[發明專利]一種耦合流化床碳納米管高效連續制備方法

有效

• 申請號: 201610784804.4
• 申請日: 2016-08-31
• 公開（公告）號: CN106395794B
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 高巖;徐新生
• 申請（專利權）人: 濰坊昊晟碳材料有限公司
• 主分類號: C01B32/164
• 分類號: C01B32/164
• 代理公司: 北京聯瑞聯豐知識產權代理事務所(普通合伙) 11411
• 代理人: 鄭自群

1.一種耦合流化床碳納米管高效連續制備方法，其特征在于，包括以下步驟：將由導熱性能良好的金屬材料制成的催化劑還原活化反應器置于碳納米管反應器內，借助碳納米管生長過程中產生的裂解氣體余熱完成催化劑的還原活化，再將還原活化的催化劑連續導入流化床碳化反應器中，所述流化床碳化反應器由頂部沉降段、中間環流流化床反應器、下部流化床收集器三部分構成，碳納米管生長反應在內徑較大的帶環流的中間環流流化床反應器內進行，所制得的碳納米管聚集體大顆粒由下部流化床收集器進行收集，之后將收集的碳納米管連續均勻地從流化床碳化反應器中移出，即得產品。

2.根據權利要求1所述的耦合流化床碳納米管高效連續制備方法，其特征在于，所述催化劑通過螺桿傳送的方式連續均勻地送至催化劑還原活化反應器中，控制催化劑還原活化反應器的溫度為350~650℃，通入氫氣與載氣的混合氣體到所述反應器內，所述混合氣體中氫氣與載氣的體積比為1：0.5~2.0，還原活化反應的空速為1~15h ^-1，氣體線速為0.05~2.0m/s，所述載氣為氮氣或氬氣。

3.根據權利要求1所述的耦合流化床碳納米管高效連續制備方法，其特征在于，所述催化劑還原活化反應器的底部側面設置有氣動開啟的板式密封閥，其間斷性地定期開啟，通過在頂部施加一脈沖氣流，以同樣的質量流率將還原活化的催化劑傳送到流化床碳化反應器中。

4.根據權利要求1所述的耦合流化床碳納米管高效連續制備方法，其特征在于，所述中間環流流化床反應器的溫度為550~750℃，反應時分別在中間環流流化床的內筒分布器、環隙分布器中通入碳源氣體與載氣的混合氣體，所述混合氣體中碳源氣體與混合氣體的體積比為1：0.5~2.0，所述載氣為氮氣和氬氣的混合氣體；內筒分布器或者環隙分布器中，反應空速為0.6~1.5h^-1，混合氣體的線速為0.5~1.5m/s，其高于催化劑和碳納米管小顆粒的最小流化速度，低于碳納米管聚集體大顆粒的最小流化速度。

5.根據權利要求4所述的耦合流化床碳納米管高效連續制備方法，其特征在于，所述碳源氣體為五碳以下低碳烴。

6.根據權利要求1所述的耦合流化床碳納米管高效連續制備方法，其特征在于，在所述碳納米管生長反應過程中，碳納米管聚集體大顆粒不斷地從中間環流流化床反應器的多尺度顆粒流中篩分出來，連續進入下部流化床收集器中，采用惰性氣體氮氣或氬氣為流化介質，控制線速為0.1~0.5m/s，使碳納米管處于松動狀態，再通過螺桿傳送方式或脈沖氣流噴射方式將碳納米管從反應器移出。

7.根據權利要求1所述的耦合流化床碳納米管高效連續制備方法，其特征在于，所述中間環流流化床的內外筒半徑比為0.3~0.8，內筒高徑比為4~9，內外筒氣體線速比為2~4。

8.根據權利要求1所述的耦合流化床碳納米管高效連續制備方法，其特征在于，所述催化劑還原活化反應器為上半部分由導熱性能良好的金屬材料制成，下半部分由具有過濾作用的不銹鋼粉末燒結材料制成，利用碳納米管制備過程產生的含有20~50%的氫氣的裂解氣作為還原劑進行催化劑的還原活化。

9.根據權利要求1-8任一項所述的耦合流化床碳納米管高效連續制備方法，其特征在于，所述催化劑是單相過渡金屬或其合金，或含有所述單相過渡金屬或其合金的有機化合物。