[发明专利]一种气固反应连续制备碳材料的设备及方法

权利要求书

1.一种气固反应连续制备碳材料的设备，包括：水平设置的反应器筒体（1），反应器筒体（1）一端设置有进料口，另一端设置有出料口，从进料口到出料口，将反应器筒体（1）依次分为催化剂活化段（2）、第一反应段（3）、第二反应段（4）及排料段（5），其特征在于：在反应器筒体（1）内壁设置有导料板（6），导料板（6）与反应器筒体（1）存在夹角。

2.根据权利要求1所述气固反应连续制备碳材料的设备，其特征在于：所述催化剂活化段（2）、第一反应段（3）、第二反应段（4）及排料段（5）在反应器筒体（1）内所占用的长度比例为：4-6：6-12：6-12：1-2。

3.根据权利要求2所述气固反应连续制备碳材料的设备，其特征在于：所述导料板（6）以近螺旋状分布在反应器筒体（1）内壁，导料板（6）在反应器筒体（1）内的催化剂活化段（2）、第一反应段（3）、第二反应段（4）及排料段（5）的数量分布比例为8:4:2:1。

4.根据权利要求3所述气固反应连续制备碳材料的设备，其特征在于：所述催化剂活化段（2）设置有16-32块导料板（6）；第一反应段（3）设置有8-24块导料板（6）；第二反应段（4）设置有4-12块导料板（6）；排料段（5）设置有2-6块导料板（6）。

5.根据权利要求3-4任意一项所述气固反应连续制备碳材料的设备，其特征在于：所述导料板（6）在催化剂活化段（2）、第一反应段（3）、第二反应段（4）及排料段（5）的垂直高度依次增大。

6.根据权利要求5所述气固反应连续制备碳材料的设备，其特征在于：所述导料板（6）与反应器筒体（1）在催化剂活化段（2）、第一反应段（3）、第二反应段（4）的夹角为10°-45°，导料板（6）与反应器筒体（1）在排料段（5）的夹角为50°-80°。

7.根据权利要求6所述气固反应连续制备碳材料的设备，其特征在于：所述进料口设置有挡料板（7）。

8.根据权利要求1所述气固反应连续制备碳材料的方法，其特征在于：将碳源气体和催化剂引入反应器筒体（1）的进料口内，外部加热装置对反应器筒体（1）进行加热，使催化剂在高温下迅速达到反应温度，反应器筒体（1）绕反应器中心轴定向转动，催化剂在导料板（6）的作用下缓慢向前移动，依次通过催化剂活化段（2）、第一反应段（3）、第二反应段（4）及排料段（5），并与反应器内的碳源气体充分接触发生反应，最终得到连续制备的碳材料和氢气。

9.根据权利要求8所述气固反应连续制备碳材料的方法，其特征在于：所述碳源气体包括CO₂、CO、CH₄、C₂H₆、C₃H₈、C₄H₁₀，催化剂为金属氧化物催化剂。

10.根据权利要求9所述气固反应连续制备碳材料的方法，其特征在于：所述加热装置为开放式电加热炉，反应器筒体（1）内的反应温度为470℃-900℃。