[发明专利]碳纤维废水的处理方法和处理装置

说明书

本发明提供一种一种碳纤维废水的处理方法和处理装置，处理方法包括以下过程：碳纤维废水送入蒸馏塔，从碳纤维废水中分离出二甲基亚砜和丙烯腈；将分离出的丙烯腈送入聚合反应器发生聚合反应；将分离出的二甲基亚砜送入精馏塔纯化。先对碳纤维废水中丙烯腈和二甲基亚砜进行蒸馏分离处理，分离后的丙烯腈去自聚，二甲基亚砜进行精馏浓缩，废水中杂质去除率高，环境污染小。

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种碳纤维废水的处理方法和处理装置。

背景技术

碳纤维是一种兼具碳材料强抗拉力和纤维柔软可加工性两大特征的化工新材料，是新一代的增强纤维。它的密度不到钢的1/4，但抗拉强度却是钢的7～9倍，抗拉弹性也高于钢；与传统的玻璃纤维(GF)相比，杨氏模量是其3倍多；与凯芙拉纤维(KF49)相比，不仅杨氏模量是其2倍左右，而且在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃。正是由于兼具优异性能，碳纤维在国防和民用领域均有广泛的应用前景。同时，碳纤维也是一种高性能纤维增强材料，由于具有高强度、高模量、耐高温、耐磨、耐腐蚀、导电和导热等性能，而且兼有纤维的柔软可加工性和碳材料的强抗拉力两大特征，被广泛应用于高强度复合材料中。因此大量应用于航空航天和军工等领域。近年来，随着生产技术水平的提高和生产规模的扩大，碳纤维在新型纺织机械、碳纤维复合芯电缆、风力发电叶片、核电、油田钻探、医疗器械、汽车构件、建筑补强材料、文体用品等领域也都有应用。

工业上，聚丙烯腈(PAN)纤维是生产高性能碳纤维最有潜力的前驱体，利用PAN纤维作为前驱体制备的碳纤维产量占当前世界碳纤维总产量的90％以上。聚丙烯腈基碳纤维企业在生产过程中会产生大量的含有二甲基亚砜(DMSO)及丙烯腈(AN)的废水。

DMSO是一种重要的有机溶剂，有“万能溶媒”之称，用途广泛，在PAN纤维生产中用量大，易损耗；AN是一种巨毒化合物，微溶于水，对微生物具有剧毒，含有丙烯腈的碳纤维废水生物毒性大，生化性差，降解速度慢。因此严格控制PAN碳纤维废水中的DMSO与AN含量不仅与碳纤维生产的成本息息相关，也关系着企业废水达标排放的环保问题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种碳纤维废水的处理方法和处理装置，大幅回收废水中DMSO与AN，使废水达到排放标准。

为了解决上述问题，本发明提供一种碳纤维废水的处理方法，包括以下过程：碳纤维废水送入蒸馏塔，从碳纤维废水中分离出二甲基亚砜和丙烯腈；将分离出的丙烯腈送入聚合反应器发生聚合反应；将分离出的二甲基亚砜送入精馏塔纯化。

优选地，碳纤维废水送入蒸馏塔前，进行预热处理。

优选地，所述预热处理设为二级预热。

优选地，所述蒸馏塔的塔顶操作压力为40KPa～50KPa，上部气相温度为74℃～77℃，馏出液温度为20℃～40℃；塔底操作压力为40KPa～55KPa，温度为75℃～78℃。

优选地，所述精馏塔的塔顶操作压力为40KPa～50KPa，上部气相温度为75℃～80℃，馏出液温度为20℃～40℃，回流罐回流比为0.5～1；塔底操作压力为40KPa～55KPa，温度为90℃～110℃。

一种碳纤维废水的处理装置，包括蒸馏塔、聚合釜和精馏塔，所述蒸馏塔的塔顶与所述聚合釜连接，塔底与所述精馏塔的进料口连接。

优选地，所述聚合釜包括搅拌器和加热夹套，所述搅拌器对所述聚合釜中物料进行搅拌，所述加热夹套对所述聚合釜中物料进行加热。

优选地，所述处理装置还包括对送入所述蒸馏塔的物料加热的预热器。

优选地，所述预热器包括第一预热器和第二预热器。

优选地，所述第一预热器设在所述精馏塔内的上部，利用所述精馏塔的气相热能。