一種製造活性碳纖維的工藝方法
2023-11-02 07:57:07 2
專利名稱：一種製造活性碳纖維的工藝方法
技術領域：
本發明涉及一種製造活性碳纖維的工藝方法。
活性碳纖維是近年來世界上新興的一種新型吸附材料，它對許多物質的吸附能力較顆粒狀活性碳大十幾倍甚至幾十倍，由於現代工業技術的迅猛發展，在核開採、核發電、化工、冶金及三廢汙染處理等方面，傳統的活性碳顆粒已遠遠無法滿足工業需要，而吸附能力強、脫附再生相對容易的活性碳纖維已引起了工業發達國家的高度重視。
美國於1970年以酚醛樹脂為原料生產活性碳氈，之後，日本、蘇聯、加拿大等國家也先後開發了以聚丙烯腈和粘膠系纖維為原料生產活性碳纖維的工藝路線，由於採用的碳化，活化裝置為電爐，並且在碳化過程中採用N2等惰性氣體保護，因而耗電量較大，生產能力低，生產綜合成本較高。
本發明的目的是要提供一種改進的製造活性碳纖維的工藝方法，該方法可以有效地降低能量消耗，提高活性碳纖維的生產能力。
本發明的目的是這樣實現的採用非電爐直燒工藝，以燃燒氣體為加熱源，以燃燒氣體之尾氣作為碳化及活化過程的保護氣體，各種纖維原料，於300-600℃條件下碳化，部分經處理後的燃氣尾氣進入碳化室及活化室，起惰性氣體保護作用，然後在800-1200℃條件下將碳化後的纖維活化，經酸洗、中和、水洗、烘乾製作成活性碳纖維。
本發明之工藝方法因為採用非電爐直燒工藝，所以生產能力較大，同時，由於以燃燒氣體之尾氣循環返回碳化室及活化室作為碳化過程及活化過程之保護氣體，因而較N2保護，能量消耗可以大大下降。
本發明具體工藝方法由以下實施例及其附圖給出
圖1為根據本發明工藝方法提出的工藝流程圖。
圖2為本發明工藝過程說明透視圖。
圖3為圖2沿縱向斷面剖視圖(局部)下面結合附圖1-3詳述本發明。
1.原料予處理各種原料(如丙烯腈、纖維素、木質素、瀝青、粘膠棉)之纖維在80-120℃條件下烘乾，至含溼率10-16%，將原料纖維投入浸漬槽，用含催化劑氯化鈷3‰-8‰、含碳化促進劑氯化鋅8‰-20‰、含HCl3-20‰的化學藥液浸漬24-30小時，然後將原料纖維用整理機整理均勻，控制纖維氈厚度為3-8mm，將原料均勻擺放於送料車內，送入烘乾室一，於150-200℃條件下烘15-20分鐘，蒸發氣體由排氣罩①控溫排放，9為熱電偶插孔。10為防瀑水封管，11為水封之水箱。
2.碳化經烘乾予熱後的原料纖維進入碳化室二，向碳化室內充CO2氣體，將室內置換至含O21%以下，升溫至300-600℃，燃燒後的尾氣經管路2進入尾氣淨化器A，尾氣淨化器A內充填活性碳，該活性碳用NaOH或KoH5～10%的水溶液浸漬後烘乾，控制含O21%以下，將尾氣經管路4引入碳化室二，整個碳化過程需時為20-25分鐘，D為進火口，F為除灰口，E為燃料入口，12為鼓風口，3為引風孔。5為孔磚砌成之兩室壁，W為充填0.3-1.5粒度焦碳粉的絕氧層。
3.活化碳化後的纖維進入活化室三，通過高位槽B，用3‰的(NH4)2CO3噴淋纖維氈，控制溫度為800-1200℃，由管路2上行之尾氣經尾氣淨化器A淨化後，經管路4進入活化室三內，控制含O2為1%以下，活化時間為25-30分鐘，在活化過程中，由引風孔3引風控制室腔微負壓。H為廢氣排放煙道。7為開關槓桿。
4.酸洗將活化後的纖維經耐火封閉門6從除料室G內取出，投入酸洗槽，用36%之鹽酸洗滌，控制原料纖維與鹽酸溶液之重量比為1∶10，然後將洗滌之纖維氈擠壓至含溼率為15-20%。
5.中和將酸洗後的纖維氈用20%之NaOH中和，至pH為4-5。
6.水洗將中和後的纖維氈用清水洗滌三次，控制每次洗滌時纖維與所用洗水之重量比為1∶10。
7.烘乾將水洗後的纖維氈於200-250℃條件下烘至含溼度為1-2%，即為成品。
由於本發明採用非電爐直燒工藝，並直接採用燃燒產生的尾氣經處理後作為碳化及活化過程中的保護氣體，不僅可節省大量能源，而且，避免了N2等氣體的消耗，同時，製作的活性碳纖維的各項技術指標接近或超過日本同類產品。
透視圖符號說明
表示工藝過程流動指示線。
表示高溫爐氣。
表示高溫火焰。
權利要求
1.一種製造活性碳纖維的工藝方法，包括原料纖維的予處理、碳化、活化、酸洗、中和、水洗、烘乾等工藝步驟，其特徵在於碳化及活化採用的保護氣體為燃燒產生的尾氣。
2.根據權利要求1所述的工藝方法，其特徵在於碳化過程採用的原料可以是粘膠棉纖維、丙烯腈纖維、纖維素纖維、木質素纖維或瀝青纖維。
3.根據權利要求1所述的工藝方法，其特徵在於碳化及活化採用的燃燒尾氣需經淨化處理。
4.根據權利要求3所述的工藝方法，其特徵在於淨化處理過程系採用由含NaOH(或KOH)5-10%的水溶液浸漬並烘乾後的活性碳完成的。
5.根據權利要求3及4所述的工藝方法，其特徵在於淨化後的尾氣含氧量應＜1%。
全文摘要
本發明公開了一種製造活性碳纖維的工藝方法，具體系將各種原料纖維經預處理、碳化、活化、酸洗、中和、水洗、烘乾等工藝，製作成活性碳纖維。在碳化及活化過程中採用的保護氣體為燃燒產生的高溫尾氣，該尾氣需經淨化處理，控制含氧量小於1％，由於本發明採用非電爐直燒工藝，從而可以克服電爐法生產能耗大的弊端，並且，尾氣的淨化利用避免了N2的消耗。
文檔編號C01B31/08GK1057241SQ9010514
公開日1991年12月25日 申請日期1990年6月13日 優先權日1990年6月13日
發明者李孝忠 申請人:李孝忠