本文關(guān)鍵詞：碳纖維生產(chǎn)中碳化工段含氰廢氣處理研究

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【摘要】：聚丙烯腈基碳纖維在生產(chǎn)過程中可產(chǎn)生污染環(huán)境的含氰廢氣,尤其是在碳化工段,其產(chǎn)生的高濃度含氰氣體,會極大地危害人們的身體健康,目前尚未有可有效地處理并利用這些氣體的技術(shù)。本文針對碳纖維生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含氰廢氣,初步探索了該種廢氣的處理技術(shù),主要研究內(nèi)容如下：(1)考察了聚丙烯腈基碳纖維產(chǎn)生廢氣的過程,并對廢氣成份進(jìn)行解析、鑒定,為實(shí)驗(yàn)室模擬提供依據(jù)。通過TGA (Thermal Gravimetric Analysis)技術(shù)獲得碳纖維原絲/預(yù)氧化碳絲/產(chǎn)品碳絲的分解/離解溫度特性,得到在300℃～700℃溫度范圍內(nèi)碳絲存在明顯的質(zhì)量變化梯度；通過Py/GC-MS (Pyrolysis/Gas Chromatographic-Mass Spectrometry)裂解色譜-質(zhì)譜法技術(shù),獲得了不同溫度下的廢氣成份,除主要產(chǎn)物HCN外,還有吡咯,苯甲脒,亞甲基戊二腈,2-甲基吡嗪,2-亞甲基戊二腈等有機(jī)物；通過FTIR(Fourier Transmittance Infra-Red spectroscopy)解析,獲得分解廢氣成份的指紋特征譜圖。(2)根據(jù)碳纖維碳化過程,采用雙溫區(qū)控制系統(tǒng)對預(yù)氧化絲進(jìn)行加熱至700C°,模擬碳化過程,收集產(chǎn)生的廢氣,并采用鼓泡塔形式對廢氣進(jìn)行吸收,探究廢氣在不同溶液和濃度下的去除效果。結(jié)果表明,當(dāng)NaOH濃度達(dá)到1mol/L時,HCN去除率可達(dá)99%以上。(3)搭建填料吸收塔,采用化學(xué)吸收法進(jìn)行廢氣的模擬吸收過程,由于HCN氣體具有劇毒性,實(shí)驗(yàn)室中不能大量使用,則采用CO2混合氣作為模擬廢氣,通過控制風(fēng)量、液量、pH值、NaOH濃度等條件對廢氣進(jìn)行化學(xué)吸收,考察廢氣在不同條件下的吸收效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)采用1mol/L氫氧化鈉溶液對體積分?jǐn)?shù)20%的CO2廢氣進(jìn)行吸收時,其吸收效果可達(dá)99%以上。(4)根據(jù)工廠提供廢氣的相關(guān)參數(shù),計算并設(shè)計了直徑200mm填料塔,采用NaOH溶液吸收碳化工段產(chǎn)生的含氰廢氣,中試結(jié)果表明,經(jīng)處理后尾氣達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)(1.9mg/m~3)。本課題采用化學(xué)吸收技術(shù)將碳化工段含氰廢氣進(jìn)行處理,在達(dá)到尾氣排放國家標(biāo)準(zhǔn)1.9mg/m3的同時,吸收后廢液可用于回收利用,為化學(xué)吸收法在工業(yè)含氰廢氣處理領(lǐng)域的應(yīng)用起到了良好的工程示范作用。
【關(guān)鍵詞】：聚丙烯腈基碳纖維 含氰廢氣 填料塔 化學(xué)吸收
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X783.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-28
• 1.1 研究背景11-13
• 1.2 氰化物的危害性13-15
• 1.2.1 氰化氫對人體的危害性13-14
• 1.2.2 氰化物對動物的危害性14-15
• 1.2.3 氰化物對植物的危害性15
• 1.3 氰化氰的來源15-18
• 1.3.1 煤炭的燃燒與熱解15
• 1.3.2 氮氧化物脫硝15-16
• 1.3.3 碳纖維等含氰化工產(chǎn)品的生產(chǎn)16-17
• 1.3.4 電阻電爐尾氣17-18
• 1.3.5 生物質(zhì)的高溫?zé)峤?/span>18
• 1.3.6 建筑及裝飾材料引發(fā)的火災(zāi)18
• 1.4 HCN廢氣處理方法18-24
• 1.4.1 吸收法19-21
• 1.4.2 吸附法21-22
• 1.4.3 燃燒法22-23
• 1.4.4 氣固相催化水解法23-24
• 1.5 工業(yè)試驗(yàn)實(shí)例24-27
• 1.6 本文研究內(nèi)容和意義27-28
• 2 實(shí)驗(yàn)與分析方法28-33
• 2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和化學(xué)試劑28-29
• 2.2 化學(xué)吸收法29-32
• 2.2.1 模擬吸收裝置29-30
• 2.2.2 中試吸收裝置30-32
• 2.2.3 含氰廢氣吸收效率評價指標(biāo)32
• 2.3 HCN含量檢測方法32-33
• 3 碳纖維碳化過程實(shí)驗(yàn)室模擬及氰化氫吸收33-40
• 3.1 PAN碳纖維絲的TGA分析檢測33-34
• 3.2 碳纖維絲組分的Py/GC-MS分析34-36
• 3.3 FTIR分析測試36
• 3.4 模擬碳化過程并吸收氰化氫36-39
• 3.4.1 模擬廢氣中HCN含量37-38
• 3.4.2 鼓泡塔形式吸收廢氣38-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 4 填料塔模擬廢氣吸收40-46
• 4.1 實(shí)驗(yàn)原理40-41
• 4.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)41-45
• 4.2.1 溶液pH對吸收效率的影響41-42
• 4.2.2 NaOH濃度對CO_2去除效率的影響42-43
• 4.2.3 CO_2體積濃度對CO_2脫出效率的影響43-44
• 4.2.4 CO_2混合氣體流量對吸收效率的影響44-45
• 4.3 本章小結(jié)45-46
• 5 吸收塔計算46-56
• 5.1 液相物性數(shù)據(jù)46-47
• 5.2 氣相物性參數(shù)47
• 5.3 氣液相平衡數(shù)據(jù)47-48
• 5.4 物料衡算48-49
• 5.5 吸收塔的工藝尺寸計算49-55
• 5.5.1 塔徑計算49-51
• 5.5.2 增強(qiáng)因子計算51-52
• 5.5.3 填料層高度計算52-55
• 5.5.4 填料層壓降計算55
• 5.6 本章小結(jié)55-56
• 6 設(shè)備調(diào)試及HCN吸收中試56-69
• 6.1 設(shè)備調(diào)試57-60
• 6.1.1 設(shè)備試運(yùn)行57-58
• 6.1.2 開機(jī)步驟58
• 6.1.3 停車58-59
• 6.1.4 運(yùn)行過程中的注意事項(xiàng)59
• 6.1.5 管理過程中的注意事項(xiàng)59-60
• 6.2 正常操作參數(shù)一覽60
• 6.3 常見故障及排除方法60-61
• 6.4 現(xiàn)場中試裝置冷態(tài)調(diào)試61-67
• 6.4.1 系統(tǒng)壓降測定61-66
• 6.4.2 測定泛點(diǎn)66
• 6.4.3 測定設(shè)備氣液操作范圍66-67
• 6.4.4 測定每個吸收塔的持液量67
• 6.4.5 小結(jié)67
• 6.5 工廠中試研究67-68
• 6.6 本章小結(jié)68-69
• 7 結(jié)果與建議69-71
• 7.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)論69-70
• 7.2 建議與展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-76

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1105928