[发明专利]用于碳纳米管气相提纯的卧式流化装置及流化提纯方法

说明书

本发明中公开了一种用于碳纳米管气相提纯的卧式流化装置及流化提纯方法，卧式流化装置包括呈水平布置的流化反应仓，所述流化反应仓底部设置有气体分布板，流化反应仓上位于气体分布板下方沿流化反应仓长度方向依次设置有多个进气口，所述流化反应仓顶部设置有防腐滤尘网，流化反应仓上位于防腐滤尘网上方设置有至少一个出气口，所述流化反应仓一端设置有吹送口，所述吹送口呈水平方向设置，流化反应仓另一端设置有出料口。本发明可解决现有碳纳米管流化提纯装置中存在的设备设置高度较高、安装复杂，不利于高危险气体的操作和处理的问题，可有效提高提纯效率及反应气体的利用率，降低提纯处理成本。

技术领域

本发明涉及碳纳米管纯化技术领域，特别涉及一种用于碳纳米管气相提纯的卧式流化装置和流化提纯方法。

背景技术

碳纳米管(CNTs)由于其优异的电学和热学性能，作为导电材料受到广泛的关注和应用。碳纳米管作为导电剂应用于锂电池材料能明显提升锂电池性能，因此碳纳米管在锂电池中的应用越来越广泛。锂离子电池材料的应用中对金属杂质要求严苛，而碳纳米管粉体中存在各种金属催化剂杂质，故将碳纳米管应用于锂离子电池领域方面，需要对碳纳米管进行提纯。

目前碳纳米管的提纯方法主要有三种：一种是酸洗提纯的方法，主要是通过用硝酸、盐酸、硫酸中的一种或几种混酸将金属催化剂溶解，再经过过滤、烘干实现碳纳米管的提纯，该方法会产生大量的废酸，导致环境污染及废酸处理问题，且纯度最高仅能达到99.8％。第二种方法是高温热处理的方法，主要是通过在1500℃以上高真空或惰性气体保护下对碳纳米管进行热处理，使碳纳米管中的金属催化剂直接升华脱离碳纳米管，实现对碳纳米管提纯的目的，虽然该方法得到的碳纳米管中单个金属元素杂质含量能达到50ppm以内，但是这种方法能耗高、生产效率低，无法连续化且会对碳纳米管产生不可逆的损伤，影响其性能。第三种方法是利用含卤素气体去除碳纳米管中金属杂质的方法，该方法利用金属卤化物的沸点远低于其单质或氧化物沸点的原理，使碳纳米管中的金属催化剂与含卤素气体进行反应，生成金属卤化物在高温下气化，该方法同样能使碳纳米管中单个金属元素杂质含量达到50ppm以下，且通过将金属杂质转化为金属卤化物，大大降低了处理温度，并且避免了碳纳米管在高温下的物理性损伤，因此这种方法将是碳纳米管未来的理想纯化方法。

发明专利申请CN107108222A中公开了一种利用流化床反应器的CNT纯化方法，该纯化方法中采用传统立式流化床反应器，使碳纳米管和氯气在传统立式流化床内发生反应，实现碳纳米管的提纯过程。流化床能实现碳纳米管与氯气的充分接触，具有很好的提纯效果；但传统的立式流化床不能实现连续化提纯且需搭建较高的设备平台，造成设备重心较高、操作维护困难、不利于氯气等高危险气体的使用和处理等问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有碳纳米管流化提纯装置中存在的不能连续化提纯、设备设置高度较高、安装复杂，不利于高危险气体的操作和处理的问题，提供一种用于碳纳米管气相提纯的卧式流化装置及流化提纯方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

用于碳纳米管气相提纯的卧式流化装置，包括呈水平布置的流化反应仓，所述流化反应仓底部设置有气体分布板，流化反应仓上位于气体分布板下方沿流化反应仓长度方向依次设置有多个进气口，所述流化反应仓顶部设置有防腐滤尘网，流化反应仓上位于防腐滤尘网上方设置有至少一个出气口，所述流化反应仓一端设置有吹送口，所述吹送口呈水平方向设置，流化反应仓另一端设置有出料口。

上述技术方案中，进一步地，所述吹送口和流化反应仓之间设置有预流化仓，所述吹送口设置在预流化仓一端，预流化仓设置在流化反应仓一端与流化反应仓连通，所述预流化仓底部设置有气体分布板，预流化仓上位于气体分布板下方设置有预流化进气口。

上述技术方案中，进一步地，所述预流化仓上设置有进料口；优选所述进料口处设置有定量进料装置。