专利名称：用于生产高强炭纤维的含氯化氢混合气的制法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种专用于生产高强度炭纤维炭化炉的炭化气氛含氯化氢混合气的制备方法。
炭纤维的生产大体上分为予氧化和炭化两步。炭化过程中通常用高氮作保护气。提高炭纤维拉伸强度和断裂伸长的有效手段之一是在高氮中添加少量的HCl和水蒸汽，如特公昭47-40575、特公昭47-29935及特公昭53-19047。添加HCl酸和水蒸汽的方法可分为如下几种在日本，有市售的纯HCl钢瓶气，减压后混入高氮气即可，我国现已开始有此产品，但价格十分昂贵;生产HCl的合成法H2+Cl2-2HCl，过程复杂，投资大，操作不易控制，对于仅需要少量HCl的炭纤维炭化过程显然是不合适的，更何况这种HCl中可能带有的铁离子会影响炭纤维的质量;采用实验室的复分解法(2NaCl+H2SO4-NaSO4+2HCl)亦可得到HCl，但气量过小，上述三种方法，需要一个再将HCl及水蒸汽连续配入均匀混合的过程。
本发明的任务是开发一种用于生产高强炭纤维的、成本低、设备体积小、易操作的含HCl混合气的制备方法。
本发明的实质是在用高速氮气流造成的局部真空的空间中，连续不断地加入给定量的由盐酸加热蒸发的HCl和水蒸汽，混合后，气速减小，压力回升，从而得到给定比例的HCl、水蒸汽和N2的正压均匀混合气。
本发明的实施例结合
如下高氮从钢瓶1经减压阀2进入浮子流量计3，高速氮气流喷入气流泵4，造成局部真空;一定浓度的盐酸由高位槽5经阀6及嘛啡滴管7将盐酸按给定的速度加至蒸发器8的下部，用加热器9及温度计11控制蒸发量及温度;被蒸发器的HCl及水蒸汽由气流泵4吸入与高N2混合后，气速减小，压力回升，在正压下导入炭化炉13。阀10和12用于切断和排空。
本发明的关键设备是把实验室通用的玻璃水流泵转用后的气流泵，用高速的氮气流从入水口喷入造成局部负压，给定量的HCl和水蒸汽被连续均匀地吸入，喷口截面A-A处的线速为180-280m/s，造成的局部负压为240-270mmHg，根据炭纤维炭化炉工况条件的要求，HCl及水蒸汽在混合气中的浓度分别为1-5%(V)和1-6%(V)。在气流泵出口管处，管截面增大，气速减小，由伯努利方程可知，气体的静压必然回升，所以在局部真空中配入的HCl和水蒸汽，在水流泵出口处成为正压的N2、HCl及水蒸汽的混合气，从而为正压导入碳化炉创造了条件。
所述的造成局部真空的设备也可以是按通用的比例关系(见一般的设计手册)设计的可造成局部负压240-270mmHg的文氏管。
为了提高炭纤维的各种性能，除HCl及水蒸汽外，其他气体(如CO2)亦可用气流泵配入。
综上所述，本发明的效果是显而易见的。由于采用了按上述原则改造后的水流泵转用为气流泵同时实现了定比配气、均匀混合和正压导入;加热蒸发价廉易得的盐酸与合成或复分解法制备HCl相比，大大简化了设备，降低了成本。与昂贵的HCl钢瓶法相比，显而易见地大大降低了成本，就整个方法而言，实现了设备体积小，投资少，耐腐蚀，易操作。用于高强炭纤维的研制和生产时，不仅实现了连续稳定操作，而且大大提高了炭纤维产品的质量。测示结果如表1和表2所示。
表1 实验室结果
表2 工业生产结果
上述参数表明，用该法生产出的炭纤维已达到日本同类产品T-300的水平，在国内处于领先地位。此外，从表观上看，炭纤维的柔曲性也明显改善。
强度、模量、断裂伸长及勾强皆采用国家标准方法或部颁标准方法测定。
权利要求
1.一种制备用于生产高强炭纤维的含氯化氢混合气的制备方法，其特征是在用高氨气流造成的局部真空的空间中，连续不断加入给定量的由盐酸加热蒸发的HC1和水蒸汽，混合后，减小气速，压力回升，从而得到给定比例的盐酸、水蒸汽和N2的正压均匀混合气。
2.如权利要求1所述的含氯化氢混合气的制备方法，其特征是所述的造成局部真空的设备为实验用的玻璃水流泵，其高速气流喷口截面A-A的线速为180-280m/s，局部负压为240-270mmHg。
3.如权利要求1所述的含氯化氢混合气的制备方法，其特征是所述的造成局部真空的设备为按通用比例关系设计的，可造成局部负压240-270mmHg的文氏管。
4.如权利要求1、2或3所述的含氯化氢混合气的制备方法，其特征为所述的连续不断吸入局部真空的气体为CO2。
全文摘要
一种用于生产高强炭纤维的含氯化氢混合气的制备方法，其特征在于把通用的玻璃水流泵转用为气流泵，用高速的氮气流带入加热盐酸而得到的HCl和水蒸汽，在同一设备中实现了定比配气，均匀混合，正压进气。该法投资小，成本低，设备体积小，易操作，并能得到高质量的炭纤维。
文档编号C03B37/01GK1036051SQ8810153
公开日1989年10月4日 申请日期1988年3月21日 优先权日1988年3月21日
发明者马谦中, 董长英, 张建英 申请人:中国科学院山西煤炭化学研究所