[发明专利]将含氰有机废液转化为氮掺杂碳纳米材料的装置及方法

权利要求书

1.一种将含氰有机废液转化为氮掺杂碳纳米材料的装置，其特征在于，所述装置的密封段(1)内包括一个下段的流化床段(2)、一个上段的固定床段(3)和一个与固定床段(3)进行组合装配的有机废液的汽化器(4)；固定床段(3)的高度是流化床段(2)的高度的1:5～1:2；流化床段(2)底部设有流化床辅助气体进口(5)；流化床段(2)的下方设置碳产物出口(6)，流化床段(2)上部设置有流化床催化剂进口(7)，固定床段(3)的侧壁上部设有固定床催化剂进口(8)，固定床段(3)的顶部设置有气体产物出口(11)；汽化器(4)上方的含氰有机废液入口(9)设置在固定床段(3)的侧壁上部，汽化器(4)下方的含氰有机废液出口(10)通入流化床段(2)中。

2.根据权利要求1所述的一种将含氰有机废液转化为氮掺杂碳纳米材料的装置，其特征在于，固定床段(3)与汽化器(4)进行组合装配，汽化器(4)的换热管均匀穿过固定床段(3)中；固定床段(3)的催化剂，直接设置在汽化器(4)的外侧。

3.根据权利要求2所述的一种将含氰有机废液转化为氮掺杂碳纳米材料的装置，其特征在于，所述的固定床段(3)中催化剂重量是流化床段(2)中催化剂重量的1：5～2：1；流化床段(2)中装填金属负载型催化剂，金属组份为Fe、Co、Ni、Mo、W、Cu的双元或三元合金，载体为氧化铝、氧化镁、氧化锆或氧化硅中的一种或多种；金属组份的质量分数为1％-50％，载体的质量分数为50％-99％；固定床段(3)中的催化剂为装填双金属负载型催化剂，第一金属组份是Fe、Co、Ni,第二金属组份是Mo、W、Mn、K、Na、载体为氧化铝、氧化镁、氧化锆或氧化硅中的一种或多种；第一金属的质量分数为1％-10％；第二金属的质量分数为1％-10％，载体的质量分数为80％-98％。

4.采用权利要求1-3任一项所述的装置将含氰有机废液转化为氮掺杂碳纳米材料的方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1：通过流化床催化剂进口(7)和固定床催化剂进口(8)将催化剂分别装填于流化床段(2)和固定床段(3)中；从流化床辅助气体进口(5)向流化床段(2)通入辅助流化床气体,并将流化床段(2)加热到500-1000℃；所述辅助流化床气体为N₂ 或Ar；

步骤2：从汽化器(4)的含氰有机废液入口(9)通入含氰有机废液，向下行进的含氰有机废液在固定床段(3)中进行间接换热；固定床段(3)的温度为300-600℃；有机废液被气化，通过含氰有机废液出口(10)进入到流化床的底部；被气化的含氰有机物在流化床段(2)的催化剂上裂解，生成掺氮碳产物与甲烷、氢气，氮气，以及少量未分解完成的含氰化合物；

步骤3：流化床段生成的气体向上运动，与固定床段(3)中的催化剂接触，继续反应，只生成气体产物；气体产物经气体产物出口(11)离开密封段(1)，气体产物出口(11)的绝对压力为0.1MPa-0.5MPa；

步骤4：当流化床段(2)的碳产物过多时，经碳产物出口(6)排出装置；并通过流化床催化剂进口(7)添加新鲜催化剂；返回步骤1。

5.根据权利要求4所述的装置将含氰有机废液转化为氮掺杂碳纳米材料的方法，其特征在于，所述的含氰有机废液的分子量为26-350，质量百分数为80％-100％，其余为水；转化过程中，含氰有机废液的空速为0.1-20g/gcat/h；辅助流化的气体的质量流量是含氰有机废液的1％-10％。

6.根据权利要求4所述的装置将含氰有机废液转化为氮掺杂碳纳米材料的方法，其特征在于，所述气体产物出口(11)中物质中分子量小于50，不含氰基化合物，有机物的碳原子数＜2。

7.根据权利要求6所述的装置将含氰有机废液转化为氮掺杂碳纳米材料的方法，其特征在于，气体产物出口的物质包括CH₄、H₂、CO、CO₂、N₂、NH₃中的一种或多种。