JP2005262122A - Exhaust gas treatment method in carbon fiber manufacturing process, and treatment apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、炭素繊維製造工程における高温の熱処理炉において、繊維状物質焼成時に発生する分解生成物が含まれる排ガスを処理する排ガス処理方法および処理装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas treatment method and a treatment apparatus for treating exhaust gas containing decomposition products generated during firing of a fibrous material in a high-temperature heat treatment furnace in a carbon fiber production process.
炭素繊維の製造においては、プレカーサー(例えば、アクリロニトリル繊維)を焼成して耐炎化繊維となし、その耐炎化繊維を焼成、炭化して炭素繊維とする。 In the production of carbon fibers, a precursor (for example, acrylonitrile fiber) is fired to form flame resistant fibers, and the flame resistant fibers are fired and carbonized to form carbon fibers.
炭素繊維の製造において、これら焼成する高温の熱処理炉からの排ガスには繊維状物質の焼成時に発生する分解生成物が含まれている。この分解生成物は、シアン化水素、アンモニア、一酸化炭素、二酸化炭素などのガス状の物質と、有機成分を中心としたタール状の物質を含んでおり、特にガス状の物質中のシアン化水素やアンモニアは毒性が強く、環境負荷が高いため、そのまま排ガスを大気放出することはできない。そのため、これら前記分解生成物は大気放出前に分解処理することが必要である。なお、本明細書中では、ガス状とは1気圧50℃での気体をさし、タール状とは1気圧50℃での液体または固体をさす。 In the production of carbon fibers, the exhaust gas from these high-temperature heat treatment furnaces to be fired contains decomposition products generated during firing of the fibrous material. This decomposition product contains gaseous substances such as hydrogen cyanide, ammonia, carbon monoxide and carbon dioxide, and tar-like substances mainly composed of organic components. In particular, hydrogen cyanide and ammonia in gaseous substances are Due to its strong toxicity and high environmental load, it is not possible to release the exhaust gas as it is. Therefore, these decomposition products must be decomposed before being released into the atmosphere. In the present specification, gaseous means a gas at 1 atm 50 ° C., and tar means a liquid or solid at 1 atm 50 ° C.
分解生成物を分解処理する一つの方法としては、従来、排ガスを直接加熱し、500℃以上で直接燃焼させる方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、この方法は後記する触媒処理方式よりも高設備費、高ランニングコスト、大規模設備になるといった問題が挙げられる。また、処理温度によってはサーマルNOxを発生するため環境への負荷も大きい。 As one method for decomposing a decomposition product, conventionally, a method in which exhaust gas is directly heated and directly combusted at 500 ° C. or higher has been proposed (see, for example, Patent Document 1). However, this method has problems such as a higher equipment cost, a higher running cost, and a larger-scale equipment than the catalyst treatment method described later. Moreover, since thermal NOx is generated depending on the processing temperature, the load on the environment is large.
また、分解生成物を分解処理する別の方法としては、排ガスを200℃〜400℃程度に加熱し、白金系あるいはバナジウム系の触媒に接触させて分解させる触媒処理方式が提案されている(例えば、特許文献2、3参照)。この方法は前記直接燃焼方式よりも低コスト、低ランニングコスト、コンパクトであり、また低温運転ゆえサーマルNOx排出量が少ないという利点がある。しかしながら、触媒処理の場合、排ガス中のタール状の物質が触媒表面を物理的に被覆し、触媒性能を下げる触媒毒となる。
Further, as another method for decomposing a decomposition product, a catalyst processing method in which exhaust gas is heated to about 200 ° C. to 400 ° C. and brought into contact with a platinum-based or vanadium-based catalyst has been proposed (for example,
そのため、このタール状の物質をあらかじめ除去する必要があり、これまで排ガス中のタール状の物質の除去法としては、電気集塵法よる処理、水洗シャワー処理、フィルターによる濾過処理、冷却凝縮処理などが知られている。しかしながら、電気集塵法やフィルターによる濾過処理には配管管詰まりやフィルターの目詰まりが生じる問題があり、また水洗シャワー処理ではタール状の物質を含んだ洗浄水処理のための新たな処理施設が必要となる。 Therefore, it is necessary to remove this tar-like substance in advance, and the removal methods of the tar-like substance in the exhaust gas so far include treatment by electric dust collection method, washing shower treatment, filtration treatment by filter, cooling condensation treatment, etc. It has been known. However, there is a problem that clogging of piping pipes and clogging occurs in the filtration process using the electrostatic dust collection method and the filter, and in the water washing shower process, there is a new treatment facility for treating the washing water containing tar-like substances. Necessary.
また、排ガスの触媒処理方法として、排ガス中のタール状の物質を磁性ラシヒリングの充填塔にトラップさせ、除去した後、触媒処理をする報告もある(例えば、特許文献3参照)。 In addition, as a catalyst treatment method for exhaust gas, there is also a report of performing a catalyst treatment after trapping a tar-like substance in the exhaust gas in a packed column of a magnetic Raschig ring and removing it (see, for example, Patent Document 3).
一方で、昨今では炭素繊維の高強度化、高性能化に伴い、単糸間接着防止、無撚糸の収束性の向上のためにアクリル繊維の製造時にシリコーン系油剤が繊維に付与されている。この油剤中に含まれる有機シリコーンは排ガス中でタール状のみならず炉内での蒸発または熱分解によりガス状としても含まれている。有機シリコーンはタール状で触媒毒となるのは勿論、ガス状においても化学的に触媒表面に付着して触媒の活性を下げる触媒毒となる。したがって、有機シリコーンが含まれる排ガスの場合は、前記従来のタール状の物質の除去のみを伴った触媒処理法ではガス状の有機シリコーンは除去されないため、触媒の寿命は短くなり、長時間の触媒処理の連続運転ができないといった問題がある。 On the other hand, in recent years, with the increase in strength and performance of carbon fibers, silicone oil is applied to the fibers during the production of acrylic fibers in order to prevent adhesion between single yarns and improve the convergence of non-twisted yarns. The organic silicone contained in the oil is contained not only in the tar form but also in the gaseous form by evaporation or thermal decomposition in the furnace. Organosilicones are tar-like and poisonous to the catalyst, but even in gaseous form, they are chemically poisoned to the catalyst surface and become catalyst poisons that lower the activity of the catalyst. Therefore, in the case of exhaust gas containing organosilicone, the catalyst treatment method that involves only the removal of the conventional tar-like substance does not remove the gaseous organosilicone. There is a problem that continuous processing cannot be performed.
このため、有機シリコーンが含まれる排ガスの処理は、前記直接燃焼方式が一般的である。しかしながら、直接燃焼方式は、高設備費、高ランニングコスト、大規模設備になる。さらに、排ガス処理流量が多い場合、燃焼炉内で温度むらが生じやすく、温度の低い部分を通過したガスの分解率が下がる危険性がある。よって排ガス処理流量が多いほど、コスト面、スペース面、分解率の面で直接燃焼方式に対する触媒処理方式のメリットが顕著になる。したがって、排ガス中に有機シリコーンなど触媒毒が含まれる場合でも、触媒処理方式による長時間の連続運転ができることが必要と考えられていた。
本発明の課題は上記従来の問題点を解決しようとするものであり、炭素繊維製造工程における高温の熱処理炉の排ガス処理において、排ガス中に有機シリコーンなどのガス状の触媒毒が含まれている場合においても、直接燃焼方式よりも低設備費、低ランニングコスト、低サーマルNOx排出である触媒処理による長時間の連続運転が可能な排ガス処理方法および処理装置を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and in a high-temperature heat treatment furnace exhaust gas treatment in a carbon fiber production process, a gaseous catalyst poison such as organic silicone is contained in the exhaust gas. Even in such a case, an object is to provide an exhaust gas treatment method and a treatment apparatus capable of continuous operation for a long time by catalyst treatment which is lower in equipment cost, lower running cost, and lower thermal NOx emission than the direct combustion method.
本発明は、上記課題を達成するため以下の構成を採用する。すなわち、
(1)炭素繊維製造工程における熱処理炉から排出される排ガスの処理方法において、該排ガス中のタール状の触媒毒とガス状の触媒毒とを除去した後、残りのガスを触媒処理する排ガス処理方法。
The present invention adopts the following configuration in order to achieve the above-described problems. That is,
(1) In a method for treating exhaust gas discharged from a heat treatment furnace in a carbon fiber production process, after removing the tar-like catalyst poison and the gaseous catalyst poison in the exhaust gas, the exhaust gas treatment in which the remaining gas is treated with a catalyst Method.
(2)前記排ガスの処理において、排ガスを減温チャンバーに通して凝縮させ、さらに前処理剤に排ガスを接触させる前記(1)に記載の排ガス処理方法。 (2) The exhaust gas treatment method according to (1), wherein in the treatment of the exhaust gas, the exhaust gas is condensed through a temperature reducing chamber, and the exhaust gas is further brought into contact with a pretreatment agent.
(3)前記化学的作用により触媒を失活させる触媒毒が有機シリコーンおよび/または有機リンである前記(1)または(2)のいずれかに記載の排ガス処理方法。 (3) The exhaust gas treatment method according to any one of (1) and (2), wherein the catalyst poison that deactivates the catalyst by the chemical action is organic silicone and / or organic phosphorus.
(4)前記減温チャンバーの冷却温度が50℃以下であり、滞留時間が2秒以上である前記(2)または(3)のいずれかに記載の排ガス処理方法。 (4) The exhaust gas treatment method according to any one of (2) and (3), wherein a cooling temperature of the temperature reducing chamber is 50 ° C. or lower and a residence time is 2 seconds or longer.
(5)前記前処理剤が、アルミナおよび/またはセラミックである前記(2)〜(4)のいずれかに記載の排ガス処理方法。 (5) The exhaust gas treatment method according to any one of (2) to (4), wherein the pretreatment agent is alumina and / or ceramic.
(6)前記前処理剤が、ハニカム状、発泡状、および粒状から選ばれる少なくとも1種である前記(2)〜(5)のいずれかに記載の排ガス処理方法。 (6) The exhaust gas treatment method according to any one of (2) to (5), wherein the pretreatment agent is at least one selected from a honeycomb shape, a foam shape, and a granular shape.
(7)前記前処理剤に200℃以上400℃以下の温度で排ガスを接触させる前記(2)〜(6)のいずれかに記載の排ガス処理方法。 (7) The exhaust gas treatment method according to any one of (2) to (6), wherein exhaust gas is brought into contact with the pretreatment agent at a temperature of 200 ° C. or higher and 400 ° C. or lower.
(8)前記排ガスの前処理剤での接触時間が0.05秒以上である前記(2)〜(7)のいずれかに記載の排ガス処理方法。 (8) The exhaust gas treatment method according to any one of (2) to (7), wherein a contact time of the exhaust gas with the pretreatment agent is 0.05 seconds or more.
(9)前記触媒処理が、触媒に接触酸化させることにより分解処理するものである前記(1)〜(8)のいずれかに記載の排ガス処理方法。 (9) The exhaust gas treatment method according to any one of (1) to (8), wherein the catalyst treatment is a decomposition treatment by catalytic oxidation with a catalyst.
(10)前記触媒が、ハニカム状、発泡状、および粒状から選ばれる少なくとも1種である前記(1)〜(9)のいずれかに記載の排ガス処理方法。 (10) The exhaust gas treatment method according to any one of (1) to (9), wherein the catalyst is at least one selected from a honeycomb shape, a foam shape, and a granular shape.
(11)前記触媒に200℃以上400℃以下でガスを接触させる前記(1)〜(10)のいずれかに記載の排ガス処理方法。 (11) The exhaust gas treatment method according to any one of (1) to (10), wherein a gas is brought into contact with the catalyst at 200 ° C. or more and 400 ° C. or less.
(12)排ガスの前記触媒での接触時間が0.05秒以上である前記(2)〜(4)請求項1〜11のいずれかに記載の排ガス処理方法。 (12) The exhaust gas treatment method according to any one of (2) to (4), wherein a contact time of the exhaust gas with the catalyst is 0.05 seconds or more.
(13)炭素繊維製造用熱処理炉から排出される排ガスの処理装置において、排ガス中のタール状の触媒毒とガス状の触媒毒とを除去する手段と、残りのガスを触媒処理する手段を有する排ガス処理装置。 (13) An apparatus for treating exhaust gas discharged from a heat treatment furnace for producing carbon fiber has means for removing tar-like catalyst poison and gaseous catalyst poison in the exhaust gas, and means for catalytic treatment of the remaining gas. Exhaust gas treatment equipment.
本発明の炭素繊維製造における排ガス処理方法は、前処理剤により、ガス状の触媒毒を捕捉し、分解することが可能である。このため、高性能化を狙ってシリコン系油剤が付与されたプレカーサーを焼成する場合でも、排ガス中に含まれる有機シリコーンなどのガス状の触媒毒の影響をうけることなく、直接燃焼処理よりも低コスト、低ランニングコストの触媒処理方式による長時間の分解処理の連続運転ができる。また、処理温度が低いので、サーマルNOxを排出することなく、シアン化水素をより効果的に低濃度まで削減することができる。 The exhaust gas treatment method in carbon fiber production of the present invention can capture and decompose a gaseous catalyst poison with a pretreatment agent. For this reason, even when firing a precursor to which a silicon-based oil is applied for higher performance, it is lower than direct combustion treatment without being affected by gaseous catalyst poisons such as organic silicone contained in the exhaust gas. Continuous operation of long-time decomposition treatment by a catalyst treatment method with low running cost is possible. Further, since the processing temperature is low, hydrogen cyanide can be more effectively reduced to a low concentration without discharging thermal NOx.
以下、図面に示す実施態様に基づいて本発明についてさらに詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on embodiments shown in the drawings.
図1は、本発明に係る炭素繊維製造用高温熱処理炉の排ガスの処理装置全体の一例を示す概略図である。 FIG. 1 is a schematic view showing an example of an entire exhaust gas treatment apparatus of a high-temperature heat treatment furnace for producing carbon fibers according to the present invention.
炭素繊維製造用の高温炉から排出されるガスは、排気ポンプ2によって配管1を通ってひかれ、減温チャンバー3にて滞留し、冷却される。排ガス中のタール状の触媒毒は凝縮し、減温チャンバー3にトラップされ排ガスから除去される。なお、高温の熱処理炉排ガス口から減温チャンバー3までは放熱での温度低下による管内でのタール凝縮を防止するために、断熱材11で配管を覆うのが好ましい。その後、減温チャンバー3を出たガスは熱の有効利用から用いる熱交換器4によって触媒7出口のガスと熱交換され加温される。その後、電気ヒーター5により加温され、前処理剤6にて減温チャンバー3で除去しきれなかった有機シリコーンおよび/または有機リンなどのガス状の触媒毒を捕捉し分解して除去した後、触媒7にて排ガス中のシアン化水素、アンモニア、一酸化炭素などの有害なガス状の物質が分解される。その後、分解された排ガスは熱交換器4にて減温された後、大気中に放出される。
The gas discharged from the high-temperature furnace for producing carbon fiber is drawn through the
図2は減温チャンバー3の一例を示す概略図であり、(A)が上面図、(B)が断面図である。減温チャンバー3内部の体積は排ガスの滞留時間が十分確保できるようガスの流量から十分大きくなるようにしている。また、減温チャンバー3内では冷却水管4bをチャンバー内にはりめぐらさせることで冷水配管4bの表面積をかせぎ、冷却効率を上げている。また、チャンバー内に仕切り板4aを設置することにより、図2(A)の矢印のごとく排ガス流路を冷却水管側近に絞り込ませ、効率的に凝縮しやすくしている。また、出口手前でフィルター4cを設け、凝縮タール分がもれ出ないようにしている。
2A and 2B are schematic views showing an example of the
図3は前処理剤6と触媒7の詳細図である。充填槽10の下部に金網6aを敷き、その上に白金系のハニカム状の触媒7を充填している。触媒7の上面にスペーサーとして金網6bをのせ、その上にアルミナで粒状の前処理剤6を充填し金網6cをのせて安定化させている。減温チャンバー3にてタール状の触媒毒は除去され、熱交換器4、電気ヒーター5にてよって加熱された排ガスは、前記縦型槽の上部導入口8から前処理剤6に導入され、ガス状の触媒毒が捕捉され分解される。その後、触媒7にてガス状の物質が分解され排出口9から排出されるようになっている。
FIG. 3 is a detailed view of the
前記したように、本発明は、炭素繊維製造工程における高温の熱処理炉から排出される排ガスの処理において、排ガス中の物質でタール状の触媒毒とガス状の触媒毒とを除去した後、残りのガスを触媒処理するものである。 As described above, in the treatment of exhaust gas discharged from a high-temperature heat treatment furnace in the carbon fiber production process, the present invention removes the tar-like catalyst poison and the gaseous catalyst poison with substances in the exhaust gas, and then remains The gas is subjected to catalytic treatment.
処理する排ガスについては、空気などによって希釈されている熱処理炉出入口シール部の排ガスに多いシアン化水素濃度がJIS K0109法に規定されている4−ピリジンカルボン酸−ピラゾロン吸光光度法に準じた測定にて、1500ppm以下のものが好ましい。熱処理炉本体の排ガスに多いシアン化水素濃度が前記測定にて1500ppmを超えるものでは触媒での分解処理が不十分となり、連続運転が困難となる場合がある。 For the exhaust gas to be treated, the hydrogen cyanide concentration in the exhaust gas at the heat treatment furnace entrance / exit seal part diluted with air or the like is measured according to the 4-pyridinecarboxylic acid-pyrazolone spectrophotometric method defined in the JIS K0109 method. The thing of 1500 ppm or less is preferable. If the hydrogen cyanide concentration in the exhaust gas of the heat treatment furnace body exceeds 1500 ppm in the above measurement, the decomposition treatment with the catalyst may be insufficient, and continuous operation may be difficult.
前記残りのガス状の物質の分解処理方法としては、触媒処理方式が設備費、ランニングコストとも低いこと、およびNOxの発生量が少ないことから好ましい。しかしながら、排ガスにはガス状の物質とタール状の物質を含んでおり、タール状の物質があると配管に蓄積したり、触媒表面に物理的被覆して触媒を失活させる触媒毒となったりして排気や分解処理を阻害する。そのため、予め触媒処理の前にこのタール状の触媒毒を除去しておくことが重要である。また、排ガス中のガス状の物質には化学的作用により触媒を失活させる触媒毒となる物質が含まれている場合があり、この場合、排ガスをそのまま触媒処理させると短時間で処理効率が低下してしまうことになる。このため、このガス状の触媒毒を除去することが重要である。その後、残りのガスを触媒処理すると、触媒の活性状態を長期維持することができ、高い処理効率を保つことができる。 As a method for decomposing the remaining gaseous substance, the catalyst treatment method is preferable because both the equipment cost and the running cost are low, and the amount of NOx generated is small. However, the exhaust gas contains a gaseous substance and a tar-like substance. If the tar-like substance is present, it accumulates in the pipe or becomes a catalyst poison that physically deactivates the catalyst surface to deactivate the catalyst. This hinders exhaust and decomposition processes. Therefore, it is important to remove the tar-like catalyst poison in advance before the catalyst treatment. In addition, the gaseous substance in the exhaust gas may contain a substance that becomes a catalyst poison that deactivates the catalyst due to a chemical action. It will fall. For this reason, it is important to remove this gaseous catalyst poison. Thereafter, when the remaining gas is subjected to catalyst treatment, the active state of the catalyst can be maintained for a long time, and high treatment efficiency can be maintained.
前記ガス状の触媒毒としては、プレカーサーに付与されることの多い有機シリコーンと有機リンなどが挙げられるが、これらはプレカーサーの高性能化を狙って付与されるものであり、触媒毒としてはこの限りではない。 Examples of the gaseous catalyst poison include organic silicones and organic phosphorus that are often imparted to the precursor, and these are imparted with the aim of improving the performance of the precursor. Not as long.
前記タール状の触媒毒の除去方法としては、まず、減温チャンバー3にて凝縮させることが好ましい。さらに減温チャンバー3は容易に内部を開放でき、減温チャンバー3内断面積は配管内断面積の5倍以上あるのが好ましい。以上にように構成することで減温チャンバー3は、前記磁性ラシヒリングの充填塔よりも清掃が容易になる。
As a method for removing the tar-like catalyst poison, it is preferable to first condense in the
また、減温チャンバー3の条件としては、該減温チャンバー3内でのタール状の触媒毒の凝縮を十分行うために滞留時間は2秒以上あり、減温後の温度は50℃以下であることが好ましい。温度が50℃より高く、または滞留時間が2秒未満であるとタール状の触媒毒の凝縮が不十分となり一部凝縮せずに減温チャンバー3内を通過してしまい、後の配管内や前処理剤、触媒装置で蓄積してしまう可能性がある。また滞留時間の上限は制限なく、設備サイズを考慮して決めればよい。減温後の温度は凝縮効果と凍結防止を考慮して5℃以上が好ましい。
The
ここで滞留時間とは、排ガス流量[m3/h]を減温チャンバーの体積[m3]で割って算出される時間を指し示す。ここで減温チャンバー体積とは、減温チャンバー内部の体積のうち冷水配管などの部分を除いた排ガスの通る実質部分の体積を示す。また、配管内での凝縮を防ぐため炉から減温チャンバーまでの配管の長さは短く、かつ、この配管は断熱材などで保温しておくのが好ましい。 Here, the residence time indicates a time calculated by dividing the exhaust gas flow rate [m 3 / h] by the volume [m 3 ] of the temperature reducing chamber. Here, the temperature-decreasing chamber volume indicates the volume of the substantial part through which the exhaust gas passes, excluding the part such as the cold water pipe, among the volumes inside the temperature-decreasing chamber. In order to prevent condensation in the pipe, the length of the pipe from the furnace to the temperature reducing chamber is short, and it is preferable to keep the pipe warm with a heat insulating material or the like.
前記減温チャンバー3では除去しきれないガス状の触媒毒の除去方法としては、前処理剤6に捕捉し、分解させることが好ましい。なぜなら捕捉し分解する方法は前処理剤6での触媒毒の蓄積が生じないため、新たな清掃などの手間がなく扱いやすいためである。
As a method for removing the gaseous catalyst poison that cannot be completely removed by the
前処理剤6の材質は、その耐熱性と分解効率の高さからアルミナおよび/またはセラミックであることが好ましい。さらに好ましくは、分解効率の高さからアルミナが好ましい。
The material of the
また、前処理剤6の形状は、その扱いやすさと体積あたりの表面積の多さからハニカム状または発泡状または粒状であることが好ましい。前処理剤6にはタール状の物質の除去後の排ガスを接触させるが、残留したタール状の物質が若干含まれるため、前処理剤内で目詰まりが生じ、それにより圧損が大幅に増加したり前処理剤内で排ガスが行きわたらない部分が生じることが懸念される。そのため、前処理剤6の形状は前記の中でも特に粒状のものがガスの流路がランダムに形成されるため目詰まりによる上述の影響がうけにくく、処理効率が高いため好ましい。
Further, the shape of the
さらに、前処理剤6の捕捉・分解の効果を十分に発揮させるため、200℃以上400℃以下で排ガスを前処理剤6に接触させることが好ましい。200℃未満で接触させると前処理剤の分解効率が低下し触媒毒の除去が不十分になる。また400℃を越える温度で接触させても分解効率は上限に達しており、これ以上アップしないばかりか、逆にヒーターの必要電力は増大するため、ランニングコストが高まる。
Furthermore, in order to sufficiently exhibit the effect of capturing and decomposing the
また、排ガスの前処理剤6との接触時間は0.05秒以上であることが好ましい。これは0.05秒未満であると触媒毒の分解効率が下がり、触媒毒の除去が不十分となり、触媒寿命が短くなるからである。また、設備サイズと分解効率の上限を考慮して、排ガスの前処理剤の接触時間は1秒以下が好ましい。ここで接触時間とは、前処理剤の充填体積すなわち内部空隙部を含んだ見かけの体積[m3]を排ガス流量[Nm3/秒]で割った値のことである。
Further, the contact time of the exhaust gas with the
前記触媒処理としてはガスを触媒7に接触させ、ガス状の物質を酸化させることにより分解処理することが好ましい。その理由としては触媒処理は処理効率が高い、低燃費、運転が容易、保守管理が容易といったことが挙げられる。
As the catalyst treatment, it is preferable to perform a decomposition treatment by bringing a gas into contact with the
また、前記触媒7の形状としては、その扱いやすさと体積あたりの表面積の多さから、ハニカム状または発泡状または粒状であることが好ましい。さらにはハニカム状であることがより好ましい。これはガス中のタール状の物質はほぼ前処理剤までで除去されているため目詰まりの懸念はなく、ハニカム状のものが最も圧損が小さく処理効率が高いためである。
Further, the shape of the
前記触媒の分解の効果を十分に発揮させるため200℃以上400℃以下でガスを触媒に接触させることが好ましい。200℃以下で接触させると触媒の分解効率が低下する。また、400℃以上で接触させても分解効率は上限に達しており、これ以上アップしないばかりか逆にヒーターの必要電力は増大するため、ランニングコストが高まる。 In order to sufficiently exhibit the effect of decomposition of the catalyst, it is preferable to bring the gas into contact with the catalyst at 200 ° C. or higher and 400 ° C. or lower. When contacting at 200 ° C. or lower, the decomposition efficiency of the catalyst is lowered. Moreover, even if it contacts at 400 degreeC or more, decomposition | disassembly efficiency has reached the upper limit, and since the required electric power of a heater increases conversely not increasing any more, running cost increases.
前記触媒活性物質としては貴金属系でも非金属系でもよい。ただ一般的には貴金属系の方が触媒活性が高く、使用温度に対する熱安定性、耐被毒性が高いため好ましい。さらにこの性質がより顕著であることから特にアルミナ担体のパラジウム系または白金系であることが好ましい。 The catalytically active substance may be a noble metal type or a nonmetal type. In general, however, noble metal systems are preferred because of their high catalytic activity, thermal stability against use temperature, and high toxicity resistance. Furthermore, since this property is more remarkable, it is particularly preferable to use a palladium-based or platinum-based alumina support.
また、排ガスの前記触媒への接触時間が0.05秒以上であることが好ましい。これは0.05秒未満であると未反応のまま通過するガスが生じ、排ガス中のガス状の物質の分解効率が下がるからある。また、設備サイズと分解効率の上限を考慮して、排ガスの前記触媒への接触時間は0.3秒以下が好ましい。ここで接触時間「秒」とは触媒の充填体積すなわち内部空隙部を含んだ見かけの体積[m3]を排ガス流量[Nm3/秒]で割った値のことである。 Further, the contact time of the exhaust gas with the catalyst is preferably 0.05 seconds or more. This is because if it is less than 0.05 seconds, a gas that passes through unreacted is generated, and the decomposition efficiency of the gaseous substance in the exhaust gas decreases. In consideration of the equipment size and the upper limit of decomposition efficiency, the contact time of the exhaust gas with the catalyst is preferably 0.3 seconds or less. Here, the contact time “second” is a value obtained by dividing the packing volume of the catalyst, that is, the apparent volume [m 3 ] including the internal voids, by the exhaust gas flow rate [Nm 3 / sec].
炭素繊維製造用高温熱処理炉の排ガス処理装置としては 炭素繊維製造用高温熱処理炉から排出される排ガスの処理において、排ガス中の物質で、タール状の触媒毒とガス状の触媒毒とを十分除去した後、残りのガスを触媒処理することを特徴とする装置であることが好ましい。さらには前記の各条件の好ましい方法から、排ガス中のタール状の触媒毒を減温チャンバーにより除去し、減温チャンバーで除去しきれない有機シリコーンなどのガス状の触媒毒をアルミナ系粒状の前処理剤に排ガスを接触させることにより十分除去した後、白金系のハニカム触媒に接触させることにより残りのガス成分を分解処理する排ガス処理装置であることがより好ましい。 Exhaust gas treatment equipment for high-temperature heat treatment furnace for carbon fiber production In the treatment of exhaust gas discharged from high-temperature heat treatment furnace for carbon fiber production, the substances in the exhaust gas sufficiently remove tar-like catalyst poison and gaseous catalyst poison. Then, the apparatus is preferably characterized in that the remaining gas is subjected to catalyst treatment. Further, from the preferable method under each of the above conditions, the tar-like catalyst poison in the exhaust gas is removed by the temperature reducing chamber, and the gaseous catalyst poison such as organic silicone that cannot be completely removed by the temperature reducing chamber is removed before the alumina granular particles. More preferably, the exhaust gas treatment apparatus is configured to decompose the remaining gas components by bringing the treatment agent into contact with a platinum honeycomb catalyst after sufficiently removing the exhaust gas by contacting the treatment agent.
実施例1
アクリル系繊維として、アクリロニトリル系の重合体を紡糸、延伸、水洗した後、油剤中シリコン元素割合が約30%のメチルシリコーン油剤に浸漬させることにより、シリコーン系油剤が2重量%付着した単糸繊度が1.1デシテックス、単糸本数が12000本の繊維糸条を得た。
Example 1
Single fiber fineness with 2% by weight of silicone oil applied by spinning acrylonitrile polymer as acrylic fiber, drawing, washing with water and then immersing in methylsilicone oil with about 30% silicon element in the oil. Was 1.1 decitex, and the number of single yarns was 12,000.
この繊維糸条をプレカーサーとして、高温熱処理炉にて240℃〜260℃の空気雰囲気中で34分間熱処理することにより連続的に耐炎糸を作成した。この耐炎糸を作製する高温炉のシール部から排出されるガス総量4000Nm3/hをポンプ2で引き、図1のように配管1を通して減温チャンバー3にて30℃まで冷却した。減温チャンバー3の配管を除く内部容積は5.0m3とした。このときの滞留時間は約4秒となる。減温チャンバー3にて取り出されたガスは熱交換器4にて加熱され電気ヒーター5にて350℃にて加熱した後、φ2.5〜4mmの粒状の純粋アルミナで充填させた前処理剤6、活性金属が白金のハニカム触媒7に通して処理した。前処理剤6の充填体積は0.2m3、触媒7の充填体積は0.16m3とし、温度をともに350℃に維持した。このときの接触時間は前処理剤は0.2秒、触媒は0.1秒となる。処理後の排ガスは熱交換器4にて降温させ大気放出させた。配管1より取り出された繊維からの分解生成物を含むガスはシアン化水素150ppm、アンモニア110ppm、その他一酸化炭素、二酸化炭素を含む常温でガス状の物質と、常温でタール状の物質を含んでいた。1日1回の測定で10日間運転した結果、触媒出口より採取したガス濃度はシアン化水素はすべて5ppm以下で、アンモニアは検出されずまた排気量も安定していた。また10日後減温チャンバーには約10kgのタール状の物質が析出された。
Using this fiber yarn as a precursor, a flame resistant yarn was continuously prepared by heat treatment in an air atmosphere at 240 ° C. to 260 ° C. for 34 minutes in a high temperature heat treatment furnace. A total amount of gas of 4000 Nm 3 / h discharged from the seal portion of the high-temperature furnace for producing the flame resistant yarn was drawn by the
なお以上の、及び後記実施例、比較例に示すシアン化水素、アンモニアの濃度の測定は全て以下の方法で行った。シアン化水素についてはJIS K0109法に規定されている4−ピリジンカルボン酸−ピラゾロン吸光光度法に準じて濃度を測定した。アンモニアについてはポンプによりガスをバッグに捕集し、該ガスをJIS K0804法に準じてガス検知管法により濃度を測定した。 In addition, the measurement of the density | concentration of the hydrogen cyanide shown to the above-mentioned and the postscript Example and comparative example and ammonia was all performed with the following method. About hydrogen cyanide, the density | concentration was measured according to the 4-pyridinecarboxylic acid-pyrazolone absorption photometry method prescribed | regulated to JISK0109 method. Regarding ammonia, gas was collected in a bag by a pump, and the concentration of the gas was measured by a gas detection tube method according to JIS K0804.
実施例2
実施例1において前処理剤6の充填体積を0.02m3とし、他は同様な条件で実施した。この時の接触時間は0.02秒となる。実施した結果、触媒出口より採取したガス濃度は運転開始直後はシアン化水素・アンモニアとも5ppm以下を検出した。、その後上昇し、2日後にはともに約20ppmとなり、触媒の分解処理能力がやや減少していた。
Example 2
In Example 1, the filling volume of the
実施例3
図4に示すように2つの充填槽を用い、一方の充填槽10aに前処理剤6をもう一方の充填槽10bに触媒7を充填し、充填槽間に電気ヒーター5a、5bを設置した。また熱交換器に対するバイパス配管12とダンパー13、14を図に示すとおり設置し、ダンパー13、14の開度を調節することで触媒7出のガスの、熱交換器に流れる流量とバイパスに流れる流量との配分を調整できるようにした。以上のような装置のもと前処理剤6の温度を150℃、触媒7の温度を350℃になるようダンパー13、14の開度、電気ヒーター5a、5bの出力を設定し、他は実施例と同様な条件で実施した。実施した結果、触媒出口より採取したガス濃度は運転開始直後はシアン化水素・アンモニアともに5ppm以下を検出していた。その後上昇し、1日後にはともに約20ppmとなり、触媒の分解処理能力がやや減少していた。
Example 3
As shown in FIG. 4, two filling tanks were used, the
実施例4
実施例1において減温チャンバー体積を1.2m3 とし、他は同様な条件で処理した。この時の滞留時間は1秒となる。実施した結果、触媒出口より採取したガス濃度は運転開始直後はシアン化水素・アンモニアとも5ppm以下を検出した。その後上昇し12時間後にはともに約20ppmとなり、触媒の分解処理能力がやや減少していた。また前処理剤には少量のタールが付着していた。
Example 4
In Example 1, the temperature reduction chamber volume was 1.2 m 3 , and the other conditions were the same. The residence time at this time is 1 second. As a result, the gas concentration collected from the catalyst outlet was detected to be 5 ppm or less for both hydrogen cyanide and ammonia immediately after the start of operation. After that, it increased to 12 ppm after 12 hours, and the decomposition ability of the catalyst was slightly reduced. Further, a small amount of tar adhered to the pretreatment agent.
実施例5
実施例1において減温チャンバーの温度を100℃とし、他は同様の条件で行った。実施した結果、触媒出口より採取したガス濃度は運転開始直後はシアン化水素・アンモニアとも5ppm以下を検出した。その後上昇し、12時間後にはともに20ppm以上となり、触媒の分解処理能力がやや減少していた。また減温チャンバーから熱交換器の間の配管にタールが析出していた。
Example 5
In Example 1, the temperature of the temperature reducing chamber was 100 ° C., and the other conditions were the same. As a result, the gas concentration collected from the catalyst outlet was detected to be 5 ppm or less for both hydrogen cyanide and ammonia immediately after the start of operation. After that, it increased, and after 12 hours, both reached 20 ppm or more, and the decomposition ability of the catalyst was slightly decreased. Further, tar was deposited on the pipe between the temperature reducing chamber and the heat exchanger.
実施例6
実施例1において触媒6の充填体積を0.02m3とし、他は同様な条件で実施した。この時の接触時間は0.02秒となる。実施した結果、触媒出口より採取したガス濃度は運転開始直後はシアン化水素・アンモニアとも5ppm以下を検出した。その後上昇し、2日後にはともに20ppm以上となり、触媒の分解処理能力がやや減少していた。
Example 6
In Example 1, the filling volume of the
比較例1
実施例1において、充填槽10に前処理剤6を充填せず、他は同様な条件で実施した。実施した結果、触媒出口より採取したガス濃度は運転開始直後は約20ppmを観測していたが、次第に上昇し2日後にはシアン化水素・アンモニアともに100ppm以上を検出して触媒の分解処理能力が発揮されなくなった。
Comparative Example 1
In Example 1, the filling
比較例2
実施例1において、減温チャンバー3を使用せず、他は同様な条件で実施した。実施した結果、触媒出口より採取したガス濃度は運転開始直後からシアン化水素・アンモニアともに100ppm以上を検出しており触媒の分解処理能力が発揮されていなかった。また減温チャンバーから熱交換器の間の配管にタールが析出していた。
Comparative Example 2
In Example 1, the
比較例3
実施例1において、充填槽を2つにして一方の充填槽に前処理剤6をもう一方の充填槽に触媒7を充填し2つの充填槽間に冷却温度設定可能な冷却部を設置した。以上のような装置のもと、前処理剤6の温度を350℃、触媒7の温度を150℃になるように設定し、他は実施例と同様な条件で実施した。実施した結果、触媒出口より採取したガス濃度は運転開始直後からシアン化水素・アンモニアともに100ppm以上を検出し触媒の分解処理能力が発揮されていなかった。
Comparative Example 3
In Example 1, two filling tanks were used, the
比較例4
実施例1において、充填槽10に触媒を充填せず、他は同様な条件で実施した。実施した結果、触媒出口より採取したガス濃度は運転開始直後はシアン化水素・アンモニアともに100ppm以上を検出しており触媒の分解処理能力が発揮されていなかった。
Comparative Example 4
In Example 1, the filling
1: 配管
2: 排気ポンプ
3: 減温チャンバー
4: 熱交換器
4a: 仕切り板
4b: 冷水配管
4c: フィルター
5: 電気ヒーター
5a: 電気ヒーター
5b: 電気ヒーター
6: 前処理剤
6a: 金網
6b: 金網
6c: 金網
7: 触媒
8: 導入口
9: 排出口
10: 充填槽
10a: 充填槽
10b: 充填槽
11: 断熱材
12: バイパス配管
13: ダンパー
14: ダンパー
1: Piping 2: Exhaust pump 3: Temperature reduction chamber 4:
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004079921A JP2005262122A (en) | 2004-03-19 | 2004-03-19 | Exhaust gas treatment method in carbon fiber manufacturing process, and treatment apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004079921A JP2005262122A (en) | 2004-03-19 | 2004-03-19 | Exhaust gas treatment method in carbon fiber manufacturing process, and treatment apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2005262122A true JP2005262122A (en) | 2005-09-29 |
Family
ID=35087214
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004079921A Pending JP2005262122A (en) | 2004-03-19 | 2004-03-19 | Exhaust gas treatment method in carbon fiber manufacturing process, and treatment apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2005262122A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100818036B1 (en) * | 2007-01-23 | 2008-03-31 | 야스히로 모리 | Method for modifying of composite resin |
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-
2004
- 2004-03-19 JP JP2004079921A patent/JP2005262122A/en active Pending
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