[發明專利]用于制造納米碳的方法和制造裝置

有效

• 申請號: 201280022829.0
• 申請日: 2012-05-10
• 公開（公告）號: CN103534203B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 中村諭;多田旭男
• 申請（專利權）人: 株式會社日本制鋼所;國立大學法人北見工業大學
• 主分類號: C01B32/15
• 分類號: C01B32/15;C01B3/40;C01B3/56
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司11219
• 代理人: 梁曉廣,關兆輝

1.一種用于生產納米碳的方法，包括：

通過將低級烴和氧氣供應至流化催化劑或結合流體介質使用的流化催化劑來形成流化床；以及

通過伴隨所述低級烴和所述氧氣自燃的所述低級烴的分解反應來生產納米碳和氫氣。

2.根據權利要求1所述的用于生產納米碳的方法，

其中，在所述低級烴和所述氧氣中的氧氣以25體積%或更小的比率供應。

3.根據權利要求1或2所述的用于生產納米碳的方法，

其中，在來自所述分解反應的排放氣體中包括的二氧化碳的量是10體積%或更小，并且在來自所述分解反應的排放氣體中包括的水的量是20體積%或更小。

4.根據權利要求1至3中的任一項所述的用于生產納米碳的方法，

其中，所述流化催化劑包含：

包括1μm至200μm的二氧化硅載體和相對于所述載體以50質量%或更小的量的鎳細粒子的流化催化劑；或

包括1μm至200μm的氧化鋁載體和相對于所述載體以50質量%或更小的量的鐵細粒子的流化催化劑。

5.根據權利要求1至4中的任一項所述的用于生產納米碳的方法，

其中，將如下的流體介質添加至所述流化催化劑，所述流體介質包含從200μm或更小的沙粒子、二氧化硅粒子和氧化鋁粒子中選擇的一種或二種或更多種，并且所述流化床由所述流化催化劑形成。

6.根據權利要求1至5中的任一項所述的用于生產納米碳的方法，

其中，所述分解反應的溫度是500℃至1000℃。

7.根據權利要求1至6中的任一項所述的用于生產納米碳的方法，

其中，所述分解反應的壓力是10個大氣壓或更小。

8.根據權利要求1至7中的任一項所述的生產納米碳的方法，

其中，在SV值在甲烷轉化中是80000NL/kg-catal./h或更小的條件下，所述低級烴被供應至所述流化催化劑或結合流體介質使用的流化催化劑。

9.根據權利要求1至8中的任一項所述的用于生產納米碳的方法，

其中，在來自所述分解反應的排放氣體中包括的未反應低級烴被回流并且供應至所述分解反應。

10.根據權利要求1至9中的任一項所述的用于生產納米碳的方法，

其中，所述分解反應被設置為第一段，

其中，來自所述分解反應的排放氣體和濃度低于所述第一段中所供應氧氣的的氧氣被供應至第二段的流化催化劑或結合流體介質使用的流化催化劑，以便形成所述流化床，以及

其中，在所述排放氣體中包括的未反應低級烴伴隨所述排放氣體和所述氧氣的自燃而被分解，以便進一步生產所述納米碳和氫氣。

11.根據權利要求1至10中的任一項所述的用于生產納米碳的方法，

其中，由所述分解反應生產的納米碳具有1μm至500nm的直徑和100μm或更小的長度。

12.一種用于生產納米碳的裝置，包括：

流化床反應器，所述流化床反應器被配置成在其中含有流化催化劑或結合流體介質使用的流化催化劑，并且被配置成在被供應有低級烴和氧氣的同時在其中促使所述低級烴和氧氣自燃；

氣體供應單元，所述氣體供應單元連接至所述流化床反應器，并且被配置成將所述低級烴和氧氣供應至所述流化床反應器；

排放氣體通道，所述排放氣體通道連接至所述流化床反應器，并且被配置成將所述流化床反應器中的排放氣體排出至外部，和

供應單元，所述供應單元連接至所述流化床反應器，并且被配置成將所述流化催化劑或所述結合流體介質使用的流化催化劑供應至所述流化床反應器。

13.根據權利要求12所述的用于生產納米碳的裝置，還包括：

氣體回流通道，所述氣體回流通道被配置成使從所述流化床反應器排出的排放氣體中包括的未反應低級烴回流，以便被供應至所述分解反應。

14.根據權利要求13所述的用于生產納米碳的裝置，還包括：

氫氣分離單元，所述氫氣分離單元被配置成將所述氫氣與所述排放氣體分離，

其中，所述氣體回流通道在用于排出與氫氣分離的所述排放氣體的一側處連接至所述氫氣分離單元。