化池连接，所述放毡机和送毡机一配合控制毡布进入催化池，所述脱水机和摆毡机一控制毡布从催化池进入湿毡车；
所述脱水系统包括脱水室、热风机、送毡机二、烘干机、摆毡机二和干毡车，所述脱水室将湿毡车中毡布脱水，通过热风机和烘干机配合烘干湿毡布，所述送毡机二将湿毡布送至烘干机烘干后，再送至摆毡机，所述摆毡机将烘干后的毡布送入干毡车中；
所述碳化/活化系统包括送毡机三、碳化炉、出毡机、送毡机四、活化炉、送毡机五、成品车、蒸汽炉，所述送毡机三将干毡车中毡布送入碳化炉内碳化，所述出毡机和送毡机四配合将碳化后毡布送入活化炉内活化，所述蒸汽炉分别向碳化炉、活化炉内通入混合气体，所述送毡机五将活化后毡布送入成品车；
所述节能系统包括余热蒸汽炉、热风炉、鼓风机、引风机、吸收塔、循环池、循环栗和清水栗，所述清水栗与余热蒸汽炉连接且向余热蒸汽炉内注水，所述碳化炉和活化炉分别通过管线与余热蒸汽炉连接，所述余热蒸汽炉与热风炉连接，所述鼓风机与热风炉连接，所述热风炉分别通过管线与脱水室、烘干机连接。
[0006]作为方案的改进，还包括环保系统，所述环保系统包括余热蒸汽炉、热风炉、鼓风机、引风机、吸收塔、循环池、循环栗和清水栗；
所述清水栗与循环池连接，所述循环池通过循环栗与吸收塔连接，所述热风炉通过引风机与吸收塔连接，所述余热蒸汽炉通过管线与反应器连接。
[0007]本发明还提供了一种使用上述任一项所述粘胶基活性碳纤维的生产装置的节能环保工艺，包括催化步骤、脱水步骤、碳化/活化步骤和节能步骤；
所述催化步骤，先将水加入反应器中，再将BY复合催化剂加入水中进行搅拌，制成BY复合催化剂溶液;将BY复合催化剂溶液经物料栗加入催化池中，再将粘胶基纤维毡放入BY复合催化剂溶液中浸渍，经脱水机脱除部分水后得到湿催化纤维毡，备用；
所述脱水步骤，先将热风炉产生的热风送入脱水室，再将催化湿纤维毡送入脱水室，脱除大部分游离水后，再经过烘干机脱除残留水，可得干基改性催化纤维毡，备用；
所述碳化/活化步骤，向碳化炉中通入水蒸气，分段调温后，将干基改性催化纤维毡送入碳化炉中，经碳化可得高碳纤维毡;将高碳纤维毡送入活化炉，向活化炉内通入水蒸气，分段调温后，高碳纤维毡经高温活化得活性碳纤维毡，然后进行成品包装；
所述节能步骤，启动清水栗向余热蒸汽炉加入水，由碳化炉或活化炉中排出的高温尾气进入余热蒸汽炉中，可产生高温蒸汽;高温蒸汽送入碳化炉用于生产高碳纤维毡;高温蒸汽送入活化炉中，用于生产活性碳纤维毡。
[0008]作为方案的改进，所述节能步骤中利用后的高温尾汽，从余热蒸汽炉中进入热风炉内，通过鼓风机向热风炉内吹入常温空气，常温空气与热风炉中的高温尾气进行热交换，将常温空气升温为热风，然后将热风分别送入脱水室和烘干机中，用于生产干基改性催化纤维毡。
[0009]作为方案的改进，该工艺还包括环保步骤；
所述环保步骤，将定量洁净水和定量碱性溶液混合注入循环池中，通过循环栗将循环池中混合碱水送入吸收塔中，将经热风炉二次利用后的尾气送入吸收塔中，尾气中的酸性物质与循环碱水进行中和反应，除酸后的气体从塔顶排出，中和后产生的沉渣为中性产物，定时排渣。该渣无毒无害，可作肥料利用。
[0010]作为方案的改进，所述催化步骤，具体包括:
(a)启动清水栗，将定量洁净水加入到反应器中；
(b)启动反应器上的电动搅拌，将BY复合催化剂加入反应器中，充分搅拌溶解，制得BY复合催化剂溶液;BY复合催化剂为可溶性硫酸盐(如硫酸铵、硫酸钾等)、磷酸、磷酸盐(如磷酸钾、磷酸钠铵等)以及卤盐(如氯化铵、氯化锌等)中的至少两种的复配，BY复合催化剂溶液的质量分数为8-12%;
(C)启动物料栗，将BY复合催化剂溶液打入催化池中；
(d)启动放毡机(3)和送毡机一，将粘胶基纤维毡送入催化池中，使毡在BY复合催化剂溶液中充分浸渍；
(e )启动脱水机，浸渍过的粘胶基纤维毡脱水后，送人摆毡机一，将该湿毡送入湿毡车
(8)中，制得湿催化纤维毡，备用。
[0011 ]作为方案的改进，所述脱水步骤，具体包括:
(a)启动脱水室的传输装置，将湿毡车中的湿催化纤维毡送入脱水室中；
(b)启动热风炉中的热风控制阀，将热风送入脱水室中，将催化湿纤维毡脱除大部分游离水，得改性湿催化纤维毡；
(C)启动热风机，将来自热风炉的热风送入烘干机中；
(d)启动送毡机二，将含有残留水分的改性湿纤维毡送入烘干机中，脱除残留水分；
(e)启动摆毡机二，将烘干后的纤维毡送入干毡车中，得干基改性纤维毡，备用。
[0012]作为方案的改进，所述碳化/活化步骤，具体包括:
(a)启动碳化炉上的电热装置，电热装置上的电加热器分布在6个温区，将各温区的温度值设置在PLC自控系统中，由该系统控制各温区的温度；
(b)启动蒸汽炉，向碳化炉内通入水蒸气；
(c)启动送毡机三，将干基改性纤维毡送入碳化炉中，经碳化得高碳纤维毡；
(d)启动活化炉上的电热装置，电热装置上的电加热器分布在7个温区，将各温区的温度值设置在PLC自控系统中，由该系统控制各温区的温度；
(e)启动蒸汽炉上的控制阀向活化炉内通入水蒸气；
(f)启动出毡机和送毡机四，将高碳纤维毡送入活化炉中，高碳纤维毡高温活化可得到活性碳纤维毡；
(g)启动送毡机五，将活性碳纤维毡送入成品车中，将成品车中的活性碳纤维毡进行整理、检测、计量、包装后送入成品专用库房储存。
[0013]作为方案的改进，所述节能步骤，具体包括:
(a)启动清水栗，开启余热蒸汽炉上的进水阀，将水注入余热蒸汽炉中；
(b)开启碳化炉或活化炉上的气体调控阀，使炉内产生的高温气体进入余热蒸汽炉中； (C)进入余热蒸汽炉中的高温尾气与常温水进行热交换，使常温水升温转变为高温水蒸气；
(d)开启余热蒸汽炉的高温蒸汽出口控制阀，高温蒸汽送入碳化炉中，用于生产高碳纤维毡;高温蒸汽送入活化炉中，用于生产活性碳纤维。
[0014]通过生产设备中的催化系统将普通的毡布制成催化毡坯，再通过脱水系统对催化毡坯脱水烘干得干基改性毡坯，再通过碳化/活化系统对干基改性毡坯反应处理制得活性碳纤维毡，其中，还利用节能系统将生产过程中的余热充分利用。
[0015]本发明的有益效果是:
1.通过采用余热蒸汽炉可进行余热一次利用，每小时可产生0.4吨、压力为0.5MPa的水蒸气，供碳化炉使用，可生产高碳纤维毡;供活化炉使用，可生产活性碳纤维;供反应器使用，可加热BY复合催化剂溶液。
[0016]2.通过采用热风炉，对高温尾气进行二次余热利用，每小时可产生约I万立方米120°C的热风，可供脱水室和烘干机使用，生产干基改性碳纤维毡。
[0017]3.可取代一台烧煤锅炉和一台燃煤热风炉，减少直接投资约46万元，减少工人6人，每吨产品综合成本降低约9500元；
4.采用该步骤后，减少了对煤炭的依赖，减少C02、S03及烟尘的排放，也减少了对环境的污染；
5.该技术项目可形成显著的经济效益、环保效益和社会效益，符合我国节约、低碳、循环利用、环境友好的产业政策。
[0018]6.本领域尚未有与本发明同样设计的粘胶基活性炭纤维整套生产装置及节能环保方法，可为同行业进行规模生产、提高经济效益、节约资源、保护环境，提供工程技术范例。
【附图说明】
[0019]图1为本发明的生产装置及工艺流程示意图；
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