碳纖維預(yù)氧化爐技術(shù)概述

碳纖維預(yù)氧化爐設(shè)計原理：

碳纖維預(yù)氧化是制備的前期準(zhǔn)備工作，碳纖維預(yù)氧化的過程，就是在高溫環(huán)境下，將空氣中的氧氣分子與PAN纖維結(jié)合在一起，使聚合物鏈開始交聯(lián)，促使纖維密度從1.18g/cc增加至1.38g/cc，其中溫度控制非常重要，通常氧化爐的溫度范圍在200℃~300℃之間。 預(yù)氧化耗時較長，為了避免PAN纖維放熱失控，造成火災(zāi)隱患，需要氧化爐充分考慮到氣流的進(jìn)出問題，利用多種氣流來幫助散熱和控溫。

預(yù)氧化爐的工藝要求：

預(yù)氧化過程的目的是使熱塑性的PAN線形大分子鏈轉(zhuǎn)化為非塑性耐熱梯形結(jié)構(gòu),使其在碳化高溫下不熔不燃,保持纖維形態(tài),熱力學(xué)處于穩(wěn)定狀態(tài),最后轉(zhuǎn)化為具有亂層石墨結(jié)構(gòu)的碳纖維。在預(yù)氧化過程中,大分子之間發(fā)生環(huán)化及交聯(lián),并伴隨上述反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生熱裂解反應(yīng),逸出許多小分子,產(chǎn)生大量的熱。預(yù)氧化工藝的制定原則之一就是促進(jìn)梯形結(jié)構(gòu)的生成，抑制熱解小分子的產(chǎn)生，以提高碳纖維的性能和碳化收率。根據(jù)預(yù)氧化工藝的要求，預(yù)氧化爐具有以下功能：

1、爐膛有效恒溫區(qū)要長，以保證預(yù)氧化充足。

2、爐膛內(nèi)的溫度要均勻。爐膛內(nèi)溫度的均勻性主要包括三個方面，縱向溫度均勻、橫向溫度的均勻和豎向溫度均勻?？v向溫度分布均勻，盡量減少溫差的波浪式分布；橫向和豎向溫度均勻，在內(nèi)爐膛大于1m預(yù)氧化爐，其溫差盡量要求在2℃以內(nèi)。

3、爐內(nèi)的風(fēng)速平穩(wěn)、可調(diào)。進(jìn)入預(yù)氧化爐內(nèi)的空氣應(yīng)具有以下作用：供給氧化反應(yīng)必須的氧；瞬時帶走反應(yīng)熱，避免纖維的蓄熱、過熱而使

碳纖維燒斷；帶走預(yù)氧化反應(yīng)的副產(chǎn)物小分子或焦油，以建立新的平衡；使?fàn)t內(nèi)溫度均勻，均勻分布和流動的熱風(fēng)有利于爐內(nèi)溫度均勻，減少溫度不均勻帶來的質(zhì)量波動。

4、加熱元件拆裝方便，可以實現(xiàn)連續(xù)控溫。

5、廢氣排放要集中，以保護(hù)環(huán)境。

預(yù)氧化爐設(shè)計結(jié)構(gòu)：

其爐體從上到下依次設(shè)置有頂部保溫層、爐體內(nèi)管、填料、空氣層、空氣預(yù)熱層、底部保溫層和溫控系統(tǒng)。瀝青纖維穿過爐體內(nèi)管，底部保溫層設(shè)有空氣入口，填料和空氣預(yù)熱層接入溫控系統(tǒng)；采用填料使得氧化爐內(nèi)既具有充足的空氣流量以保證氧化效果，有效地帶走氧化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量和低分子烴類；風(fēng)量適合且風(fēng)力柔和，使得爐內(nèi)空氣流穩(wěn)定穿過瀝青纖維，減少氣流對瀝青纖維的沖擊，保證瀝青纖維不被氣流吹散，提高了瀝青纖維的生產(chǎn)質(zhì)量。

技術(shù)參數(shù)：

1，氧化爐管規(guī)格：5L  D79(內(nèi))*H1000  不銹鋼304材質(zhì)

2，最高加熱溫度：≤400℃

3，控溫：精度±1℃，最大升溫速率5℃/min,30段程序控溫。

4，恒溫區(qū)長度：400mm

5，進(jìn)氣流量：2.5m3/H