[實用新型]一種化學法石墨烯生產系統

有效

• 申請號: 201520720048.X
• 申請日: 2015-09-17
• 公開（公告）號: CN204958408U
• 公開（公告）日: 2016-01-13
• 發明（設計）人: 黨渭銘;顧晨海
• 申請（專利權）人: 無錫信達膠脂材料股份有限公司
• 主分類號: C01B31/04
• 分類號: C01B31/04
• 代理公司: 常州市科誼專利代理事務所 32225
• 代理人: 芮雪萍;鄭明星

技術領域

本實用新型屬于石墨烯化學合成技術領域，具體涉及一種化學法石墨烯生產系統。

背景技術

2004年英國曼徹斯特大學物理學家安德烈和康士坦丁成功從實驗室中分離出石墨烯，這種二維的石墨烯呈現六角型蜂巢狀晶格，賦予其目前各種金屬、非金屬材料所不具備的特性，成為舉世矚目的一種優秀新材料。在電子行業觸摸屏、液晶顯示、有機光伏電池以及航天、生物醫藥、儲能等諸多領域將獲得越來越廣泛的應用。

石墨烯合成方法主要有兩種：機械方法和化學方法。其中化學法包括化學還原法和化學解離法。從目前國內外情況看，能較易實現產業化生產的是化學解離法。

化學解離法是通過強酸和強氧化條件下將石墨烯六角環上部分碳原子被氧化成羥基（-OH)、醛基(-CHO)或羧基（-COOH），產生層間剝離，再在還原氛圍中將氧化石墨烯還原成石墨烯。

目前國內許多高等學校、科研院所在從事石墨烯的制備和應用研究，制備方面集中在化學解離法。通常將石墨原料與23-26倍濃硫酸和3倍高錳酸鉀置反應釜中，在0-5℃條件下低溫氧化反應，然后用多倍水稀釋、清洗、過濾、精制得到初級品氧化石墨。

現在氧化過程通常在搪瓷反應釜中進行，因為介質的強酸性和強氧化性很少有其它合適材料可以選擇，而搪瓷反應釜的特點是傳熱過程僅能依靠外夾套實現，設備內無法設置加熱或冷卻的盤管，而外夾套的傳熱，隨著設備的放大，其單位釜容積所具有的傳熱強度越來越小。例如：直徑為500mm的搪瓷釜，其單位容積的傳熱面積為9.5m²/m³，而直徑為2000mm的搪瓷釜，其單位容積的傳熱面積為2.1m²/m³，而石墨的強酸氧化反應要求在較低溫度下進行（0-5℃），由于單位傳熱強度的降低，在生產能力提高，設備放大后，冷卻能力降低，這樣或減少投料量或延長氧化時間，都導致設備有效能力降低。

發明內容

本實用新型的目的是為了彌補現有技術的不足，提供了一種有利于實現大規模產業化生產的化學法石墨烯生產系統。

為了達到本實用新型的目的，技術方案如下：

一種化學法石墨烯生產系統，具有反應釜，所述反應釜頂部具有數個加料口，其特征在于，所述反應釜的下方設置有管式反應器，所述管式反應器的一端通過循環泵與反應釜下端連通，另一端與反應釜上端連通，所述管式反應器外側設置有冷卻夾套，反應釜內介質通過循環泵流入管式反應器內經冷卻后又重新從頂部流入反應釜內。

優選地，所述反應釜的外側設置有反應釜夾套。

優選地，所述反應釜的下方還設置有冷凍水箱，所述冷凍水箱通過冷凍水泵與所述反應釜夾套連通。

優選地，所述反應釜的下方還設置有熱水箱，所述熱水箱通過熱水泵與所述反應釜夾套連通。

優選地，所述冷卻夾套與所述冷凍水箱連通。

優選地，所述反應釜上方設置有存放純水的高位水槽。

本實用新型具有的有益效果：

反應釜內的介質通過循環泵經管式反應器冷卻后返回反應釜，實現外循環冷卻，彌補了釜因放大而傳熱強度降低的弊端；并且由于泵的輸送，形成管道反應器內強烈湍動，強化了混合和傳質過程，加速了化學反應。

附圖說明

圖1是本實用新型化學法石墨烯生產系統的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本實用新型作進一步描述，但本實用新型的保護范圍不僅僅局限于實施例。

結合圖1所示，一種化學法石墨烯生產系統，具有反應釜2，反應釜2的外側設置有反應釜夾套，所述反應釜2頂部具有數個加料口，原料投料（石墨、硫酸等）通過頂部的加料口加入，反應釜2內設置有攪拌器。反應釜2上方設置有存放純水的高位水槽8，純水通過水管加入到高位水槽8內，再從高位水槽8通過管道向下引入，非水介質此時通過輔助管路9加入到管道內，與純水混合后，一起加入到反應釜2內。

反應釜2的下方設置有管式反應器1、冷凍水箱5和熱水箱7。管式反應器1的一端通過循環泵10與反應釜2下端連通，另一端與反應釜2上端連通，在循環泵10的作用下，反應釜2內的介質通過循環泵10流入管式反應器1內、經冷卻后又重新從頂部流入反應釜2內。