[發(fā)明專利]一種氣固反應(yīng)連續(xù)制備碳材料的設(shè)備及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911346461.3
• 申請(qǐng)日: 2019-12-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111072008A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張娟利;張書(shū)勤;閆鵬;董昭;張新莊;賈鐸;張鐸;劉志玲;張妮娜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陜西延長(zhǎng)石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司研究院
• 主分類號(hào): C01B32/05
• 分類號(hào): C01B32/05;C01B3/26
• 代理公司: 西安億諾專利代理有限公司 61220
• 代理人: 賀珊

1.一種氣固反應(yīng)連續(xù)制備碳材料的設(shè)備，包括：水平設(shè)置的反應(yīng)器筒體（1），反應(yīng)器筒體（1）一端設(shè)置有進(jìn)料口，另一端設(shè)置有出料口，從進(jìn)料口到出料口，將反應(yīng)器筒體（1）依次分為催化劑活化段（2）、第一反應(yīng)段（3）、第二反應(yīng)段（4）及排料段（5），其特征在于：在反應(yīng)器筒體（1）內(nèi)壁設(shè)置有導(dǎo)料板（6），導(dǎo)料板（6）與反應(yīng)器筒體（1）存在夾角。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述氣固反應(yīng)連續(xù)制備碳材料的設(shè)備，其特征在于：所述催化劑活化段（2）、第一反應(yīng)段（3）、第二反應(yīng)段（4）及排料段（5）在反應(yīng)器筒體（1）內(nèi)所占用的長(zhǎng)度比例為：4-6：6-12：6-12：1-2。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述氣固反應(yīng)連續(xù)制備碳材料的設(shè)備，其特征在于：所述導(dǎo)料板（6）以近螺旋狀分布在反應(yīng)器筒體（1）內(nèi)壁，導(dǎo)料板（6）在反應(yīng)器筒體（1）內(nèi)的催化劑活化段（2）、第一反應(yīng)段（3）、第二反應(yīng)段（4）及排料段（5）的數(shù)量分布比例為8:4:2:1。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述氣固反應(yīng)連續(xù)制備碳材料的設(shè)備，其特征在于：所述催化劑活化段（2）設(shè)置有16-32塊導(dǎo)料板（6）；第一反應(yīng)段（3）設(shè)置有8-24塊導(dǎo)料板（6）；第二反應(yīng)段（4）設(shè)置有4-12塊導(dǎo)料板（6）；排料段（5）設(shè)置有2-6塊導(dǎo)料板（6）。

5.根據(jù)權(quán)利要求3-4任意一項(xiàng)所述氣固反應(yīng)連續(xù)制備碳材料的設(shè)備，其特征在于：所述導(dǎo)料板（6）在催化劑活化段（2）、第一反應(yīng)段（3）、第二反應(yīng)段（4）及排料段（5）的垂直高度依次增大。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述氣固反應(yīng)連續(xù)制備碳材料的設(shè)備，其特征在于：所述導(dǎo)料板（6）與反應(yīng)器筒體（1）在催化劑活化段（2）、第一反應(yīng)段（3）、第二反應(yīng)段（4）的夾角為10°-45°，導(dǎo)料板（6）與反應(yīng)器筒體（1）在排料段（5）的夾角為50°-80°。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述氣固反應(yīng)連續(xù)制備碳材料的設(shè)備，其特征在于：所述進(jìn)料口設(shè)置有擋料板（7）。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述氣固反應(yīng)連續(xù)制備碳材料的方法，其特征在于：將碳源氣體和催化劑引入反應(yīng)器筒體（1）的進(jìn)料口內(nèi)，外部加熱裝置對(duì)反應(yīng)器筒體（1）進(jìn)行加熱，使催化劑在高溫下迅速達(dá)到反應(yīng)溫度，反應(yīng)器筒體（1）繞反應(yīng)器中心軸定向轉(zhuǎn)動(dòng)，催化劑在導(dǎo)料板（6）的作用下緩慢向前移動(dòng)，依次通過(guò)催化劑活化段（2）、第一反應(yīng)段（3）、第二反應(yīng)段（4）及排料段（5），并與反應(yīng)器內(nèi)的碳源氣體充分接觸發(fā)生反應(yīng)，最終得到連續(xù)制備的碳材料和氫氣。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述氣固反應(yīng)連續(xù)制備碳材料的方法，其特征在于：所述碳源氣體包括CO₂、CO、CH₄、C₂H₆、C₃H₈、C₄H₁₀，催化劑為金屬氧化物催化劑。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述氣固反應(yīng)連續(xù)制備碳材料的方法，其特征在于：所述加熱裝置為開(kāi)放式電加熱爐，反應(yīng)器筒體（1）內(nèi)的反應(yīng)溫度為470℃-900℃。