[發(fā)明專利]一種有機(jī)固廢高聚物連續(xù)制備碳材料聯(lián)產(chǎn)氫的系統(tǒng)和方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202210454302.0
• 申請日: 2022-04-27
• 公開（公告）號: CN115108546A
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張會(huì)巖;洪儒;肖睿
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: C01B32/162
• 分類號: C01B32/162;C01B3/50;C10B53/07;C23C16/02;C23C16/26;C23C16/458;C23C16/56
• 代理公司: 北京德崇智捷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11467
• 代理人: 王雪

1.一種有機(jī)固廢高聚物連續(xù)制備碳材料聯(lián)產(chǎn)氫的系統(tǒng)，其特征在于：包括依次相連的熔融進(jìn)料裝置(2)、熱解裝置(20)、化學(xué)氣相沉積裝置和熱解氣純化利用裝置，所述化學(xué)氣相沉積裝置包括氣相沉積爐(19)、傳送帶(12)和碳產(chǎn)物冷卻裝置，所述氣相沉積爐(19)上設(shè)置有傳送帶入口和傳送帶出口，所述碳產(chǎn)物冷卻裝置與所述傳送帶出口連接，所述傳送帶(12)以不銹鋼箔為基底，其上負(fù)載有催化劑，所述傳送帶(12)能夠從所述傳送帶入口依次進(jìn)入到氣相沉積爐(19)和碳產(chǎn)物冷卻裝置內(nèi)并不斷向前傳動(dòng)，所述熱解氣純化利用裝置包括離心機(jī)(10)、壓縮機(jī)(9)、氫氣純化裝置(8)和儲(chǔ)氫罐(7)，所述氣相沉積爐(19)上的氣體出口依次連接所述離心機(jī)(10)、壓縮機(jī)(9)、氫氣純化裝置(8)和儲(chǔ)氫罐(7)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種有機(jī)固廢高聚物連續(xù)制備碳材料聯(lián)產(chǎn)氫的系統(tǒng)，其特征在于：所述碳產(chǎn)物冷卻裝置包括冷卻腔(18)、風(fēng)機(jī)(16)和冷凝器(17)，所述冷卻腔(18)與所述傳送帶出口連通，冷卻腔(18)上設(shè)置有冷卻介質(zhì)入口和冷卻介質(zhì)出口，所述冷卻介質(zhì)出口依次連接所述冷凝器(17)、風(fēng)機(jī)(16)和冷卻介質(zhì)入口。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種有機(jī)固廢高聚物連續(xù)制備碳材料聯(lián)產(chǎn)氫的系統(tǒng)，其特征在于：還包括碳產(chǎn)物收集裝置(15)，所述碳產(chǎn)物收集裝置(15)設(shè)置在所述碳產(chǎn)物冷卻裝置的下游，所述傳送帶(12)穿過碳產(chǎn)物收集裝置(15)，碳產(chǎn)物收集裝置(15)能夠脫落并收集傳送帶(12)上的碳產(chǎn)物。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種有機(jī)固廢高聚物連續(xù)制備碳材料聯(lián)產(chǎn)氫的系統(tǒng)，其特征在于：所述碳產(chǎn)物收集裝置(15)采用超聲清洗裝置。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種有機(jī)固廢高聚物連續(xù)制備碳材料聯(lián)產(chǎn)氫的系統(tǒng)，其特征在于：在所述碳產(chǎn)物收集裝置(15)的下游設(shè)置有催化劑再生裝置(14)，所述傳送帶(12)從所述催化劑再生裝置(14)中穿過。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種有機(jī)固廢高聚物連續(xù)制備碳材料聯(lián)產(chǎn)氫的系統(tǒng)，其特征在于：還包括燃?xì)庋b置，所述燃?xì)庋b置包括空燃比控制器(6)、小型燃燒器(5)、第一真空泵(4)和第二真空泵(13)，所述熔融進(jìn)料裝置(2)包括內(nèi)筒、設(shè)置在所述內(nèi)筒外部的外筒和設(shè)置在所述內(nèi)筒內(nèi)部的螺旋輸送機(jī)構(gòu)(1)，所述內(nèi)筒上設(shè)置有進(jìn)料口(3)和出料口(21)，所述出料口(21)與所述熱解裝置(20)的入口連接，所述氫氣純化裝置(8)依次連接所述第一真空泵(4)、空燃比控制器(6)、小型燃燒器(5)和外筒上的煙氣入口，所述第二真空泵(13)與空燃比控制器(6)相連接。

7.一種有機(jī)固廢高聚物連續(xù)制備碳材料聯(lián)產(chǎn)氫的方法，利用權(quán)利要求6所述的連續(xù)制備碳材料聯(lián)產(chǎn)氫的系統(tǒng)，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：將廢塑料從進(jìn)料口(3)投入到熔融進(jìn)料裝置(2)中進(jìn)行加熱熔融；

步驟2：熔融后的物料經(jīng)由螺旋輸送機(jī)構(gòu)(1)推動(dòng)進(jìn)入所述熱解裝置(20)中進(jìn)行熱解反應(yīng)，熱解后產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物進(jìn)入氣相沉積爐(19)中，在傳送帶(12)基底上生成碳納米管；

步驟3：對從氣相沉積爐(19)中出來的傳送帶(12)經(jīng)過冷卻后，以乙醇為介質(zhì)，將傳送帶(12)基底上的碳納米管清洗分離到乙醇介質(zhì)中，并經(jīng)過抽濾分離，收集到生成的碳納米管；

步驟4：對傳送帶(12)基底上的催化劑進(jìn)行補(bǔ)充和干燥，之后再次送入氣相沉積爐(19)中進(jìn)行反應(yīng)；

步驟5：抽出氣相沉積爐(19)中反應(yīng)后的殘余氣體，并進(jìn)行提純和分離得到氫氣和其他可燃?xì)怏w；

步驟6：將所述可燃?xì)怏w燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄈ肴廴谶M(jìn)料裝置(2)中，為所述步驟1中廢塑料的熔融提供熱源。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種有機(jī)固廢高聚物連續(xù)制備碳材料聯(lián)產(chǎn)氫的方法，其特征在于：所述步驟1中廢塑料的熔融溫度為150℃～200℃，所述步驟2中熱解裝置(20)的熱解反應(yīng)溫度為500℃～800℃，氣相沉積爐(19)中的反應(yīng)溫度為800℃，所述步驟6中可燃?xì)怏w燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔鉁囟葹?00℃～400℃。