制造碳纖維的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用來制造碳纖維的方法，其中將聚丙烯腈(PAN)通過熱解釋出氫氰酸(HCN)而碳化成碳纖維，以及涉及用來實(shí)施該方法的設(shè)備。本發(fā)明的目的在于提供一種更經(jīng)濟(jì)的方法。該目的通過物質(zhì)上利用氫氰酸，即通過收集所釋出的氫氰酸并且用堿性介質(zhì)將其洗滌而得到含有氰化物-鹽的堿液而實(shí)現(xiàn)。
【專利說明】制造碳纖維的方法
[0001]本發(fā)明涉及用來制造碳纖維的方法，其中將聚丙烯腈(PAN)通過熱解釋出氫氰酸 (HCN)而碳化成碳纖維，以及涉及用來實(shí)施該方法的設(shè)備。工業(yè)上用來制造碳纖維所使用的 技術(shù)上成熟的方法是熱解(即在大量的熱作用下)碳化聚丙烯腈(PAN)。在此化學(xué)消除反 應(yīng)中，留下碳纖維，而氫氰酸(HCN)和烴類(KWS)揮發(fā)到爐內(nèi)氛圍中。
[0002]因?yàn)闅淝杷崾怯卸镜那也辉S流入自然環(huán)境中，依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，氫氰酸是從爐內(nèi)氛 圍分離出來并被燃燒。在此產(chǎn)生的熱量用于預(yù)熱爐內(nèi)進(jìn)料。在氫氰酸的燃燒中所產(chǎn)生的氮 氧化物通過添加氨而催化凈化。
[0003]依據(jù)此現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目的是提供一種更經(jīng)濟(jì)的方法。該目的通過收集所釋 出的氫氰酸并且用堿性介質(zhì)將其洗滌而得到含有氰化物-鹽的堿液而實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明 的主題是用來制造碳纖維的方法，其中將聚丙烯腈(PAN)通過熱解釋出氫氰酸(HCN)而碳 化成碳纖維，其中收集所釋出的氫氰酸和用堿性介質(zhì)將其洗滌而得到含有氰化物-鹽的堿 液。
[0004]本發(fā)明的基本想法在于，不再在能量上利用所得的氫氰酸(燃燒)，而是物質(zhì)上利 用所得的氫氰酸。氫氰酸為用來制造含有氰化物-鹽的堿液的有價(jià)值起始產(chǎn)物，特別是用 作制造含有氰化鈉(NaCN)或氰化鉀(KCN)的堿液。
[0005]氰化鈉或氰化鉀進(jìn)而用于開采金。鑒于目前高的金價(jià)，氰化鈉和氰化鉀也達(dá)到高 的價(jià)格，這使得物質(zhì)上利用在現(xiàn)有的設(shè)備中產(chǎn)生的氫氰酸有經(jīng)濟(jì)上的吸引力。
[0006]裝置需求是直觀可見的:生成碳纖維的現(xiàn)有設(shè)備已經(jīng)收集氫氰酸以便將其燃燒。 替代性地，以簡(jiǎn)單的方式用氫氰酸中和裝置完善所述設(shè)備，其為商業(yè)可得到的技術(shù)。氫氰酸 中和裝置包括洗滌器，其用堿性介質(zhì)，特別是氫氧化鈉溶液(NaOH)或氫氧化鉀溶液(KOH) 洗滌氫氰酸。通過將氫氰酸與堿液接觸而形成氰化鈉或氰化鉀和水。在洗滌器的底部收集 含有氰化鈉或氰化鉀(相對(duì)應(yīng)于進(jìn)料堿液(NaOH / KOH))和水的堿液。可用已知方式從此 堿液移出有價(jià)值產(chǎn)物氰化鈉或氰化鉀。
[0007]為了補(bǔ)償不再在爐內(nèi)燃燒氫氰酸的熱損失，在一定程度上用天然氣替代氫氰酸。
[0008]總之，在氫氰酸中和裝置和純化裝置中的額外投資以及額外的天然氣費(fèi)用在經(jīng)濟(jì) 上是值得的，因?yàn)樽鳛榛貓?bào)可以不必進(jìn)行氮氧化物的凈化并且可以另外將氰化鈉/氰化鉀 投入市場(chǎng)而增加新創(chuàng)造的價(jià)值。
[0009]優(yōu)選地，用堿性介質(zhì)制備氰化鈉，因?yàn)闅溲趸c溶液(NaOH)比氫氧化鉀溶液更便且。
[0010]爐子內(nèi)的熱解過程優(yōu)選在500至1500°C的溫度和更優(yōu)選在惰性氛圍內(nèi)(特別是在 氮?dú)庵?進(jìn)行。
[0011]本發(fā)明的另一主題是根據(jù)本發(fā)明的方法來制造碳纖維的設(shè)備，其包括爐子，該爐 子被設(shè)定產(chǎn)生500至1500°C的溫度，使得被引入到所述爐子中的聚丙烯腈(PAN)可在熱作 用下碳化成碳纖維，并且包括用來接收在碳化過程中所釋出的氫氰酸(HCN)的接收工具， 該設(shè)備具有洗滌器，通過該洗滌器可將所接收的氫氰酸與堿性介質(zhì)，特別是氫氧化鈉溶液 (NaOH)或氫氧化鉀溶液(KOH)接觸，并且該設(shè)備設(shè)計(jì)有用于收集在氫氰酸與堿性介質(zhì)接觸時(shí)形成的、含有氰化物-鹽的堿液的收集工具。
【權(quán)利要求】
1.用來制造碳纖維的方法，其中將聚丙烯腈(PAN)通過熱解釋出氫氰酸(HCN)而碳 化成碳纖維，其特征在于，收集所釋出的氫氰酸和用堿性介質(zhì)將其洗滌而得到含有氰化 物-鹽的堿液。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所釋出的氫氰酸用氫氧化鈉溶液(NaOH)洗 滌從而得到含有氰化鈉(NaCN)的堿液。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所釋出的氫氰酸用氫氧化鉀溶液(KOH)洗滌 從而得到含有氰化鉀(KCN)的堿液。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述熱解是在500至1500°C的 溫度進(jìn)行的。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述熱解是在惰性氛圍中，特別 是在氮?dú)庵羞M(jìn)行的。
6.用來制造碳纖維的設(shè)備，其包括爐子，所述爐子被設(shè)定產(chǎn)生500至1500°C的溫度，使 得被引入到所述爐子中的聚丙烯腈(PAN)能夠在熱作用下碳化成碳纖維，并且包括用來接 收在碳化過程中所釋出的氫氰酸(HCN)的接收工具，其特征在于洗滌器，通過該洗滌器可 將所接收的氫氰酸與堿性介質(zhì)，特別是氫氧化鈉溶液(NaOH)或氫氧化鉀溶液(KOH)接觸， 其特征還在于收集工具，該收集工具用于收集在氫氰酸與堿性介質(zhì)接觸時(shí)形成的、含有氰 化物-鹽的堿液。
【文檔編號(hào)】D01D13/02GK103597130SQ201280022844
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2012年4月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月10日
【發(fā)明者】M·貝格哈恩 申請(qǐng)人:贏創(chuàng)德固賽有限公司