CN115285974A - 一种烯碳材料的制造方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烯碳材料的制造方法，将可燃气体、助燃气体、碳源、催化剂、促进剂和第二载气经过管道加热后进入所述喷灯，并由所述喷灯喷出进入反应室，同时使用质量流量计在其进入管道前控制其流量；使混合后的所述碳源、所述催化剂、所述促进剂和所述第二载气在所述喷灯同时喷出的高温火焰的内层喷出，使其在所述反应室内发生气相沉积反应，生成烯碳材料。一种烯碳材料的制造装置，所述原料罐和所述容器与所述喷灯之间分别设置有加热管路和质量流量计，所述喷灯的喷灯口位于所述反应室内，所述收集室和所述反应室连通。其能够精确的控制反应物的流量，提高反应物混合的均匀性和受热的均匀性，进而提高了反应的稳定性和产品质量。

Description

一种烯碳材料的制造方法和装置

技术领域

本发明涉及烯碳材料，具体涉及一种烯碳材料的制造方法，属于纳米材料制造领域；还涉及了一种用于该烯碳材料的制造方法的制造装置。

背景技术

烯碳材料通常采用注射的方式将原料、催化剂、促进剂等原料，经过雾化器雾化后，加入到混合或反应装置中进行反应，这种方式存在以下问题：1、注射方式依赖人工操作，无法准确定量注射，从而使后续反应无法准确定量；2、将原料等雾化后直接输送到反应室中，在反应室的高温环境下进行裂解反应，一方面，这些原料气体混合的均匀程度无法得知，另一方面，管式炉类的反应室中经常会出现加热件断裂等或温度不均匀等现象；这均会造成反应不彻底或产物均匀性差等现象。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种烯碳材料的制造方法，其能够精确的控制反应物的流量，提高反应物混合的均匀性和受热的均匀性，进而提高了反应的稳定性和产品质量。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种烯碳材料的制造方法，包括以下步骤：将可燃气体和助燃气体经过管道预热后进入喷灯，点火后逐步增加气体流量，使所述喷灯口处喷出的高温火焰的温度至少达到原料的反应温度；将碳源经过管道加热后进入所述喷灯，同时使用质量流量计在碳源进入所述管道前控制其流量；将催化剂、促进剂和第二载气依据反应步骤，经过管道预热后陆续或同时进入所述喷灯，同时使用质量流量计在其进入管道前控制其流量；使混合后的所述碳源、所述催化剂、所述促进剂和所述第二载气在所述喷灯同时喷出的高温火焰的内层喷出，并进入所述反应室，使其在所述反应室内发生气相沉积反应，生成烯碳材料。

作为优选的，非气相的所述碳源、所述催化剂、所述促进剂和所述第二载气在进入所述管道前，分别使用蒸发器进行气化。

作为优选的，所述可燃气体和所述助燃气体的流量比为1：1.4-3.3。

作为优选的，所述可燃气体为氢气、乙炔、乙烯、氨、硫化氢、甲烷和乙醇中的一种、两种或几种；所述助燃气体为氧气。

作为优选的，所述碳源、催化剂、促进剂和第二载气的流量比为1：4.6-8.1：7.9-12.9：11.1-21.4。

作为优选的，所述碳源为乙炔、乙醇、甲烷、乙烯、丙烯、丁烯、正己烷、一氧化碳和苯中的一种、两种或几种。

作为优选的，所述催化剂为铁、钴、镍、铁的氧化物、钴的氧化物和镍的氧化物中的一种、两种或几种；所述促进剂为含硫化合物的一种、两种或几种；所述第二载气为氢气和/或氩气。

一种烯碳材料的制造装置，包括原料罐、N个容器、喷灯、反应室和收集室，所述原料罐和N个所述容器与所述喷灯之间分别设置有加热管路，所述原料罐和至少一个所述容器与所述所述加热管路之间设置质量流量计，所述喷灯的喷灯口位于所述反应室内，所述收集室和所述反应室连通。

作为优选的，所述原料罐和所述容器上设置有蒸发器。

作为优选的，所述收集室内设置有辊轴。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过质量流量计控制反应物的流量，能够精确控制各反应物的比例，提高原料的利用效率和产品质量。

2、通过使用管道进行加热，实现了气体的预热，能够保持气体温度的恒定和稳定，进而提高了反应的稳定性。

3、通过使用喷灯，能够使可燃气体和助燃气体燃烧后喷出的高温火焰在外层，碳源、催化剂、促进剂和第二载气的混合物被包围在火焰内层，使碳源、催化剂、促进剂和第二载气能够更加充分的混合、受热，提高了反应温度的稳定性和作用于反应物的温度的稳定性，进而提高了反应的稳定性和产品质量，避免了在较大空间的反应室内直接加热反应造成的均匀性差的问题。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还能够根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明优选实施例中生成的烯碳材料的5μm下的电镜图；

图2为本发明优选实施例中生成的烯碳材料的10μm下的电镜图；

图3为本发明优选实施例中烯碳材料的制造装置的结构示意图。

其中，1-原料罐，2-蒸发器，3-催化剂容器，4-促进剂容器，5-质量流量计，6-加热管路，7-第一载气容器，8-第二载气容器，9-可燃气体容器，10-助燃气体容器，11-过渡面板，12-耐高温管路，13-喷灯，14-反应室，15-反应炉，16-隔板，17-排气口，18-废气口，19-底座，20-观察窗，21-收集室。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本实施例公开了一种烯碳材料的制造方法，包括以下步骤：

S1，清洁反应路径；

清洁时，可以使用第一载气吹扫整个反应路径，反应路径至少包括碳源、催化剂、促进剂、可燃气体、助燃气体和第二载气所经过的管路、喷灯13、反应室14和收集室21。由于反应室14和收集室21空间较大，载气存在无法触及每个角落的情况，则在吹扫前后使用清洁工具进行清洁。

第一载气为氮气、氧气、氢气和氩气中的一种、两种或几种。

清洁的目的在于确保管路、喷灯13、反应室14和收集室21无污染和堵塞。

S2，将可燃气体和助燃气体经过管道加热后进入喷灯13，点火后逐步增加气体流量，使喷灯口处的温度至少达到原料的反应温度；

可燃气体和助燃气体为气相或液相。可燃气体为氢气、乙炔、乙烯、氨、硫化氢、甲烷和乙醇中的一种、两种或几种。助燃气体为氧气。

可燃气体和助燃气体如果来料为液相，则需要通过蒸发器2汽化，转变为气体后再进入管道加热。同时，可燃气体和助燃气体可以通过质量流量计控制其流量，使喷灯13口处的反应温度保持稳定，提高反应质量。

通过使用管道进行加热，实现了气体的预热，能够保持气体温度的恒定和稳定，进而提高了反应的稳定性。

S3，将碳源经过管道加热后进入喷灯13，并由喷灯13喷出进入反应室14，同时使用质量流量计在碳源进入管道前控制其流量；

碳源为气相或液相。碳源为烃类物质。优选的，碳源为乙炔、乙醇、甲烷、乙烯、丙烯、丁烯、正己烷、一氧化碳和苯中的一种、两种或几种。

碳源在来料时如果为液相，则需要通过蒸发器2汽化，转变为气体后再进入管道加热。

通过使用管道进行加热，实现了气体的预热，能够保持气体温度的恒定和稳定，进而提高了反应的稳定性。

S4，将催化剂、促进剂和第二载气依据反应步骤，经过管道加热后陆续或同时进入喷灯13，并由喷灯13喷出进入反应室14，同时使用质量流量计在催化剂、促进剂和第二载气进入管道前控制其流量；

催化剂和促进剂为固相、气相或液相。第二载气为气相或液相。在催化剂、促进剂和第二载气为非气相时，即固相或液相时，则需要通过蒸发器2汽化，转变为气体后再进入管道加热。

催化剂为过渡金属。优选的，催化剂为铁、钴、镍、铁的氧化物、钴的氧化物和镍的氧化物中的一种、两种或几种。

促进剂为含硫化合物的一种、两种或几种。优选的，促进剂为噻吩。

第二载气为氢气和/或氩气，为反应气体。

通过使用管道进行加热，实现了气体的预热，能够保持气体温度的恒定和稳定，进而提高了反应的稳定性。

S5，使混合后的碳源、催化剂、促进剂和第二载气在喷灯13同时喷出的高温火焰的内层喷出，使它们在反应室14内发生气相沉积反应，生成烯碳材料，即纳米碳材料，收集烯碳材料；

碳源、催化剂、促进剂和第二载气在混合时，可以在进入喷灯13前混合或部分混合，也可以在进入喷灯13后混合。

在这一反应过程中，可燃气体和助燃气体燃烧后喷出的高温火焰在外层，碳源、催化剂、促进剂和第二载气的混合物被包围在火焰内层，使碳源、催化剂、促进剂和第二载气能够更加充分的混合、受热，提高了反应温度的稳定性和作用于反应物的温度的稳定性，进而提高了反应的稳定性和产品质量。

在收集时，可以将反应生成的烯碳材料通入收集室内21，使用辊轴收卷、压实。而废气则直接排出。

S6，制造结束后，先关闭碳源、催化剂、促进剂的流量，再关闭第二载气的流量，然后关闭可燃气体和助燃气体的流量，最后使用第一载气吹扫反应路径、使用清洁工具清扫反应室14和收集室21。

参照图1和图2所示，本实施例公开的烯碳材料的制造方法制造的烯碳材料，在5μm和10μm的电镜图下，均呈现出良好的均匀度和纤径统一性。

实施例二

本实施例公开了一种烯碳材料的制造方法，包括以下步骤：

S1，清洁反应路径；

清洁时，可以使用第一载气吹扫整个反应路径，反应路径至少包括碳源、催化剂、促进剂、氢气、氧气和第二载气所经过的管路、喷灯13、反应室14和收集室21。由于反应室14和收集室21空间较大，载气存在无法触及每个角落的情况，则在吹扫前后使用清洁工具进行清洁。

第一载气为氮气、氧气、氢气和氩气中的一种、两种或几种。

清洁的目的在于确保管路、喷灯13、反应室14和收集室21无污染和堵塞。

S2，将氢气和氧气经过管道加热后进入喷灯13，点火后逐步增加氢气和氧气的流量，其中氢气和氧气的流量比为1：1.4-3.3，使喷灯13口处的温度至少达到1300℃；

在这一氢气和氧气的流量比例下，喷灯13口处的温度即可超过1300℃，远远超过了碳源发生反应时700-1000℃的温度要求，使得化学反应更加充分与完整。

氢气和氧气如果来料为液相，则需要通过蒸发器2汽化，转变为气体后再进入管道加热。同时，氢气和氧气可以通过质量流量计控制其流量，使喷灯13口处的反应温度保持稳定，提高反应质量。

通过使用管道进行加热，实现了气体的预热，能够保持气体温度的恒定和稳定，进而提高了反应的稳定性。

S3，将碳源经过管道加热后进入喷灯13，并由喷灯13喷出进入反应室14，同时使用质量流量计在碳源进入管道前控制其流量；

碳源为气相或液相。碳源为烃类物质。优选的，碳源为乙炔、乙醇、甲烷、乙烯、丙烯、丁烯、正己烷、一氧化碳和苯中的一种、两种或几种。

碳源在来料时如果为液相，则需要通过蒸发器2汽化，转变为气体后再进入管道加热。

通过使用管道进行加热，实现了气体的预热，能够保持气体温度的恒定和稳定，进而提高了反应的稳定性。

S4，将催化剂、促进剂和第二载气依据反应步骤，经过管道加热后陆续或同时进入喷灯13，并由喷灯13喷出进入反应室14，同时使用质量流量计在催化剂、促进剂和第二载气进入管道前控制其流量，碳源、催化剂、促进剂和第二载气的流量比为1：4.6-8.1：7.9-12.9：11.1-21.4；

催化剂和促进剂为固相、气相或液相。第二载气为气相或液相。在催化剂、促进剂和第二载气为非气相时，则需要通过蒸发器2汽化，转变为气体后再进入管道加热。

催化剂为过渡金属。优选的，催化剂为铁、钴、镍、铁的氧化物、钴的氧化物和镍的氧化物中的一种、两种或几种。

促进剂为含硫化合物的一种、两种或几种。优选的，促进剂为噻吩。

第二载气为氢气和/或氩气，为反应气体。

通过使用管道进行加热，实现了气体的预热，能够保持气体温度的恒定和稳定，进而提高了反应的稳定性。

S5，使混合后的碳源、催化剂、促进剂和第二载气在喷灯13同时喷出的高温火焰的内层喷出，并在反应室14内发生气相沉积反应，生成烯碳材料，即纳米碳材料，收集烯碳材料；

碳源、催化剂、促进剂和第二载气在混合时，可以在进入喷灯13前混合或部分混合，也可以在进入喷灯13后混合。

在这一反应过程中，氢气和氧气燃烧后喷出的高温火焰在外层，碳源、催化剂、促进剂和第二载气的混合物被包围在火焰内层，使碳源、催化剂、促进剂和第二载气能够更加充分的混合、受热，提高了反应温度的稳定性和作用于反应物的温度的稳定性，进而提高了反应的稳定性和产品质量。

在收集时，可以将反应生成的烯碳材料通入收集室内21，使用辊轴收卷、压实。而废气则直接排出。

S6，制造结束后，先关闭碳源、催化剂、促进剂的流量，再关闭第二载气的流量，然后关闭可燃气体和助燃气体的流量，最后使用第一载气吹扫反应路径5min、使用清洁工具清扫反应室14和收集室21。

实施例三

本实施例公开了一种烯碳材料的制造方法，包括以下步骤：

S1，清洁反应路径；

清洁时，可以使用第一载气吹扫整个反应路径，反应路径至少包括碳源、催化剂、促进剂、氢气、氧气和第二载气所经过的管路、喷灯13、反应室14和收集室21。由于反应室14和收集室21空间较大，载气存在无法触及每个角落的情况，则在吹扫前后使用清洁工具进行清洁。

第一载气为氮气、氧气、氢气和氩气中的一种、两种或几种。

清洁的目的在于确保管路、喷灯13、反应室14和收集室21无污染和堵塞。

S2，将氢气和氧气经过管道加热后进入喷灯13，点火后逐步增加氢气的流量至200-240L/min，氧气的流量至100-140L/min，使喷灯13口处的温度至少达到1300℃；优选的，氢气的流量为220L/min，氧气的流量为120L/min；

在这一氢气和氧气的流量比例下，喷灯13口处的温度即可超过1300℃，远远超过了碳源发生反应时700-1000℃的温度要求，使得化学反应更加充分与完整。

氢气和氧气如果来料为液相，则需要通过蒸发器2汽化，转变为气体后再进入管道加热。同时，氢气和氧气可以通过质量流量计控制其流量，使喷灯13口处的反应温度保持稳定，提高反应质量。

通过使用管道进行加热，实现了气体的预热，能够保持气体温度的恒定和稳定，进而提高了反应的稳定性。

S3，将碳源经过管道加热后进入喷灯13，并由喷灯13喷出进入反应室14，同时使用质量流量计在碳源进入管道前控制其流量至280-320mL/min；优选的，碳源的流量为300mL/min。

碳源为气相或液相。碳源为烃类物质。优选的，碳源为乙炔、乙醇、甲烷、乙烯、丙烯、丁烯、正己烷、一氧化碳和苯中的一种、两种或几种。

碳源在来料时如果为液相，则需要通过蒸发器2汽化，转变为气体后再进入管道加热。

通过使用管道进行加热，实现了气体的预热，能够保持气体温度的恒定和稳定，进而提高了反应的稳定性。

S4，将催化剂、促进剂和第二载气依据反应步骤，经过管道加热后陆续或同时进入喷灯13，并由喷灯13喷出进入反应室14，同时使用质量流量计在催化剂、促进剂和第二载气进入管道前控制其流量分别至40-60mL/min、25-35mL/min和15-25mL/min；优选的，催化剂、促进剂和第二载气的流量分别为50mL/min、30mL/min和20mL/min。

催化剂和促进剂为固相、气相或液相。第二载气为气相或液相。在催化剂、促进剂和第二载气为非气相时，则需要通过蒸发器2汽化，转变为气体后再进入管道加热。

催化剂为过渡金属。优选的，催化剂为铁、钴、镍、铁的氧化物、钴的氧化物和镍的氧化物中的一种、两种或几种。

促进剂为含硫化合物的一种、两种或几种。优选的，促进剂为噻吩。

第二载气为氢气和/或氩气，为反应气体。

通过使用管道进行加热，实现了气体的预热，能够保持气体温度的恒定和稳定，进而提高了反应的稳定性。

S5，使混合后的碳源、催化剂、促进剂和第二载气在喷灯13同时喷出的高温火焰的内层喷出，并在反应室14内发生气相沉积反应，生成烯碳材料，即纳米碳材料，收集烯碳材料；

碳源、催化剂、促进剂和第二载气在混合时，可以在进入喷灯13前混合或部分混合，也可以在进入喷灯13后混合。

在这一反应过程中，氢气和氧气燃烧后喷出的高温火焰在外层，碳源、催化剂、促进剂和第二载气的混合物被包围在火焰内层，使碳源、催化剂、促进剂和第二载气能够更加充分的混合、受热，提高了反应温度的稳定性和作用于反应物的温度的稳定性，进而提高了反应的稳定性和产品质量。

在收集时，可以将反应生成的烯碳材料通入收集室内21，使用辊轴收卷、压实。而废气则直接排出。

S6，制造结束后，先关闭碳源、催化剂、促进剂的流量，再关闭第二载气的流量，然后关闭可燃气体和助燃气体的流量，最后使用第一载气吹扫反应路径5min、使用清洁工具清扫反应室14和收集室21。

实施例四

本实施例公开了一种烯碳材料的制造方法，包括以下步骤：

S1，清洁反应路径；

清洁时，可以使用第一载气吹扫整个反应路径，反应路径至少包括碳源、催化剂、促进剂、氢气、氧气和第二载气所经过的管路、喷灯13、反应室14和收集室21。由于反应室14和收集室21空间较大，载气存在无法触及每个角落的情况，则在吹扫前后使用清洁工具进行清洁。

第一载气为氮气、氧气、氢气和氩气中的一种、两种或几种。

清洁的目的在于确保管路、喷灯13、反应室14和收集室21无污染和堵塞。

S2，将氢气和氧气经过管道加热后进入喷灯13，点火后逐步增加氢气的流量至110-130L/min，氧气的流量至40-60L/min，使喷灯13口处的温度至少达到1300℃；优选的，氢气的流量为120L/min，氧气的流量为50L/min；

在这一氢气和氧气的流量比例下，喷灯13口处的温度即可超过1300℃，远远超过了碳源发生反应时700-1000℃的温度要求，使得化学反应更加充分与完整。

氢气和氧气如果来料为液相，则需要通过蒸发器2汽化，转变为气体后再进入管道加热。同时，氢气和氧气可以通过质量流量计控制其流量，使喷灯13口处的反应温度保持稳定，提高反应质量。

通过使用管道进行加热，实现了气体的预热，能够保持气体温度的恒定和稳定，进而提高了反应的稳定性。

S3，将碳源经过管道加热后进入喷灯13，并由喷灯13喷出进入反应室14，同时使用质量流量计在碳源进入管道前控制其流量至280-320mL/min；优选的，碳源的流量为300mL/min。

碳源为气相或液相。碳源为烃类物质。优选的，碳源为乙炔、乙醇、甲烷、乙烯、丙烯、丁烯、正己烷、一氧化碳和苯中的一种、两种或几种。

碳源在来料时如果为液相，则需要通过蒸发器2汽化，转变为气体后再进入管道加热。

通过使用管道进行加热，实现了气体的预热，能够保持气体温度的恒定和稳定，进而提高了反应的稳定性。

S4，将催化剂、促进剂和第二载气依据反应步骤，经过管道加热后陆续或同时进入喷灯13，并由喷灯13喷出进入反应室14，同时使用质量流量计在催化剂、促进剂和第二载气进入管道前控制其流量分别至40-60mL/min、25-35mL/min和15-25mL/min；优选的，催化剂、促进剂和第二载气的流量分别为50mL/min、30mL/min和20mL/min。

催化剂和促进剂为固相、气相或液相。第二载气为气相或液相。在催化剂、促进剂和第二载气为非气相时，则需要通过蒸发器2汽化，转变为气体后再进入管道加热。

催化剂为过渡金属。优选的，催化剂为铁、钴、镍、铁的氧化物、钴的氧化物和镍的氧化物中的一种、两种或几种。

促进剂为含硫化合物的一种、两种或几种。优选的，促进剂为噻吩。

第二载气为氢气和/或氩气，为反应气体。

通过使用管道进行加热，实现了气体的预热，能够保持气体温度的恒定和稳定，进而提高了反应的稳定性。

S5，使混合后的碳源、催化剂、促进剂和第二载气在喷灯13同时喷出的高温火焰的内层喷出，并在反应室14内发生气相沉积反应，生成烯碳材料，即纳米碳材料，收集烯碳材料；

碳源、催化剂、促进剂和第二载气在混合时，可以在进入喷灯13前混合或部分混合，也可以在进入喷灯13后混合。

在这一反应过程中，氢气和氧气燃烧后喷出的高温火焰在外层，碳源、催化剂、促进剂和第二载气的混合物被包围在火焰内层，使碳源、催化剂、促进剂和第二载气能够更加充分的混合、受热，提高了反应温度的稳定性和作用于反应物的温度的稳定性，进而提高了反应的稳定性和产品质量。

在收集时，可以将反应生成的烯碳材料通入收集室内21，使用辊轴收卷、压实。而废气则直接排出。

S6，制造结束后，先关闭碳源、催化剂、促进剂的流量，再关闭第二载气的流量，然后关闭可燃气体和助燃气体的流量，最后使用第一载气吹扫反应路径5min、使用清洁工具清扫反应室14和收集室21。

实施例五

参照图3所示，本实施例公开了一种烯碳材料的制造装置，包括原料罐1、N个容器、喷灯13、反应室14和收集室21。原料罐1和喷灯13之间设置有质量流量计5和加热管路6。N个容器和喷灯13之间分别设置有加热管路6。至少一个容器的加热管路6上设置质量流量计5。喷灯13的喷灯口位于反应室14内。收集室21和反应室14连通。以上优化的设计，原料罐1用于储存碳源，N个容器分别用于储存清洁用的第一载气、参与反应的第二载气、催化剂、促进剂、可燃气体和助燃气体。质量流量计5用于精确控制所在加热管路6的气体的流量。加热管路6用于预热所在管路的气体。喷灯13用于使可燃气体和助燃气体燃烧产生高温火焰，并使碳源、第二载气、催化剂和促进剂在高温火焰的作用下发生化学反应，并在反应室14气相沉积生成烯碳材料，收集室21则用于收集反应室14内生成的烯碳材料。通过喷灯13喷出的方式进行反应，能够使高温火焰位于外层，反应物位于内层，提高了反应物的混合均匀性和受热均匀性，从而提高了反应的稳定性和产品质量，避免了在较大空间的反应室14内直接加热反应造成的均匀性差的问题。

具体而言，上述喷灯13的入口连通设置有N个耐高温管路12。N个耐高温管路12连通设置在过渡面板11上。喷灯13的喷灯口设置在反应室14内。喷灯13的数量依据实际生产的需要进行增加或减少，这里不对数量进行限定。

在本发明一个优选的实施例中，上述喷灯13的材质为金属或石英。

上述原料罐1上依次连通设置有蒸发器2、质量流量计5和加热管路6，加热管路6的另外一端设置在过渡面板11上，并与一路耐高温管路12连通。优选的，质量流量计5精确到千分位。

在本发明一个优选的实施例中，上述耐高温管路12为软管或波纹管。

上述容器包括用于储存催化剂的催化剂容器3、用于储存促进剂的促进剂容器4、用于储存第一载气的第一载气容器7、用于储存第二载气的第二载气容器8、用于储存可燃气体的可燃气体容器9和用于储存助燃气体的助燃气体容器10。催化剂容器3、促进剂容器4、第一载气容器7、第二载气容器8、可燃气体容器9和助燃气体容器10上分别依次连通设置蒸发器2、质量流量计5和加热管路6。每一条加热管路6的另外一端均设置在过渡面板11上，并分别与一路耐高温管路12连通。

上述蒸发器2能够在来料为非气相时，将其气化转化为稳定的气相。避免出现了传统装置使用的雾化器中可能存在雾化不均匀、液体沉降等现象，且雾化器需要定期清理，存在工艺稳定性的隐患，使得进入反应室的实际反应物用量能够准确得知。通过为每条反应路径单独设置蒸发器2，能够实现各条管路气化的单独控制。

上述加热管路6上设置有加热组件和温度传感器。加热组件能够在气体通过时依据反应温度为加热管路6加热至设定温度，温度传感器能够侦测每条加热管路6的温度。通过为每条反应路径单独加热管路6，能够实现各条管路预热的单独控制。

在本发明一个优选的实施例中，上述加热管路6的材质为金属。

上述反应室14设置在反应炉15内。反应炉15的底部设置有底座19。反应炉15内设置有隔板16。隔板16将反应炉15内部的空间隔开成反应室14和废气室。隔板16上开设有排气口17。反应炉15上设置有废气口18。废气口18和废气室连通。反应过程中产生的废气通过排气口17排入废气室内，再经由废气口18排出反应炉15。

上述反应炉15上开设有观察窗20。观察窗20位于反应室14处。观察窗供工艺人员观察反应过程。

上述收集室21设置在反应炉15上，且与反应室14连通。收集室21内设置有辊轴。辊轴在转动的过程中，能够收集气相沉积生成的烯碳材料，并能够进行收卷、压实，实现烯碳材料的收集。

为了提高整个反应过程的自动化程度、控制精度和产能，可以将质量流量计5、加热组件、温度传感器和蒸发器2连接至控制单元上。控制单元依据设定的参数单独、准确、及时的控制每条管路的管道温度、气体流量、原料流量、生产时长、产量计数；同时依次产能大小，调整原料和气体的用量；并在出现异常时及时急停、断气、断料，降低损失，能够适用大规模的生产。优选的，控制单元为WinCC(Windows Control Center，视窗控制中心)。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理能够在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种烯碳材料的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

将可燃气体和助燃气体经过管道预热后进入喷灯，点火后逐步增加气体流量，使所述喷灯口处喷出的高温火焰的温度至少达到原料的反应温度；

将碳源经过管道加热后进入所述喷灯，同时使用质量流量计在碳源进入所述管道前控制其流量；

将催化剂、促进剂和第二载气依据反应步骤，经过管道预热后陆续或同时进入所述喷灯，同时使用质量流量计在其进入管道前控制其流量；

使混合后的所述碳源、所述催化剂、所述促进剂和所述第二载气在所述喷灯同时喷出的高温火焰的内层喷出，并进入所述反应室，使其在所述反应室内发生气相沉积反应，生成烯碳材料。

2.如权利要求1所述的烯碳材料的制造方法，其特征在于，非气相的所述碳源、所述催化剂、所述促进剂和所述第二载气在进入所述管道前，分别使用蒸发器进行气化。

3.如权利要求1所述的烯碳材料的制造方法，其特征在于，所述可燃气体和所述助燃气体的流量比为1：1.4-3.3。

4.如权利要求3所述的烯碳材料的制造方法，其特征在于，所述可燃气体为氢气、乙炔、乙烯、氨、硫化氢、甲烷和乙醇中的一种、两种或几种；所述助燃气体为氧气。

5.如权利要求1所述的烯碳材料的制造方法，其特征在于，所述碳源、催化剂、促进剂和第二载气的流量比为1：4.6-8.1：7.9-12.9：11.1-21.4。

6.如权利要求5所述的烯碳材料的制造方法，其特征在于，所述碳源为乙炔、乙醇、甲烷、乙烯、丙烯、丁烯、正己烷、一氧化碳和苯中的一种、两种或几种。

7.如权利要求6所述的烯碳材料的制造方法，其特征在于，所述催化剂为铁、钴、镍、铁的氧化物、钴的氧化物和镍的氧化物中的一种、两种或几种；所述促进剂为含硫化合物的一种、两种或几种；所述第二载气为氢气和/或氩气。

8.一种烯碳材料的制造装置，其特征在于，包括原料罐、N个容器、喷灯、反应室和收集室，所述原料罐和N个所述容器与所述喷灯之间分别设置有加热管路，所述原料罐和至少一个所述容器与所述所述加热管路之间设置质量流量计，所述喷灯的喷灯口位于所述反应室内，所述收集室和所述反应室连通。

9.如权利要求8所述的烯碳材料的制造装置，其特征在于，所述原料罐和所述容器上设置有蒸发器。

10.如权利要求8所述的烯碳材料的制造装置，其特征在于，所述收集室内设置有辊轴。

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