碳纤维生产中碳化工段含氰废气处理研究

发布时间：2017-10-28 00:34

  本文关键词：碳纤维生产中碳化工段含氰废气处理研究

  更多相关文章： 聚丙烯腈基碳纤维 含氰废气 填料塔 化学吸收

【摘要】：聚丙烯腈基碳纤维在生产过程中可产生污染环境的含氰废气,尤其是在碳化工段,其产生的高浓度含氰气体,会极大地危害人们的身体健康,目前尚未有可有效地处理并利用这些气体的技术。本文针对碳纤维生产过程中产生的含氰废气,初步探索了该种废气的处理技术,主要研究内容如下：(1)考察了聚丙烯腈基碳纤维产生废气的过程,并对废气成份进行解析、鉴定,为实验室模拟提供依据。通过TGA (Thermal Gravimetric Analysis)技术获得碳纤维原丝/预氧化碳丝/产品碳丝的分解/离解温度特性,得到在300℃～700℃温度范围内碳丝存在明显的质量变化梯度；通过Py/GC-MS (Pyrolysis/Gas Chromatographic-Mass Spectrometry)裂解色谱-质谱法技术,获得了不同温度下的废气成份,除主要产物HCN外,还有吡咯,苯甲脒,亚甲基戊二腈,2-甲基吡嗪,2-亚甲基戊二腈等有机物；通过FTIR(Fourier Transmittance Infra-Red spectroscopy)解析,获得分解废气成份的指纹特征谱图。(2)根据碳纤维碳化过程,采用双温区控制系统对预氧化丝进行加热至700C°,模拟碳化过程,收集产生的废气,并采用鼓泡塔形式对废气进行吸收,探究废气在不同溶液和浓度下的去除效果。结果表明,当NaOH浓度达到1mol/L时,HCN去除率可达99%以上。(3)搭建填料吸收塔,采用化学吸收法进行废气的模拟吸收过程,由于HCN气体具有剧毒性,实验室中不能大量使用,则采用CO2混合气作为模拟废气,通过控制风量、液量、pH值、NaOH浓度等条件对废气进行化学吸收,考察废气在不同条件下的吸收效果。实验结果表明,当采用1mol/L氢氧化钠溶液对体积分数20%的CO2废气进行吸收时,其吸收效果可达99%以上。(4)根据工厂提供废气的相关参数,计算并设计了直径200mm填料塔,采用NaOH溶液吸收碳化工段产生的含氰废气,中试结果表明,经处理后尾气达到国家排放标准(1.9mg/m~3)。本课题采用化学吸收技术将碳化工段含氰废气进行处理,在达到尾气排放国家标准1.9mg/m3的同时,吸收后废液可用于回收利用,为化学吸收法在工业含氰废气处理领域的应用起到了良好的工程示范作用。
【关键词】：聚丙烯腈基碳纤维 含氰废气 填料塔 化学吸收
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X783.4
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-28
• 1.1 研究背景11-13
• 1.2 氰化物的危害性13-15
• 1.2.1 氰化氢对人体的危害性13-14
• 1.2.2 氰化物对动物的危害性14-15
• 1.2.3 氰化物对植物的危害性15
• 1.3 氰化氰的来源15-18
• 1.3.1 煤炭的燃烧与热解15
• 1.3.2 氮氧化物脱硝15-16
• 1.3.3 碳纤维等含氰化工产品的生产16-17
• 1.3.4 电阻电炉尾气17-18
• 1.3.5 生物质的高温热解18
• 1.3.6 建筑及装饰材料引发的火灾18
• 1.4 HCN废气处理方法18-24
• 1.4.1 吸收法19-21
• 1.4.2 吸附法21-22
• 1.4.3 燃烧法22-23
• 1.4.4 气固相催化水解法23-24
• 1.5 工业试验实例24-27
• 1.6 本文研究内容和意义27-28
• 2 实验与分析方法28-33
• 2.1 实验设备和化学试剂28-29
• 2.2 化学吸收法29-32
• 2.2.1 模拟吸收装置29-30
• 2.2.2 中试吸收装置30-32
• 2.2.3 含氰废气吸收效率评价指标32
• 2.3 HCN含量检测方法32-33
• 3 碳纤维碳化过程实验室模拟及氰化氢吸收33-40
• 3.1 PAN碳纤维丝的TGA分析检测33-34
• 3.2 碳纤维丝组分的Py/GC-MS分析34-36
• 3.3 FTIR分析测试36
• 3.4 模拟碳化过程并吸收氰化氢36-39
• 3.4.1 模拟废气中HCN含量37-38
• 3.4.2 鼓泡塔形式吸收废气38-39
• 3.5 本章小结39-40
• 4 填料塔模拟废气吸收40-46
• 4.1 实验原理40-41
• 4.2 实验数据41-45
• 4.2.1 溶液pH对吸收效率的影响41-42
• 4.2.2 NaOH浓度对CO_2去除效率的影响42-43
• 4.2.3 CO_2体积浓度对CO_2脱出效率的影响43-44
• 4.2.4 CO_2混合气体流量对吸收效率的影响44-45
• 4.3 本章小结45-46
• 5 吸收塔计算46-56
• 5.1 液相物性数据46-47
• 5.2 气相物性参数47
• 5.3 气液相平衡数据47-48
• 5.4 物料衡算48-49
• 5.5 吸收塔的工艺尺寸计算49-55
• 5.5.1 塔径计算49-51
• 5.5.2 增强因子计算51-52
• 5.5.3 填料层高度计算52-55
• 5.5.4 填料层压降计算55
• 5.6 本章小结55-56
• 6 设备调试及HCN吸收中试56-69
• 6.1 设备调试57-60
• 6.1.1 设备试运行57-58
• 6.1.2 开机步骤58
• 6.1.3 停车58-59
• 6.1.4 运行过程中的注意事项59
• 6.1.5 管理过程中的注意事项59-60
• 6.2 正常操作参数一览60
• 6.3 常见故障及排除方法60-61
• 6.4 现场中试装置冷态调试61-67
• 6.4.1 系统压降测定61-66
• 6.4.2 测定泛点66
• 6.4.3 测定设备气液操作范围66-67
• 6.4.4 测定每个吸收塔的持液量67
• 6.4.5 小结67
• 6.5 工厂中试研究67-68
• 6.6 本章小结68-69
• 7 结果与建议69-71
• 7.1 实验结论69-70
• 7.2 建议与展望70-71
• 参考文献71-76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 席玉松;郭鹏宗;张国良;张家好;李艳华;;化学吸收法处理PAN纤维预氧化含氰废气[J];合成纤维工业;2014年01期

2 苏亚欣;Benson B.Gathitu;;Fe_2O_3控制再燃脱硝中间产物HCN[J];环境科学学报;2011年06期

3 蒋明;宁平;王重华;田森林;陈炜;周键;王磊;;黄磷尾气中氰化氢的测定[J];现代化工;2011年04期

4 刘礼华;季春晓;;聚丙烯腈基碳纤维生产中氰化氢废气的脱除方法[J];石油化工技术与经济;2011年01期

5 宁平;于丽丽;易红宏;唐晓龙;李华;王红妍;杨丽娜;;Effect of Fe/Cu/Ce loading on the coal-based activated carbons for hydrolysis of carbonyl sulfide[J];Journal of Rare Earths;2010年02期

6 汪乐丰;;密闭电石炉尾气利用新途径[J];中国环保产业;2009年10期

7 谭洪波;;分光光度法测定焦炉煤气中的氰化氢[J];燃料与化工;2008年02期

8 赵炜,常丽萍,谢克昌,李春柱;煤燃烧过程生成氮氧化物前驱体的研究[J];燃料化学学报;2004年04期

9 骞伟中,刘唐,王雷,汪智国,汪展文,魏飞,金涌;中试规模间二甲苯氨氧化过程研究[J];化学工程;2003年06期

10 王艳芝,朱波,王延相,蔡华苏;聚丙烯腈基炭纤维的制备(英文)[J];新型炭材料;2001年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 叶龙飞;化学吸收和电离辐射联合处理含氰废气的中试研究[D];湖南大学;2013年

，

本文编号：1105928