[发明专利]一种聚丙烯腈基碳纤维生产装置及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及碳纤维的生产领域，特别是涉及一种聚丙烯腈基碳纤维生产装置及其生产方法。

背景技术

碳纤维作为人类第三代工程材料，不仅有着广泛的社会效益，具有客观的经济效益。它的出现将给人类工业带来一次崭新的革命，将形成全新的工业体系。因碳纤维具有的特性及功能性，即将成为当今人类科技前沿发展的生活必需材料和重要的战略物资已走了近半个世纪，从目前看还需数年的时间努力，也必须有强大的经济实力和有效的政策支持，并且需要凝聚国内外具有相当的理论和实际经验的专家队伍共同研发。就目前看，如果将碳纤维这一高新技术材料产业化赶上发达国家最高水平，仍须不断努力，需要解决诸多细节问题，如在碳化整套生产装置、制造工艺、生产环境设置等诸多技术问题，需要逐步一一攻克、精心设计，认真操作。然而，必须具有精通碳纤维制造工艺路线的、卓有实践经验的专家提出系列工艺要求；整个碳纤维生产过程涉及机械设计、工业热装置热处理、高分子材料聚合技术、电器和电脑及强弱电、物理化学、冶金技术、纺织技术、气体分离技术、力学技术、工程材料等众多领域的问题，因此，如何创设一种简单实用、制造效果好、生产效率高、操作方便、碳纤维成品质量高的聚丙烯腈基碳纤维生产装置及其生产方法，具有十分重要的作用。

发明内容

本发明的目的是要提供一种聚丙烯腈基碳纤维生产装置及其生产方法，使其结构设计合理，生产效率高，可自动化生产碳纤维，最高产量可达4000吨，成本低。

为解决上述问题，本发明提供一种聚丙烯腈基碳纤维生产装置，包括原丝退绕机、传送机，预氧化装置、蓄热回收器、多层加热器、空气分流器、冷却水处理系统、中温碳化装置、高温碳化装置、焦油处理器、清洗器、烘干器、浸胶器和废液回收器，所述的原丝退绕机通过传送机与预氧化装置连接，所述的预氧化装置内设有多层加热器、空气分流器和空气加热器，预氧化装置上还设有蓄热回收器，预氧化装置设有多个，每两个预氧化装置之间通过传送机、牵伸机、定位器和调整器连接。

每台预氧化装置的多层加热器前后两端分别安装有导丝机。

所述的预氧化装置通过传送机、牵伸机、定位器和调整器与低温碳化装置连接，所述的低温碳化装置上设有焦油处理器、焦油回收器和氮气分流器，低温碳化装置和中温碳化装置连接，低温碳化装置和中温碳化装置之间设有牵伸机和定位器，中温碳化装置上连接有惰性气体分流器，中温碳化装置与高温碳化装置连接，中温碳化装置和高温碳化装置之间设有牵伸机和定位器，高温碳化装置的出口处也连接有牵伸机和定位器，高温碳化装置上设有冷却水处理系统，高温碳化装置通过牵伸机和定位器与表面处理装置连接，表面处理装置上还连接有废液回收器和清洗器，清洗器与烘干机连接，烘干机设有两台，两台烘干机之间设有浸胶器，浸胶器上连接有废液回收器，烘干机后方连接有收卷机。

所述的收卷机为两台，纤维通过传送机输送到收卷机，传送机上设有计量器。。

所述的预氧化设备为五台，中温碳化装置为两台。

所述的预氧化装置、低温碳化装置、高温碳化装置、中温碳化装置、表面处理装置和浸胶器分别与排气系统连接，排气系统上设有废气回收器。废气回收器，主要目的是将在生产过程中所产生的有毒、有害、有尘气体及物体回收并且可再利用。

本发明还提供一种采用上述生产装置的聚丙烯腈基碳纤维的生产方法，首先将整径装置设定为5公斤张力后将纤维运送到牵伸机，再引送到多层加热器前端的导丝机，以S型200度来回于第一台预氧化设备中，，传出到多层加热器后端的导丝机，再经过传送机，输送到第二台预氧化设备的多层加热器前端的导丝机，第二台预氧化设备温度220度，以S型来回于第二台预氧化设备，由多层加热器后端的导丝机传出，经过牵伸机和定位器传送到温度为250度的第三台预氧化设备的多层加热器前端的导丝机，以S型来回于第三台预氧化设备，再输送到270度的第四台预氧化设备的多层加热器前端的导丝机，，以S型来回于第四台预氧化设备，再输送到300度的第五台预氧化设备的多层加热器前端的导丝机，以S型来回于第五台预氧化设备，再经过定位器，再输送到550度的低温碳化装置；再由低温碳化装置经过牵伸机输送到定位器，经过定位器依次通过温度为750度的中温碳化装置和温度为950度中温碳化装置，再经过牵伸机输送到定位器，由定位器再输送到1500度高温碳化装置。再由高温碳化装置经过牵伸机(双层)输送到定位器，由定位器再输送到表面处理装置；经表面处理装置处理后进行清洗、烘干，烘干温度110℃，然后经过牵伸机运送到浸胶器备，经过浸胶后在传送到烘干器进行烘干，烘干温度为130℃，由烘干设备烘干后输送到收卷机。