[实用新型]制备碳纳米管的旋转发生器

说明书

本实用新型涉及一种制备碳纳米管的旋转发生器，包括预热炉、旋转炉以及收料罐，所述旋转炉倾斜安装，旋转炉底部设置有氮气进气阀口和碳源进气阀口，旋转炉顶部与所述预热炉导通，所述预热炉顶部设置有废气阀口和加料阀口，所述预热炉与旋转炉之间设置有进料阀，所述旋转炉底部与所述收料罐导通，收料罐的出料口设置有放料阀口；所述旋转炉内壁均匀设置有多个搅板，所述搅板垂直于旋转炉内壁并与旋转炉的轴向倾斜，本方案主要用于制备碳纳米管，通过在旋转炉内设置倾斜的搅板，从而使旋转炉在转动过程中可以扬起催化剂，解决了催化剂沉积在炉底造成碳源气体转化率低的问题。

技术领域

本实用新型涉及碳纳米管制备领域，具体涉及一种制备碳纳米管的旋转发生器。

背景技术

碳纳米材料是指分散相的尺度至少有一维小于100nm的材料，目前已经报道的碳纳米材料包括碳纳米纤维、石墨烯、纳米碳球等，而碳纳米管是作为世界公认的最细的纤维；这些材料由于具备良好的导电性、高机械性能和高比表面积，在电化学催化和储能等可再生能源转换技术领域中占据着重要角色。前碳纳米管的宏量制备方法主要是化学气相沉积法，利用催化剂裂解碳氢化合物，以活性金属原子为催化剂晶核，碳原子以该核沉积生成碳纳米管。根据化学气相沉积法的原理可以知道，催化剂活性主份与碳源气体接触越充分，碳氢键裂解产生的碳原子就越多的沉积生长在活性金属表面，生长的碳纳米管就越多，生长形貌就越好。化学沉积法在工程化生产中，其实现手段主要有移动法和沸腾法（又称流化床法）。移动法利用料舟作为载具，将催化剂放入料舟在管式炉炉管内移动，在条件具备区域内，生长碳纳米管；移动法生产过程中，催化剂固定在料舟内，完全依靠碳源气体在料舟催化剂堆放表面及渗透进入接触催化剂，也就是说，催化剂是被动与碳源气体接触，因此存在催化剂与碳氢化合物接触不充分，影响碳纳米管生长等缺点，导致只能用于低倍率的碳纳米管制备，通常以甲烷作为碳源；为了克服移动床的上述缺点，出现了沸腾法（又称流化床法）生产碳纳米管，沸腾法利用氮气将催化剂吹悬浮于充满碳氢化合物的井式炉内，碳源气体与催化剂活性金属实现充分接触，更好的生长碳纳米管，但是，沸腾法存在氮气压力不稳定，导致生长过程难控制等缺点，同时在碳源气体环境中大量冲入氮气，稀释碳源气体，为保证碳纳米管生长就必须大过量冲入碳源气体，一方面井式炉内压力不能太高，为了保持一定压力，就要大量排出炉内气体，导致大量碳源气体没有裂解就排出，造成碳源气体转化率低，环境污染大等缺点，沸腾法只能用于小管径碳纳米管制备，通常以丙烯作为碳源。移动法和沸腾法对催化剂的制备有各自的特殊要求，催化剂无法通用。为解决上述技术问题，我公司提出一种旋转法催化裂解碳氢化合物制备碳纳米管的方法，在本方法中需要使用旋转炉做为反应设备，但是传统的旋转炉不利于催化剂的投放，使得碳源气体与催化剂反应不充分，同样会造成碳源气体转化率低的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种制备碳纳米管的旋转发生器，主要用于制备碳纳米管，通过在旋转炉内设置倾斜的搅板，从而使旋转炉在转动过程中可以扬起催化剂，解决了催化剂沉积在炉底造成碳源气体转化率低的问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种制备碳纳米管的旋转发生器，包括预热炉、旋转炉以及收料罐，所述旋转炉倾斜安装，旋转炉底部设置有氮气进气阀口和碳源进气阀口，旋转炉顶部与所述预热炉导通，所述预热炉顶部设置有废气阀口和加料阀口，所述预热炉与旋转炉之间设置有进料阀，所述旋转炉底部与所述收料罐导通，收料罐的出料口设置有放料阀口；

所述旋转炉内壁均匀设置有多个搅板，所述搅板垂直于旋转炉内壁并与旋转炉的轴向倾斜。

本方案最大的优势在于通过在旋转炉炉管内壁增加搅拌，使得其转动过程中搅拌不断扬起催化剂物料，将物料按扬洒螺旋的方式在炉管内进行输送，相比传统的旋转炉本方案能更好的提升物料在炉管内的运动，从而使其不断的反复接触碳源，从而提高了催化剂的利用率。