碳纤维低温炭化炉及控制技术方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106498566A(43)申请公布日2017.03.15(21)申请号201611070680.X(22)申请日2016.11.29(71)申请人河南永煤碳纤维有限公司地址476000河南省商丘市经济开发区晨风路29号(72)发明人李志鹏蒋元力张黎明王俊峰马祥林王永国任婷徐冰李超张海涛刘贵(74)专利代理机构郑州红元帅专利代理事务所(普通合伙)41117代理人徐皂兰(51)Int.Cl.D01F9/22(2006.01)D01F9/32(2006.01)权利要求书1页说明书2页附图2页(54)发明名称碳纤维低温炭化炉及控制技术方法(57)摘要一种碳纤维低温炭化炉及控制技术方法，装置包括炉体、加热板、保温层、惰性气体密封系统、排废系统，加热板采用带状加热电阻，并将加热部分按照工艺要求分成各温区，在两个相邻的温区间使用保温板进行隔离；排废口设置于炉体底部，且按温度范围分段设置。装置采用带状加热电阻替代电炉丝及分区加热方式，大大延长了低温炭化炉的使用寿命，彻底地解决了温区间的“串温”现象，满足生产工艺的温度梯度要求；控制技术方法可使生产废气瞬时排出，炉内温度场、气流场分布均匀，反应均匀；解决了低温炭化炉的排废引起的断丝难题，提高碳纤维产品的收率和质量，降低碳纤维的生产成本，解决了设备寿命短、维护成本高、产品收率低、质量不稳定的难题。CN106498566ACN106498566A权利要求书1/1页1.一种碳纤维低温炭化炉，它包括炉体、加热板、保温层、惰性气体密封系统、排废系统，其特征在于：加热板采用带状加热电阻，并将加热板按照工艺要求分成各温区，在每两个相邻的温区间由保温板进行隔离；排废口设置于炉体底部，且按温度范围分段设置。2.根据权利要求1所述的碳纤维低温炭化炉，其特征在于：将惰性气体管道铺设在加热板附近的保温层内中，进入炉体出口的惰性气体流动方向与炉体内碳纤维运行方向相同，进入炉体进口的惰性气体流动方向与炉体内碳纤维运行方向相反。3.根据权利要求1所述的碳纤维低温炭化炉，其特征在于：在相邻两个排废口之间设有扰动惰性气体入口。4.根据权利要求1所述的碳纤维低温炭化炉，其特征在于：排废口所处的炉体底部为锥形结构。5.根据权利要求1所述的碳纤维低温炭化炉，其控制技术方法是：根据低温炭化炉温区所需的热量，各温区采用50～200kW的加热功率，温区间使用保温材料进行隔离；将惰性气体管道铺设在加热板附近的保温系统中，在惰性气体进入炉体前预加热至200～350℃；炉体的排废口设置于纤维反应物生成量最大的温度范围300～400℃、450～550℃和550～700℃，排废口设置于炉体底部，且在相邻两个排废口之间设有扰动的惰性气体入口，通入惰性气体进行扰动。2CN106498566A说明书1/2页碳纤维低温炭化炉及控制技术方法技术领域[0001]本发明涉及一种碳纤维生产用低温炭化炉及控制技术方法。背景技术[0002]碳纤维生产中，聚丙烯腈基（PAN）纤维与空气中的氧结合进行预氧化转化为梯型结构；再经过炭化工序生成含碳量93%以上的碳纤维。炭化工序中的低温炭化炉用于纤维低温碳化的设备，在300～900℃的温度下对纤维进行处理。其结构上属于一种马弗炉，耐热钢板制成的矩形密封炉腔，氧化纤维在惰性保护气下进行炭化反应，其分子结构发生了剧烈变化，约有43.3%的质量以废气和焦油方式热解逸走。[0003]目前，传统的低温炭化炉存在：（1）炉体加热方式不合理，使用维护成本高：容易造成“串温”现象，即各温区间温度梯度不满足工艺要求，部分温区加热负荷大，造成加热丝和炉腔寿命大大缩短至1～2年；（2）载气消耗能耗高：炉腔内产生的高温废气被载气带走，同时载气和废气带走了大量的热量，不但增加了载气、电能的消耗，也造成室内环境温度高，不利于员工健康；（3）排废排焦困难；传统低温炭化炉内反应副产物易滞留并累积结焦后，下滴到运行的纤维上，不但会产生断丝影响碳纤维产品的收率，还能导致碳纤维质量下降。发明内容[0004]本发明要解决的问题是：针对上述的技术不足，提供一种碳纤维低温炭化炉及控制技术方法，从而提高设备的稳定运行水平，提高碳纤维产品的收率和质量，降低碳纤维的生产成本，克服上述现有技术存在的问题。[0005]解决本发明问题所采取的技术方案是：碳纤维低温炭化炉包括炉体、加热板、保温层、惰性气体密封系统、排废系统，加热板采用带状加热电阻，并将加热板按照工艺要求分成各温区，在每两个相邻的温区间由保温板进行隔离；排废口设置于炉体底部，且按温度范围分段设置。[0006]将惰性气体管道铺设在加热板附近的保温层内中，进入炉体出口的惰性气体流动方向与炉体内碳纤维运行方向相同，进入炉体进口的惰性气体流动方向与炉