生產(chǎn)聚丙烯腈基pan碳纖維原液的脫泡方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)聚丙烯腈基PAN碳纖維原液的脫泡方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中能耗較高的問題。本發(fā)明通過采用一種生產(chǎn)聚丙烯腈基PAN碳纖維原液的脫泡方法，原液經(jīng)脫泡預(yù)熱器加熱后進(jìn)入脫泡塔脫泡，在脫泡塔真空度為0.01～100kPa的條件下，原液中攜帶的不凝氣及水蒸汽從原液中脫出，經(jīng)脫泡塔頂部排出至脫泡真空冷凝器，其中水蒸氣冷凝為冷凝液，所述不凝氣由脫泡塔真空泵抽出后送至地坑，所述冷凝液經(jīng)脫泡真空冷凝器冷凝液管線進(jìn)入地坑。脫泡后的原液從脫泡塔底部排出并經(jīng)過脫泡液封桶后外送的技術(shù)方案較好地解決了上述問題，可用于聚丙烯腈基PAN碳纖維原液的脫泡中。
【專利說明】生產(chǎn)聚丙烯腈基PAN碳纖維原液的脫泡方法 [0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)聚丙烯腈基PAN碳纖維原液的脫泡方法。
技術(shù)背景
[0003]聚丙烯腈基PAN碳纖維具有高比強(qiáng)度、高比模量、耐高溫等一系列優(yōu)異性能，是制造火箭、導(dǎo)彈、衛(wèi)星、航天飛機(jī)和宇宙空間站必不可少的結(jié)構(gòu)材料，而且對(duì)我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和傳統(tǒng)材料的更新?lián)Q代具有重要意義。
[0004]CN 03109141.5中涉及了一種聚丙烯腈碳原絲的制備方法，將丙烯腈與少量的丙烯酸甲酯、衣康酸溶解在49%~54%硫氰酸鈉溶液中進(jìn)行均相聚合，形成的聚合體留在硫氰酸鈉溶液中，成為均相高分子溶液一原液，經(jīng)多級(jí)精密過濾、脫泡、調(diào)溫后紡絲；紡絲以組合噴絲板噴絲，順流長(zhǎng)浸浴凝固成型，經(jīng)水洗、兩段水浴牽伸、上油、熱輥烘干后，即制得性能優(yōu)異的聚丙烯腈碳原絲，生產(chǎn)流程短，工藝簡(jiǎn)單，采用先水洗后牽伸的工藝，通過調(diào)整牽伸倍數(shù)和牽伸浴長(zhǎng)度制得斷裂伸長(zhǎng)均勻的原絲，使產(chǎn)品的斷裂伸長(zhǎng)不勻率控制在10%以內(nèi)，聚丙烯腈碳原絲是制備阻燃性能優(yōu)異的聚丙烯腈基預(yù)氧化纖維和高強(qiáng)高模聚丙烯腈基碳纖維的原料，但該方法中脫泡工藝的真空度為75~85kPa。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)脫泡工藝?yán)谜婵站彌_桶，通過冷水直接噴淋冷凝抽真空氣體中的所含水蒸汽，不凝性氣體由真空泵抽出，由于噴淋水在高真空度下水蒸汽蒸發(fā)的原因，真空度無法有效控制，水蒸汽冷凝不完全，使大量水蒸汽隨不凝氣進(jìn)入真空泵，存在抽氣量大，真空泵耗電量大，直接噴淋耗水量大等問題。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中能耗較高的問題，提供一種新的生產(chǎn)聚丙烯腈基PAN碳纖維原液的脫泡方法。該方法用于聚丙烯腈基PAN碳纖維原液的脫泡中，具有能耗較低的優(yōu)點(diǎn)。
[0008]為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種生產(chǎn)聚丙烯腈基PAN碳纖維原液的脫泡方法，原液經(jīng)脫泡預(yù)熱器加熱后進(jìn)入脫泡塔脫泡，在脫泡塔真空度為0.01~IOOkPa的條件下，原液中攜帶的不凝氣及水蒸汽從原液中脫出，經(jīng)脫泡塔頂部排出至脫泡真空冷凝器，其中水蒸氣冷凝為冷凝液，所述不凝氣由脫泡塔真空泵抽出后送至地坑，所述冷凝液經(jīng)大氣腿管線進(jìn)入地坑，脫泡后的原液從脫泡塔底部排出。
[0009]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述脫泡塔操作溫度為O~200°C，脫泡塔真空度為
0.10 ~60kPa。
[0010]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述不凝氣中包括空氣。
[0011]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，脫泡后的原液從脫泡塔底部排出并經(jīng)過脫泡液封桶后外送，所述脫泡液封桶內(nèi)有攪拌器攪拌原液以保證原液均勻。
[0012]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述脫泡塔操作溫度為20~120°C。
[0013]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述脫泡預(yù)熱器操作壓力在0.01~IOOkPa之間，更優(yōu)選為0.05~80kPa之間，最優(yōu)選為0.10~60kPa之間；入口操作溫度在O~100°C之間，更優(yōu)選為5~70°C之間，最優(yōu)選為10~55°C之間；出口操作溫度在O~200°C之間，更優(yōu)選為10~150°C之間，最優(yōu)選為20~120°C之間。
[0014]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，脫泡真空冷凝器操作壓力在0.01~IOOkPa之間，更優(yōu)選為0.05~80kPa之間，最優(yōu)選為0.10~60kPa之間；入口操作操作溫度在O~200°C之間，更優(yōu)選為10~150°C之間，最優(yōu)選為20~120°C之間；出口操作溫度在O~90°C之間，更優(yōu)選為O~70°C之間，最優(yōu)選為O~50°C之間。
[0015]本發(fā)明通過采用在聚丙烯腈基PAN碳纖維原液生產(chǎn)裝置脫泡工藝中增加冷凝系統(tǒng)，將脫泡塔塔頂抽真空的氣體所含水蒸汽通過冷凝器冷凝以增加真空度，減少真空泵電力消耗的節(jié)能方法，應(yīng)用于制備聚丙烯腈基PAN碳纖維原液的工業(yè)生產(chǎn)中，提高真空度可達(dá)41.67%,降低抽氣量可達(dá)41.4m3/kg原液，減少真空泵耗電量可達(dá)2.68kw/kg原液,減少直接噴淋耗水量可達(dá)144.2kg/kg原液，取得了較好的技術(shù)效果。
[0016]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明所述方法的工藝示意圖。
[0018]I為脫泡預(yù)熱器；2為脫泡塔；3為脫泡液封桶；4為脫泡真空冷凝器；5為脫泡塔真空泵；6為地坑；7為原液管線；8為預(yù)熱后原液管線；9為脫泡塔頂出口管線；10為脫泡真空冷凝器冷凝液管線；11為 不凝氣抽真空管線；12為真空泵出口管線；13為原液外送管線。
[0019]下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述，但不僅限于本實(shí)施例。
[0020]
【具體實(shí)施方式】
[0021]【實(shí)施例1】
聚丙烯腈基PAN碳纖維原絲生產(chǎn)規(guī)模為1500噸/年，原液經(jīng)脫泡預(yù)熱器加熱后進(jìn)入脫泡塔脫泡，在脫泡塔真空度為19.5kPa的條件下，原液中攜帶的不凝氣及水蒸汽從原液中脫出，經(jīng)脫泡塔頂部排出至脫泡真空冷凝器，其中水蒸氣冷凝為冷凝液，所述不凝氣由脫泡塔真空泵抽出后送至地坑，所述冷凝液經(jīng)大氣腿管線進(jìn)入地坑。脫泡后的原液從脫泡塔底部排出并經(jīng)過脫泡液封桶后外送。本發(fā)明將脫泡塔塔頂抽真空氣體中的水蒸汽通過真空冷凝器冷凝以提高系統(tǒng)真空度，其余不凝氣通過真空泵抽出。脫泡液封桶內(nèi)有攪拌器攪拌原液以保證原液均勻。脫泡預(yù)熱器操作壓力在25kPa，入口操作溫度在25°C，出口操作溫度在105°C，脫泡塔操作溫度105 °C，脫泡真空冷凝器進(jìn)出口溫度分別為105°C、35°C，真空度為
11.5kPa，真空泵流量為4.75m3/min，入口壓力為9.0kPa0換熱熱量為68KW，冷凝液折合抽氣量，占抽氣的97.6%，也就是能夠降低的抽氣量7763m3/h，節(jié)約真空泵耗電量503KW，節(jié)省直接噴淋耗水量27038kg/h。[0022]【實(shí)施例2】
按照實(shí)施例1所述的條件和步驟，只是聚丙烯腈基PAN碳纖維原絲生產(chǎn)規(guī)模為3000噸/年。降低抽氣量15520m3/h，節(jié)約真空泵耗電量1000KW，節(jié)省直接噴淋耗水量54070kg/h。
[0023]【實(shí)施例3】
按照實(shí)施例2所述的條件和步驟，脫泡預(yù)熱器操作壓力在2.5kPa，入口操作溫度在(TC，出口操作溫度在45°C，脫泡塔操作溫度45°C，真空度為2.5kPa ;脫泡真空冷凝器進(jìn)出口溫度分別為45°C、5°C，真空度為1.5kPa ;真空泵流量為9.50m3/min，入口壓力為1.0kPa。換熱熱量為136KW，降低抽氣量15530m3/h，節(jié)約真空泵耗電量1010KW，節(jié)省直接噴淋耗水量54080kg/ho
[0024]【實(shí)施例4】
按照實(shí)施例2所述的條件和步驟，脫泡預(yù)熱器操作壓力在IOOkPa,入口操作溫度在100°C，出口操作溫度在200°C，脫泡塔操作溫度200°C，真空度為IOOkPa ;脫泡真空冷凝器進(jìn)出口溫度分別為200°C、120°C，真空度為60kPa ;真空泵流量為9.50m3/min，入口壓力為40kPa。換熱熱量為136KW，降低抽氣量15490m3/h，節(jié)約真空泵耗電量990KW，節(jié)省直接噴淋耗水量 54010kg/h。
[0025]【實(shí)施例5】
按照實(shí)施例2所述的條件和步驟，脫泡預(yù)熱器操作壓力在7kPa，入口操作溫度在55°C，出口操作溫度在120°C，脫泡塔操作溫度120°C，真空度為7kPa ;脫泡真空冷凝器進(jìn)出口溫度分別為120°C、20°C，真空度為5kPa;真空泵流量為9.50m3/min，入口壓力為4kPa。換熱熱量為136KW，降低抽氣量15525m3/h，節(jié)約真空泵耗電量1005KW，節(jié)省直接噴淋耗水量54075kg/h。
[0026]【實(shí)施例6】
按照實(shí)施例2所述的條件和步驟，脫泡預(yù)熱器操作壓力在0.1kPa,入口操作溫度在(TC，出口操作溫度在20°C，脫泡塔操作溫度20°C，真空度為0.1kPa ;脫泡真空冷凝器進(jìn)出口溫度分別為20°C、(TC，真空度為0.05kPa ;真空泵流量為9.50m3/min,入口壓力為
0.04kPa。換熱熱量為136KW，降低抽氣量15600m3/h，節(jié)約真空泵耗電量1015KW，節(jié)省直接噴淋耗水量54090kg/h。
[0027]【實(shí)施例7】
按照實(shí)施例2所述的條件和步驟，脫泡預(yù)熱器操作壓力在0.0lkPa,入口操作溫度在(TC，出口操作溫度在10°C，脫泡塔操作溫度10°C，真空度為0.0lkPa ;脫泡真空冷凝器進(jìn)出口溫度分別為10°C、0°C，真空度為0.008kPa ;真空泵流量為9.50m3/min，入口壓力為
0.007kPa。換熱熱量為136KW，降低抽氣量15680m3/h，節(jié)約真空泵耗電量1020KW，節(jié)省直接噴淋耗水量54120kg/h。
【權(quán)利要求】
1.一種生產(chǎn)聚丙烯腈基PAN碳纖維原液的脫泡方法，原液經(jīng)脫泡預(yù)熱器加熱后進(jìn)入脫泡塔脫泡，在脫泡塔真空度為0.0l?IOOkPa的條件下，原液中攜帶的不凝氣及水蒸汽從原液中脫出，經(jīng)脫泡塔頂部排出至脫泡真空冷凝器，其中水蒸氣冷凝為冷凝液，所述不凝氣由脫泡塔真空泵抽出后送至地坑，所述冷凝液經(jīng)大氣腿管線進(jìn)入地坑，脫泡后的原液從脫泡塔底部排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述生產(chǎn)聚丙烯腈基PAN碳纖維原液的脫泡方法，其特征在于所述脫泡塔操作溫度為O?200°C，脫泡塔真空度為0.10?60kPa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述生產(chǎn)聚丙烯腈基PAN碳纖維原液的脫泡方法，其特征在于所述不凝氣中包括空氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述生產(chǎn)聚丙烯腈基PAN碳纖維原液的脫泡方法，其特征在于脫泡后的原液從脫泡塔底部排出并經(jīng)過脫泡液封桶后外送，所述脫泡液封桶內(nèi)有攪拌器攪拌原液以保證原液均勻。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述生產(chǎn)聚丙烯腈基PAN碳纖維原液的脫泡方法，其特征在于所述脫泡塔操作溫度為20?120°C ;所述脫泡預(yù)熱器操作壓力在0.01?IOOkPa之間，入口操作溫度在O?100°C之間，出口操作溫度在O?200°C之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述生產(chǎn)聚丙烯腈基PAN碳纖維原液的脫泡方法，其特征在于所述脫泡預(yù)熱器操作壓力在0.05?80kPa之間，入口操作溫度在5?70°C之間，出口操作溫度在10?150°C之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述生產(chǎn)聚丙烯腈基PAN碳纖維原液的脫泡方法，其特征在于所述脫泡預(yù)熱器操作壓力在0.10?60kPa之間，入口操作溫度在10?55°C之間，出口操作溫度在20?120°C之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述生產(chǎn)聚丙烯腈基PAN碳纖維原液的脫泡方法，其特征在于所述脫泡真空冷凝器操作壓力在0.0 I?IOOkPa之間，入口操作操作溫度在O?200°C之間，出口操作溫度在O?90°C之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述生產(chǎn)聚丙烯腈基PAN碳纖維原液的脫泡方法，其特征在于所述脫泡真空冷凝器操作壓力在0.05?80kPa之間，入口操作操作溫度在10?150°C之間，出口操作溫度在O?70°C之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述生產(chǎn)聚丙烯腈基PAN碳纖維原液的脫泡方法，其特征在于所述脫泡真空冷凝器操作壓力在0.10?60kPa之間，入口操作操作溫度在20?120°C之間，出口操作溫度在O?50°C之間。
【文檔編號(hào)】D01D1/10GK103469316SQ201310411743
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】柴衛(wèi)工, 洪波, 章彥卿, 徐爾玲, 何琨 申請(qǐng)人:中石化上海工程有限公司, 中石化煉化工程（集團(tuán)）股份有限公司