[發(fā)明專利]一種等離子體技術(shù)制備導(dǎo)電炭黑和氫氣的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010570793.2
• 申請(qǐng)日: 2010-12-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102108216A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 洪若瑜;王月英;朱青;翁金鳳;王若渟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州納康納米材料有限公司
• 主分類號(hào): C09C1/50
• 分類號(hào): C09C1/50;C01B3/30;B01J19/08
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• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種低成本、高分散性和高導(dǎo)電性能的導(dǎo)電炭黑與氫氣的制備方法，其特征在于：選擇以氣態(tài)(如天然氣、煉廠氣、煤層氣、焦?fàn)t煤氣、石油液化氣，等)或可氣化的含碳原料(如煤焦油、乙烯焦油、重油、生物質(zhì)、生活生產(chǎn)廢油，等)為碳源，使用經(jīng)過(guò)尾氣預(yù)熱的氫氣為載氣，載氣中加入氣態(tài)碳?xì)浠衔铩⒌入x子體尾焰中加入二次的碳?xì)浠衔铮诘蜏氐入x子體中的強(qiáng)電場(chǎng)和溫度場(chǎng)中，進(jìn)行裂解反應(yīng)，得到炭黑與氫氣。采用高電壓、低電流和大間隙放電的模式，電壓在360～20kV，電流在0.1～200A，低溫等離子體的溫度在1000～2600℃之間，放電間隙為數(shù)毫米到數(shù)十厘米，使用針尖放電、針板放電、針環(huán)放電、平板放電或滑動(dòng)電弧放電的一種或其組合；碳源與氫氣的摩爾比在1∶0.5～1∶5之間，等離子體發(fā)生器中氣體采用高空速、反應(yīng)停留時(shí)間在0.01～0.3秒間；反應(yīng)物進(jìn)入一個(gè)保溫的流化床反應(yīng)器，炭黑在其中的停留時(shí)間在幾秒到幾分鐘間；炭黑與氣體分離后，部分氣體循環(huán)進(jìn)入第一等離子體發(fā)生器和第一流化床反應(yīng)器，其余氣體進(jìn)入第二等離子體發(fā)生器和第二流化床反應(yīng)器；如需得到更純凈的氫氣，可以使用第三等離子體發(fā)生器和第三流化床反應(yīng)器，得到低成本、高分散性、高度石墨化和高導(dǎo)電性能的導(dǎo)電炭黑，以及純凈的氫氣。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)電炭黑和純凈氫氣的制備方法，其特征在于：采用低溫等離子體技術(shù)，低溫等離子體的溫度在1000～2600℃之間。可以達(dá)到節(jié)能的目的，電極材料和耐火材料不易損壞。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)電炭黑和純凈氫氣的制備方法，其特征在于：采用氫氣為載氣，其中加入氣態(tài)碳?xì)浠衔铮荚磁c氫氣的摩爾比在1∶0.5～1∶5之間，等離子體尾焰中加入二次的碳?xì)浠衔铮M(jìn)行裂解反應(yīng)。可以生產(chǎn)純凈的清潔能源：氫氣；同時(shí)，還可以減少積碳的發(fā)生。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種導(dǎo)電炭黑和純凈氫氣的制備方法，其特征在于：采用高電壓和低電流。可以同時(shí)達(dá)到熱裂解和強(qiáng)電場(chǎng)裂解，節(jié)約能源；同時(shí)達(dá)到放電穩(wěn)定、不易斷弧；還能減少電極損壞。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種導(dǎo)電炭黑和純凈氫氣的制備方法，其特征在于：等離子體發(fā)生器中氣體采用高空速，反應(yīng)停留時(shí)間在0.01～0.3秒間，以減少積碳。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)電炭黑和純凈氫氣的制備方法，其特征在于：采用流化床反應(yīng)器，氣體在該反應(yīng)器中的停留時(shí)間較長(zhǎng)，平均停留時(shí)間可達(dá)數(shù)秒，可以增加轉(zhuǎn)化率；炭黑在其中的停留時(shí)間在幾秒到幾分鐘間，炭黑有充分發(fā)展的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電性能好。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種導(dǎo)電炭黑和純凈氫氣的制備方法，其特征在于：放電間隙為數(shù)毫米到數(shù)十厘米，以減少積碳而引起的斷弧。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)電炭黑和純凈氫氣的制備方法，其特征在于：采用多級(jí)等離子體發(fā)生器和流化床反應(yīng)器相串聯(lián)的方法，級(jí)間含碳?xì)浠衔锏臍漭d氣循環(huán)，達(dá)到反應(yīng)物利用率高、可以獲得純凈的氫氣。

9.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種導(dǎo)電炭黑和純凈氫氣的制備方法，其特征在于：采用針尖放電、針板放電、針環(huán)放電、平板放電或滑動(dòng)電弧放電的一種或其組合，以改善放電效率、增加反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率、減少電極損耗或電極積碳。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)電炭黑和純凈氫氣的制備方法，其特征在于：采用排放的尾氣預(yù)熱氫載氣，不但回收熱量，還可以穩(wěn)定等離子體，增加反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，獲得更純凈的氫氣。