本技術提供一種氣體冷卻罐及碳纖維生產系統，氣體冷卻罐內設置有隔板，所述隔板將所述氣體冷卻罐的內腔分隔為上腔室和下腔室，所述上腔室設置有進液口和出氣口，所述下腔室設置有氣體進口、氣體出口，所述下腔室的底部設置有排液口；所述氣體冷卻罐內還豎向設置有至少一根換熱管，所述換熱管的上端開口與所述上腔室連通，所述換熱管的內腔與所述下腔室之間隔，所述進液口用于充入液氮，所述氣體進口用于充入待冷卻氣體；以利用碳纖維生產過程中液氮汽化產生的冷量對待冷卻氣體進行冷卻收集，節約了能源，降低了成本。
【技術實現步驟摘要】
本技術屬于碳纖維生產，具體涉及一種氣體冷卻罐及碳纖維生產系統。
技術介紹
1、聚丙烯腈碳纖維生產過程包括聚合工段和紡絲工段，在聚合工段和紡絲工段會產生很多廢氣(尾氣)，廢氣的組要成分是丙烯腈、二甲基亞砜及其分解物，因聚丙烯腈纖維制備過程中各工段的溫度均有差異，每個工段二甲基亞砜分解的量也會有所差異，且二甲基亞砜分解廢氣中的甲硫醇、甲硫醚等物質具有強烈的異味，對大氣的影響最為嚴重。近年來對揮發性有機物治理得到了快速發展，主要的治理技術有吸附技術、等離子技術、蓄熱式熱力焚燒爐焚燒技術等。
2、碳纖維生產過程中液氮氣化用于碳化工段低、高炭化爐的氣氛保護，高純液氮通過罐內壓力，流經氣化器，通過真空套管連接，再通過減壓的方式供給碳化車間。現有技術中液氮汽化過程產生的冷量沒有被很好的利用，造成了一定的資源浪費。
3、如何利用液氮汽化產生的冷量對碳纖維生產過程中的部分廢氣進行收集，是目前需要解決的技術問題。
技術實現思路
1、因此，本技術提供一種氣體冷卻罐及碳纖維生產系統，能夠利用碳纖維生產過程中液氮汽化產生的冷量對碳纖維生產系統產生的廢氣進行冷卻收集，節約了能源，降低了成本。
2、一方面，本技術提供了一種氣體冷卻罐，所述氣體冷卻罐內設置有隔板，所述隔板將所述氣體冷卻罐的內腔分隔為上腔室和下腔室，所述上腔室設置有進液口和出氣口，所述下腔室設置有氣體進口、氣體出口，所述下腔室的底部設置有排液口；所述進液口用于充入液氮，所述氣體進口用于充入待冷卻氣體；
>3、所述氣體冷卻罐內還豎向設置有至少一根換熱管，所述換熱管的上端開口與所述上腔室連通，所述換熱管的下端位于所述下腔室內；所述換熱管的內腔與所述下腔室之間隔絕。4、在一些實施例中，所述下腔室內橫向設置有多個折流板，多個所述折流板之間形成曲折通道；由所述氣體進口進入所述下腔室的待冷卻氣體流經所述曲折通道；至少一根所述換熱管穿過所述曲折通道。
5、在一些實施例中，多個折流板由上至下依次橫向固定在所述氣體冷卻罐的內壁上，相鄰兩個折流板之間形成有氣流通道，至少一根所述換熱管穿過至少一個所述氣流通道；相鄰兩個氣流通道經豎向通道連通；由上至下，相鄰兩個豎向通道從上向下的投影不重合；所述曲折通道包括氣流通道和所述豎向通道。
6、在一些實施例中，最上方的所述折流板與所述隔板之間形成間隔，最上方的所述折流板與所述氣體冷卻罐的內壁面之間設置有所述豎向通道，所述氣體進口通向所述間隔。
7、在一些實施例中，所述氣體冷卻罐上設置有液位計，所述液位計用于監測所述上腔室內的液氮的液位。
8、在一些實施例中，所述換熱管有多根，每根所述換熱管的下端開口均封閉。
9、在一些實施例中，所述換熱管有多根，至少兩根所述換熱管的下端開口相互連通。
10、在一些實施例中，所述下腔室內設置有盒體，至少兩根所述換熱管的下端開口與所述盒體的內腔連通。
11、另一方面，本技術還提供了一種碳纖維生產系統，包括液氮儲罐、碳化爐、聚合工段、紡絲工段和所述氣體冷卻罐；所述液氮儲罐的出口與所述進液口連通，所述出氣口與所述碳化爐的保護氣進口連通；所述待冷卻氣體為所述聚合工段和所述紡絲工段產生的尾氣。
12、在一些實施例中，所述碳纖維生產系統還包括液氮汽化裝置，所述液氮儲罐的出口還與所述液氮汽化裝置的進口連通。
13、液氮經過進液口進入上腔室，液氮在重力的作用下向下流入換熱管，待冷卻氣體(尾氣)經氣體進口進入下腔室，液氮汽化產生冷量對待冷卻氣體進行冷卻，待冷卻氣體被冷卻為液體后從排液口排出，沒有被冷卻為液態的待冷卻氣體從氣體出口排出；液氮經過換熱管冷卻待冷卻氣體，相應的液氮吸收熱量汽化，汽化后的氮氣在換熱管內向上流出換熱管，并進入上腔室，汽化后的氮氣經過排氣口排出氣體冷卻罐并作為保護氣體流入碳化爐。本技術巧妙的利用了換熱管和換熱管上方的上腔室，液氮在汽化的同時對待冷卻氣體進行冷卻，既實現了液氮的汽化，還實現了對待冷卻氣體的冷卻收集，提高了液氮的綜合利用性，降低了能源消耗。
14、本技術還在下腔室設置多個折流板，多個折流板使待冷卻氣體在下腔室流動路徑曲折，改變待冷卻氣體的流動方向和速度，使待冷卻氣體在氣體冷卻罐內形成湍動狀態，提高了待冷卻氣體與液氮之間的換熱效果，提高了待冷卻氣體的冷卻效率。
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【技術保護點】
1.一種氣體冷卻罐，其特征在于，所述氣體冷卻罐(1)內設置有隔板(103)，所述隔板(103)將所述氣體冷卻罐(1)的內腔分隔為上腔室(101)和下腔室(102)，所述上腔室(101)設置有進液口(201)和出氣口(202)，所述下腔室(102)設置有氣體進口(301)、氣體出口(302)，所述下腔室(102)的底部設置有排液口(4)；所述進液口(201)用于充入液氮，所述氣體進口(301)用于充入待冷卻氣體；
2.根據權利要求1所述的氣體冷卻罐，其特征在于，所述下腔室(102)內橫向設置有多個折流板(6)，多個所述折流板(6)之間形成曲折通道；由所述氣體進口(301)進入所述下腔室(102)的待冷卻氣體流經所述曲折通道；至少一根所述換熱管(5)穿過所述曲折通道。
3.根據權利要求2所述的氣體冷卻罐，其特征在于，多個折流板(6)由上至下依次橫向固定在所述氣體冷卻罐(1)的內壁上，相鄰兩個折流板(6)之間形成有氣流通道(601)，至少一根所述換熱管(5)穿過至少一個所述氣流通道(601)；相鄰兩個氣流通道(601)經豎向通道(602)連通；由上至下，相鄰兩個豎向通道(602)從上向下的投影不重合；所述曲折通道包括氣流通道(601)和所述豎向通道(602)。
4.根據權利要求3所述的氣體冷卻罐，其特征在于，最上方的所述折流板(6)與所述隔板(103)之間形成間隔(603)，最上方的所述折流板(6)與所述氣體冷卻罐(1)的內壁面之間設置有所述豎向通道(602)，所述氣體進口(301)通向所述間隔(603)。
5.根據權利要求1所述的氣體冷卻罐，其特征在于，所述氣體冷卻罐(1)上設置有液位計(701)，所述液位計(701)用于監測所述上腔室內的液氮的液位。
6.根據權利要求1所述的氣體冷卻罐，其特征在于，所述換熱管(5)有多根，每根所述換熱管(5)的下端開口均封閉。
7.根據權利要求1所述的氣體冷卻罐，其特征在于，所述換熱管(5)有多根，至少兩根所述換熱管(5)的下端開口相互連通。
8.根據權利要求7所述的氣體冷卻罐，其特征在于，所述下腔室(102)內設置有盒體(703)，至少兩根所述換熱管(5)的下端開口與所述盒體(703)的內腔連通。
9.一種碳纖維生產系統，其特征在于，包括液氮儲罐(801)、碳化爐(802)、聚合工段、紡絲工段和權利要求1-8任一項所述氣體冷卻罐；所述液氮儲罐(801)的出口與所述進液口(201)連通，所述出氣口(202)與所述碳化爐(802)的保護氣進口連通；所述待冷卻氣體為所述聚合工段和所述紡絲工段產生的尾氣。
10.根據權利要求9所述的碳纖維生產系統，其特征在于，所述碳纖維生產系統還包括液氮汽化裝置(803)，所述液氮儲罐(801)的出口還與所述液氮汽化裝置(803)的進口連通。
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【技術特征摘要】
1.一種氣體冷卻罐，其特征在于，所述氣體冷卻罐(1)內設置有隔板(103)，所述隔板(103)將所述氣體冷卻罐(1)的內腔分隔為上腔室(101)和下腔室(102)，所述上腔室(101)設置有進液口(201)和出氣口(202)，所述下腔室(102)設置有氣體進口(301)、氣體出口(302)，所述下腔室(102)的底部設置有排液口(4)；所述進液口(201)用于充入液氮，所述氣體進口(301)用于充入待冷卻氣體；
2.根據權利要求1所述的氣體冷卻罐，其特征在于，所述下腔室(102)內橫向設置有多個折流板(6)，多個所述折流板(6)之間形成曲折通道；由所述氣體進口(301)進入所述下腔室(102)的待冷卻氣體流經所述曲折通道；至少一根所述換熱管(5)穿過所述曲折通道。
3.根據權利要求2所述的氣體冷卻罐，其特征在于，多個折流板(6)由上至下依次橫向固定在所述氣體冷卻罐(1)的內壁上，相鄰兩個折流板(6)之間形成有氣流通道(601)，至少一根所述換熱管(5)穿過至少一個所述氣流通道(601)；相鄰兩個氣流通道(601)經豎向通道(602)連通；由上至下，相鄰兩個豎向通道(602)從上向下的投影不重合；所述曲折通道包括氣流通道(601)和所述豎向通道(602)。
4.根據權利要求3所述的氣體冷卻罐，其特征在于，最上方的所述折流板(6)與所述隔板(103)之間形成間隔(603)，最...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張壽春，魏一忠，李立山，王浩天，
申請(專利權)人：中國科學院山西煤炭化學研究所，
類型：新型
國別省市：
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