一种粘胶基活性碳纤维的生产装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种粘胶基活性碳纤维的生产装置，属于碳纤维生产工艺领域，包括催化系统、脱水系统、碳化/活化系统和节能系统；节能系统主要回收由加热电炉排出的高温尾气中的大量余热。一次余热利用是向余热蒸汽炉加水，高温尾气进入余热蒸汽炉中，与水进行热交换，供催化、碳化、活化系统再利用；二次余热利用是将室温空气送人热风炉中，从余热蒸汽炉，经过一次利用后的高温尾气送入热风炉中，与空气进行热交换，送入脱水系统再利用。这样可减少一台燃煤锅炉和一台燃煤热风炉，减少投资、节约成本；同时采用节能系统后，减少了对煤炭的依赖，减少CO2、SO3及烟尘的排放，也减少对环境的污染，并可形成显著的经济效益、环保效益和社会效益。
【专利说明】
一种粘胶基活性碳纤维的生产装置
技术领域
[0001]本实用新型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，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，本实用新型提供一种粘胶基活性碳纤维的生产装置，能较好的起到节能降耗的效果。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型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；
[0006]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；
[0007]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；
[0008]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；
[0009]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。
[0010]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；
[0011]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。
[0012]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。
[0013]本实用新型的有益效果是:
[00M] 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。
[0015]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 0C的热风，可供脱水室和烘干机使用，生产干基改性碳纤维毡。
[0016]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；
[0017]4.采用该步骤后，减少了对煤炭的依赖，减少⑶2、S03及烟尘的排放，也减少了对环境的污染；
[0018]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。
[0019]6.本领域尚未有与本实用新型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】
[0020]图1为本实用新型的生产装置及工艺流程示意图；
[0021]图中:1、反应器，2、物料栗，3、放毡机，4、送毡机一，5、催化池，6、脱水机，7、摆毡机一，8、湿毡车，9、脱水室，10、热风机，11、送毡机二，12、烘干机，13、摆毡机二，14、干毡车，15、送毡机三，16、碳化炉，17、出毡机，18、送毡机四，19、活化炉，20、送毡机五，21、成品车，22、蒸汽炉，23、余热蒸汽炉，24、热风炉，25、鼓风机，26、引风机，27、吸收塔，28、循环池，29、循环栗，30、清水栗。
【具体实施方式】
[0022]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限制本实用新型的范围。
[0023]—种活性碳纤维的生产设备，包括催化系统、脱水系统、碳化/活化系统和节能系统；
[0024]所述催化系统包括反应器1、物料栗2、放毡机3、送毡机一4、催化池5、脱水机6、摆毡机一 7、湿毡车8和清水栗30，所述清水栗30与反应器I连接并向反应器I内注水，所述反应器I通过物料栗2与催化池5连接，所述放毡机3和送毡机一 4配合控制毡布进入催化池5，所述脱水机6和摆毡机一 7控制毡布从催化池5进入湿毡车8;
[0025]所述脱水系统包括脱水室9、热风机1、送毡机二 11、烘干机12、摆毡机二 13和干毡车14，所述脱水室9将湿毡车8中毡布脱水，通过热风机10和烘干机12配合烘干湿毡布，所述送毡机二 11将湿毡布送至烘干机烘干后，再送至摆毡机13，所述摆毡机13将烘干后的毡布送入干毡车14中；
[0026]所述碳化/活化系统包括送毡机三15、碳化炉16、出毡机17、送毡机四18、活化炉19、送毡机五20、成品车21、蒸汽炉22，所述送毡机三15将干毡车14中毡布送入碳化炉16内碳化，所述出毡机17和送毡机四18配合将碳化后毡布送入活化炉19内活化，所述蒸汽炉22分别向碳化炉16、活化炉19内通入混合气体，所述送毡机五20将活化后毡布送入成品车21;
[0027]所述节能系统包括余热蒸汽炉23、热风炉24、鼓风机25、引风机26、吸收塔27、循环池28、循环栗29和清水栗30，所述清水栗30与余热蒸汽炉23连接且向余热蒸汽炉23内注水，所述碳化炉16和活化炉19分别通过管线与余热蒸汽炉23连接，所述余热蒸汽炉23与热风炉24连接，所述鼓风机25与热风炉24连接，所述热风炉24分别通过管线与脱水室9、烘干机12连接。
[0028]作为实施例的改进，还包括环保系统，所述环保系统包括余热蒸汽炉23、热风炉24、鼓风机25、引风机26、吸收塔27、循环池28、循环栗29和清水栗30;
[0029]所述清水栗30与循环池28连接，所述循环池28通过循环栗29与吸收塔27连接，所述热风炉24通过引风机26与吸收塔27连接，所述余热蒸汽炉23通过管线与反应器I连接。
[0030]如图1所示，一种生产活性碳纤维的节能环保工艺，包括催化步骤，所述催化步骤，具体包括:
[0031](a)启动清水栗30，将100kg水加入到反应器I中，用回收蒸汽将水加热，控制水温约 35°C;
[0032](b)启动反应器I上的电动搅拌，将120kgBY复合催化剂细流加入反应器I中，充分搅拌溶解，制得BY复合催化剂溶液，BY复合催化剂为磷酸、磷酸钾、磷酸钠铵、硫酸铵、氯化锌的复配，BY复合催化剂溶液的质量分数为10.7%;
[0033](c)启动物料栗2，将BY复合催化剂溶液分五次打入催化池5中，催化池中存BY复合催化剂共5600kg;
[0034](d)启动放毡机3和送毡机一4，将粘胶基纤维毡送入催化池5中，使粘胶基纤维毡在BY复合催化剂溶液充分浸渍，浸渍时长约30分钟；
[0035](e)启动脱水机6和摆毡机一 7，将湿粘胶基纤维毡送入湿毡车8中，制得湿催化纤维毡，该毡保水率约2.5%，备用。
[0036]还包括脱水步骤，所述脱水步骤，具体包括:
[0037](a)启动脱水室9的传输装置，将湿粘胶基纤维毡车8中的湿催化纤维毡送入脱水室9中；
[0038](b)启动热风炉24中的热风控制阀，将热风送入脱水室9中，催化湿纤维毡可脱除大部分游离水分，得湿改性纤维毡，该毡保水率约0.6%;
[0039](c)启动热风机10，将来自热风炉24的热风送入烘干机12中；
[0040](d)启动送毡机二 11，将含有残留水分的湿改性纤维毡送入烘干机12中，脱除残留水分；[0041 ] (e)启动摆毡机二13，将烘干后的改性纤维毡送入干毡车14中，得干基改性纤维毡，该毡保水率约0.1%，备用。
[0042]包括碳化活化步骤，所述碳化/活化步骤，具体包括:
[0043](a)启动碳化炉16上的电热装置，控制碳化炉16温度为150_250°C，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分别为:一区150-180 °C、二区180-250 °C、三区恒温250 °C、四区恒温250 °C、五区250-180°C、六区 180-100°C;
[0044](b)启动蒸汽炉22，使该炉内产生水蒸气后，蒸汽压力为0.5MPa，启动控制阀向碳化炉16内通入水蒸气；
[0045](c)启动送毡机三15，将干基改性纤维毡按送入碳化炉16中，经碳化得高碳纤维毡；
[0046](d)启动活化炉19上的电热装置，控制碳化炉16温度为700-1200°C，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分别为:一区700-1000°(:、二区1000-1200°(:、三区恒温1200°(:、四区恒温1200°(:、五区恒温 1200°C、六区 1200-900°C、七区900_600°C、八区600_300°C、九区300_100°C ；
[0047](e)启动蒸汽炉22上的控制阀向活化炉19内通入水蒸气；
[0048](f)启动出毡机17和送毡机四18，将高碳纤维毡按一定速度送入活化炉19中，控制炉内各工艺条件，高碳纤维毡经高温活化可得到活性碳纤维毡；
[0049]同时，活化炉19内产生大量高温尾气，温度约380°C;高温尾气进入余热蒸汽炉23中，与该炉内的常温水进行热交换，产生0.5MPa水蒸汽，切换余热蒸汽炉23和蒸汽炉22上的有关蒸汽阀，可供碳化炉16、活化炉19正常使用来自余热蒸汽炉23产生的蒸汽。此时蒸汽炉22即可停止供蒸汽。
[0050](g)启动送毡机五20，将活性碳纤维毡送入成品车21中，将成品车21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。
[0051 ] 该工艺还包括节能步骤和环保步骤，其中节能步骤包括余热一次利用和余热二次利用。
[0052]余热一次利用步骤如下:
[0053](a)启动清水栗30，开启余热蒸汽炉23的进水阀，将水注入余热蒸汽炉23中；
[0054](b)开启碳化炉16或活化炉19上的尾气调控阀，使炉内产生的高温尾气进入余热蒸汽炉23中；
[0055](C)进入余热蒸汽炉23中的高温尾气与水进行热交换，使常温水升温转变为高温水蒸气；
[0056](d)开启余热蒸汽炉23的蒸汽出口控制阀，并同时开启碳化炉16或活化炉19上的进气阀，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。
[0057]所述余热一次利用，每小时可产生0.4吨、压力为0.5MPa的水蒸气，可供反应器1、碳化炉16、活化炉19使用。这样可取代一台烧煤锅炉及配套设施，减少投资约22万元，减少工人6人，每吨产品节约成本约5900元；因不再使用煤炭，既节约了能源，又避免了对环境的污染。
[0058]余热二次利用步骤如下:
[0059](a)经一次余热利用后的高温尾气，从余热蒸汽炉23中进入热风炉24中；
[0060](b)启动鼓风机25，将常温空气通过控制阀送入热风炉24中，与进入热风炉24中的高温尾气进行热交换，将常温空气升温为热空气；
[0061](c)开启热风炉24上的排气阀，将产生的热空气分别送入脱水室9和烘干机12中，用来生产干基改性催化纤维毡。
[0062]所述余热二次利用，将余热蒸汽炉23排出的高温烟气，再进入热风炉24，进行与常温空气的热交换，将生成的120°C热风，分别送入脱水室9和烘干机12，对湿改纤维毡进行脱水烘干后备用。可取代一台燃煤热风炉，可减少投资约24万元，每小时节电120KW，每吨产品节约成本约3600元。节约了能源，增加了经济效益。
[0063]所述的环保步骤，具体包括:
[0064](a)启动清水栗30，将定量的清水和定量碱性溶液注入循环池28中；
[0065](b)启动循环栗29，将循环池28中的碱水(主要成分为Ca(OH)2,质量分数为8%_10%)送入吸收塔27中；
[0066](c)启动引风机26，开启进气阀，经热风炉24二次利用后的低温尾气送入吸收塔27中；
[0067](d)进入吸收塔27中的尾气与碱水在吸收塔27填料层中进行物化反应；
[0068](e)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，不会污染环境;中和后产生的沉渣为中性产物，定时排渣。
[0069]通过增设环保步骤，经两次余热利用的尾气中主要含有残碳C、C02、P043—，尾气进入吸收塔底部，与从塔顶喷淋下来含Ca (HO) 2的石灰水，在塔内填料中进行物化反应，形成的固形物在沉淀池中定期排除沉渣，弱碱上清液可循环利用。每天可产生沉渣约100kg，沉渣中含有残炭颗粒可作为燃料;生成的CaC03、Ca3(P04)2，这些物质无毒无害，可作为肥料使用，不会造成环境污染。
[0070]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改，等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种粘胶基活性碳纤维的生产装置，其特征在于，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(I)、物料栗(2)、放毡机(3)、送毡机一 (4)、催化池(5)、脱水机(6)、摆毡机一 (7)、湿毡车(8)和清水栗(30)，所述清水栗(30)与反应器(I)连接并向反应器(I)内注水，所述反应器(I)通过物料栗(2)与催化池(5)连接，所述放毡机(3)和送毡机一(4)配合控制毡布进入催化池(5)，所述脱水机(6)和摆毡机一(7)控制毡布从催化池(5)进入湿毡车(8); 所述脱水系统包括脱水室(9)、热风机(10)、送毡机二(11)、烘干机(12)、摆毡机二(13)和干毡车(14)，所述脱水室(9)将湿毡车(8)中毡布脱水，通过热风机(10)和烘干机(12)配合烘干湿毡布，所述送毡机二(11)将湿毡布送至烘干机烘干后，再送至摆毡机(13)，所述摆毡机(13)将烘干后的毡布送入干毡车(14)中； 所述碳化/活化系统包括送毡机三(15)、碳化炉(16)、出毡机(17)、送毡机四(18)、活化炉(19)、送毡机五(20)、成品车(21)、蒸汽炉(22)，所述送毡机三(15)将干毡车(14)中毡布送入碳化炉(16)内碳化，所述出毡机(17)和送毡机四(18)配合将碳化后毡布送入活化炉(19)内活化，所述蒸汽炉(22)分别向碳化炉(16)、活化炉(19)内通入混合气体，所述送毡机五(20)将活化后毡布送入成品车(21); 所述节能系统包括余热蒸汽炉(23)、热风炉(24)、鼓风机(25)、引风机(26)、吸收塔(27)、循环池(28)、循环栗(29)和清水栗(30)，所述清水栗(30)与余热蒸汽炉(23)连接且向余热蒸汽炉(23)内注水，所述碳化炉(16)和活化炉(19)分别通过管线与余热蒸汽炉(23)连接，所述余热蒸汽炉(23)与热风炉(24)连接，所述鼓风机(25)与热风炉(24)连接，所述热风炉(24)分别通过管线与脱水室(9)、烘干机(12)连接。2.根据权利要求1所述的一种粘胶基活性碳纤维的生产装置，其特征在于，还包括环保系统，所述环保系统包括余热蒸汽炉(23)、热风炉(24)、鼓风机(25)、引风机(26)、吸收塔(27)、循环池(28)、循环栗(29)和清水栗(30); 所述清水栗(30)与循环池(28)连接，所述循环池(28)通过循环栗(29)与吸收塔(27)连接，所述热风炉(24)通过引风机(26)与吸收塔(27)连接，所述余热蒸汽炉(23)通过管线与反应器(I)连接。
【文档编号】D01F9/32GK205474153SQ201620090263
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月29日
【发明人】刘宝珠, 张勇敢, 张健, 王政陶, 刘军, 张念念, 叶斌
【申请人】合肥天玾环保科技有限公司