[发明专利]一种连续化制备高纯碳纳米管的方法及装置

权利要求书

1.一种连续化制备高纯碳纳米管的装置，包括由上至下顺序连接的原料罐、预热反应器、纯化反应器、冷却罐；原料罐、预热反应器、纯化反应器、冷却罐上均连接有抽气泵；预热反应器、冷却罐上均连通有保护气进管；其特征在于：原料罐通过连接管A与预热反应器连通，预热反应器通过连接管B与纯化反应器连通，纯化反应器通过连接管C与冷却罐连通；

原料罐的抽气泵左侧连接有排气过滤器；原料罐上端连通有进料管；

连接管A上部有下料阀A，连接管A下部有定量下料器；下料阀A上方的连接管A的管壁上，连通有保护气进管；连接管B上有下料阀B；连接管C上有下料阀C；

预热反应器内安装有螺旋叶片；

纯化反应器内安装有螺旋滑道；纯化反应器连通有酸气进管A、惰性气体进管A；纯化反应器上部的侧壁连通有废气排管；

冷却罐底部连接有排料管；排料管上有下料阀D。

2.根据权利要求1所述的一种连续化制备高纯碳纳米管的装置，其特征在于：所述螺旋叶片固定安装在转轴上；转轴上端固定安装传动轮，驱动电机通过传动带驱动传动轮转动；

连接管A的尾部为锥形的下料端A；下料端A的投影落在螺旋叶片上；

预热反应器底部倾斜指向右下方；连接管B位于转轴右侧。

3.根据权利要求2所述的一种连续化制备高纯碳纳米管的装置，其特征在于：所述螺旋滑道固定在支撑柱上；支撑柱为中空的圆柱；

支撑柱的中心安装有酸气主管；酸气主管上连通有多个酸气支管；酸气支管贯穿支撑柱的侧壁；酸气主管顶部封闭，酸气主管底部与酸气进管A连通；

位于支撑柱内的酸气支管上均安装有单向阀；

酸气主管与支撑柱之间的空腔内填充有隔热保温材料。

4.根据权利要求3所述的一种连续化制备高纯碳纳米管的装置，其特征在于：连接管B的尾部为锥形的下料端B；下料端B的投影落在螺旋滑道内；纯化反应器的底部倾斜指向右下方；连接管C位于纯化反应器底部的右侧。

5.根据权利要求4所述的一种连续化制备高纯碳纳米管的装置，其特征在于：冷却罐内安装有酸气盘管、惰性气体盘管；

酸气盘管的头部与酸气进管A连通；惰性气体盘管的头部与惰性气体进管A连通；酸气盘管的尾部贯穿冷却罐的侧壁，与酸气进管B、惰性气体进管C连通；惰性气体盘管的尾部与惰性气体进管B连通。

6.根据权利要求5所述的一种连续化制备高纯碳纳米管的装置，其特征在于：连接管C的下端位于冷却罐上端面的中心。

7.根据权利要求5所述的一种连续化制备高纯碳纳米管的装置，其特征在于：酸气进管B外接酸性气体；酸性气体为氯气、氯化氢中的一种；惰性气体进管B、惰性气体进管C、保护气进管均外接惰性气体；惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种。

8.采用权利要求1-7任一项所述的装置连续化制备高纯碳纳米管的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，关闭下料阀A、下料阀B、下料阀C、下料阀D，向原料罐内填充未纯化的碳纳米管；随后使得定量下料器处于开启状态，将原料罐、连接管A、预热反应器、纯化反应器、冷却罐使用真空泵，进行惰性气体置换；置换后原料罐、连接管A、预热反应器、纯化反应器、冷却罐内的氧气含量低于0.15％；

S2，开启预热反应器、纯化反应器，使得预热反应器内的温度为700℃～900℃，纯化反应器内的温度为1000℃～1300℃；

S3，打开下料阀A、下料阀B、下料阀C，启动定量下料器；未纯化的碳纳米管在重力的作用下，经过连接管A，由定量下料器送入预热反应器内；顺着预热反应器的螺旋叶片，在预热反应器内完成预热；预热完成的未纯化的碳纳米管经由连接管B进入纯化反应器；

S4，纯化反应器内持续通入酸性气体与惰性气体，酸性气体与惰性气体的体积比为1:1～5:1；未纯化的碳纳米管与酸性气体和惰性气体的混合气体的质量比为1:10～2:1；

未纯化的碳纳米管在顺着螺旋滑道滑落的过程中，在酸性气体和惰性气体的混合气体中进行纯化；纯化后的碳纳米管顺着连接管C落入冷却罐内；

纯化过程产生的废气经由废气排管排出，集中进行处理；

S5，经过冷却罐冷却后，碳纳米管从排料管排出。