CN210084946U - 一种基于化学气相沉积法批量制备碳纳米管的流化床 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于化学气相沉积法批量制备碳纳米管的流化床，涉及流化床技术领域，该基于化学气相沉积法批量制备碳纳米管的流化床，包括反应器，所述反应器的内部开设有内管，所述内管的顶端通过气固输送管连通有旋风分离器，所述气体输送管的一端贯穿反应器顶端的内壁，且向下延伸，所述旋风分离器的内壁内设有保温层，所述旋风分离器的底部为倒置的圆锥状。该基于化学气相沉积法批量制备碳纳米管的流化床，在催化剂进入反应器内部之前，对催化剂进行超声波雾化，可以调变催化剂的高温活性以提高碳纳米管的收率，且能够降低反应器内碳纳米管生长过程中气场和流场的温度差异，提高了碳纳米管的质量。

Description

一种基于化学气相沉积法批量制备碳纳米管的流化床

技术领域

本实用新型涉及流化床技术领域，具体为一种基于化学气相沉积法批量制备碳纳米管的流化床。

背景技术

碳纳米管由于其优良的电学、学和热学性能，在储氢、场发射、吸波、电极材料等领域具有很好的应用前景，但目前很多办法只能小批量的制备碳纳米管，难以降低成本，严重制约了其工业化的应用，因而大规模可控的制备碳纳米管是当前碳纳米管研究领域的一个重点，而化学气相沉积法产量较大，纯度较高，可以实现大批量连续生产。

但在碳纳米管的化学气相沉积制备属强放热和吸热气固反应，因此流化床是比较理想的反应器，流化床使采用气流来实现连续化的操作，但常用的流化床不能对有一定粒度分布的催化剂均匀流化，从而影响催化剂的活性以及碳纳米管的收率，而在碳纳米管生长过程中气场和流场的温度差异难以控制，无法确保生长的碳纳米管形态一致，降低了碳纳米管的质量。

实用新型内容

本实用新型提供的发明目的在于提供一种基于化学气相沉积法批量制备碳纳米管的流化床，该基于化学气相沉积法批量制备碳纳米管的流化床，好处是在催化剂进入反应器内部之前，对催化剂进行超声波雾化，可以调变催化剂的高温活性以提高碳纳米管的收率，且能够降低反应器内碳纳米管生长过程中气场和流场的温度差异，提高了碳纳米管的质量。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种基于化学气相沉积法批量制备碳纳米管的流化床，包括反应器，所述反应器的内部开设有内管，所述内管的顶端通过气固输送管连通有旋风分离器，所述气固输送管的一端贯穿反应器顶端的内壁，且向下延伸，所述旋风分离器的内壁内设有保温层，所述旋风分离器的底部为倒置的圆锥状，所述电热丝环绕连接在圆锥内壁的外围，所述旋风分离器底端的内部固定连接有电热丝，所述旋风分离器的底端固定连接净化分离装置，所述净化分离装置的底端固定连接有固体收集装置，所述净化分离装置的底端通过循环管与内管相连通，所述旋风分离器的顶端固定安装有尾气出口，所述尾气出口通过气管连通有环形腔，所述环形腔开设在反应器内部内管的外围，所述环形腔的底端固定连接有尾气排放管，所述尾气排放管内部的空腔内滑动连接有活塞，所述活塞的底端固定安装有弹簧，所述尾气排放管的内壁上开设有排放口，所述反应器的上下两端均固定安装有连接座，所述反应器的顶端固定安装有进气口，所述进气口的顶端固定连接有螺旋管，所述反应器的底端固定连接有催化剂注入管，所述催化剂注入管的右侧连接有加液装置，所述加液装置的右侧连接有超声波雾化装置。

优选的，所述弹簧两端分别与活塞的底端和尾气排放管内部的底端固定连接，所述活塞的初始位置位于排放口的上方。

优选的，所述连接座分别固定安装在反应器的上下两端，所述气固输送管和催化剂注入管分别位于连接座的中心。

优选的，所述进气口贯穿连接座和反应器的内壁与螺旋管相连通，所述螺旋管位于内管内，且环绕在气固输送管的外围。

本实用新型提供了一种基于化学气相沉积法批量制备碳纳米管的流化床。具备以下有益效果：

1、该基于化学气相沉积法批量制备碳纳米管的流化床，通过催化剂注入管与加液装置和超声波雾化装置的相连接，使催化剂进入反应器内部之前，能够对催化剂进行超声波雾化后，在根据实际需求量注入到反应器内，实现了调变催化剂的高温活性以提高碳纳米管的收率。

2、该基于化学气相沉积法批量制备碳纳米管的流化床，通过进气口与内管内螺旋管的相连接，能够加长气体在内管内的流动路径，使内管内的高温对气体进行预加热后再通入溶液内，降低了反应器内碳纳米管生长过程中气场和流场的温度差异，提高了碳纳米管的质量，而通过气管能够将旋风分离器内的热空气导入内管外围的环形腔内，实现了能源的再利用。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型图1中A处结构的放大图；

图3为本实用新型图1中A-A处结构的剖视图。

图中：1反应器、2内管、3气固输送管、4旋风分离器、5保温层、6电热丝、7净化分离装置、8固体收集装置、9循环管、10尾气出口、11气管、12环形腔、13尾气排放管、14空腔、15活塞、16弹簧、17排放口、18连接座、19进气口、20螺旋管、21催化剂注入管、22加液装置、23超声波雾化装置。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

该基于化学气相沉积法批量制备碳纳米管的流化床的实施例如下：

请参阅图1-3，反应器1的内部开设有内管2，内管2的顶端通过气固输送管3连通有旋风分离器4，气固输送管3的一端贯穿反应器1顶端的内壁，且向下延伸，旋风分离器4的内壁内设有保温层5，旋风分离器4的底部为倒置的圆锥状，电热丝6环绕连接在圆锥内壁的外围，旋风分离器4底端的内部固定连接有电热丝6，旋风分离器4的底端固定连接净化分离装置7，净化分离装置7的底端固定连接有固体收集装置8，净化分离装置7的底端通过循环管9与内管2相连通，旋风分离器4的顶端固定安装有尾气出口10，尾气出口10通过气管11连通有环形腔12，环形腔12开设在反应器1内部内管2的外围，环形腔12的底端固定连接有尾气排放管13，尾气排放管13内部的空腔14内滑动连接有活塞15，活塞15的底端固定安装有弹簧16，弹簧16两端分别与活塞15的底端和尾气排放管13内部的底端固定连接，活塞15的初始位置位于排放口17的上方，尾气排放管13的内壁上开设有排放口17，反应器1的上下两端均固定安装有连接座18，连接座18分别固定安装在反应器1的上下两端，气固输送管3和催化剂注入管21分别位于连接座18的中心，反应器1的顶端固定安装有进气口19，进气口19贯穿连接座18和反应器1的内壁与螺旋管20相连通，螺旋管20位于内管2内，且环绕在气固输送管3的外围，进气口19的顶端固定连接有螺旋管20，通过进气口19与内管2内螺旋管20的相连接，能够加长气体在内管2内的流动路径，使内管2内的高温对气体进行预加热后再通入溶液内，降低了反应器内碳纳米管生长过程中气场和流场的温度差异，提高了碳纳米管的质量，而通过气管11能够将旋风分离器4内的热空气导入内管2外围的环形腔12内，实现了能源的再利用。反应器1的底端固定连接有催化剂注入管21，催化剂注入管21的右侧连接有加液装置22，加液装置22的右侧连接有超声波雾化装置23，通过催化剂注入管21与加液装置22和超声波雾化装置23的相连接，使催化剂进入反应器1内部之前，能够对催化剂进行超声波雾化后，在根据实际需求量注入到反应器1内，实现了调变催化剂的高温活性以提高碳纳米管的收率。

在使用时，将反应溶液注入反应器1的内管2内，通过超声波雾化装置23对所需催化剂进行雾化处理，再通过加液装置22将其注入内管2内，提高了催化剂的高温活性，从而增长了碳纳米管的收率，所需气体通过进气口19进入内管2内，通过进气口19底端连通的螺旋管20能够加长气体在内管2内的流动路径，使内管2内的高温对气体进行预加热后再通入溶液内，降低了反应器内碳纳米管生长过程中气场和流场的温度差异，通过旋风分离器4可将反应过后的溶液通过气固输送管3输送到旋风分离器4内，经过底端的净化分离装置7净化后，碳纳米管的成品被收集到固体收集装置8内，而未完全反应的物资通过循环管9回到内管2内进行再加工，在旋风分离器4内产生的高温尾气通过气管11进入到内管2外围的环形腔12，对反应器1起到加热保温的作用，当环形腔12内的气压达到一定的程度后会压缩弹簧16使活塞15向下移动，从而使尾气能够从排放口17排出。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种基于化学气相沉积法批量制备碳纳米管的流化床，包括反应器（1），其特征在于：所述反应器（1）的内部开设有内管（2），所述内管（2）的顶端通过气固输送管（3）连通有旋风分离器（4），所述旋风分离器（4）的内壁内设有保温层（5），所述旋风分离器（4）底端的内部固定连接有电热丝（6），所述旋风分离器（4）的底端固定连接净化分离装置（7），所述净化分离装置（7）的底端固定连接有固体收集装置（8），所述净化分离装置（7）的底端通过循环管（9）与内管（2）相连通，所述旋风分离器（4）的顶端固定安装有尾气出口（10），所述尾气出口（10）通过气管（11）连通有环形腔（12），所述环形腔（12）开设在反应器（1）内部内管（2）的外围，所述环形腔（12）的底端固定连接有尾气排放管（13），所述尾气排放管（13）内部的空腔（14）内滑动连接有活塞（15），所述活塞（15）的底端固定安装有弹簧（16），所述尾气排放管（13）的内壁上开设有排放口（17），所述反应器（1）的上下两端均固定安装有连接座（18），所述反应器（1）的顶端固定安装有进气口（19），所述进气口（19）的顶端固定连接有螺旋管（20），所述反应器（1）的底端固定连接有催化剂注入管（21），所述催化剂注入管（21）的右侧连接有加液装置（22），所述加液装置（22）的右侧连接有超声波雾化装置（23）。

2.根据权利要求1所述的一种基于化学气相沉积法批量制备碳纳米管的流化床，其特征在于：所述气固输送管（3）的一端贯穿反应器（1）顶端的内壁，且向下延伸。

3.根据权利要求1所述的一种基于化学气相沉积法批量制备碳纳米管的流化床，其特征在于：所述旋风分离器（4）的底部为倒置的圆锥状，所述电热丝（6）环绕连接在圆锥内壁的外围。

4.根据权利要求1所述的一种基于化学气相沉积法批量制备碳纳米管的流化床，其特征在于：所述弹簧（16）两端分别与活塞（15）的底端和尾气排放管（13）内部的底端固定连接，所述活塞（15）的初始位置位于排放口（17）的上方。

5.根据权利要求1所述的一种基于化学气相沉积法批量制备碳纳米管的流化床，其特征在于：所述连接座（18）分别固定安装在反应器（1）的上下两端，所述气固输送管（3）和催化剂注入管（21）分别位于连接座（18）的中心。

6.根据权利要求1所述的一种基于化学气相沉积法批量制备碳纳米管的流化床，其特征在于：所述进气口（19）贯穿连接座（18）和反应器（1）的内壁与螺旋管（20）相连通，所述螺旋管（20）位于内管（2）内，且环绕在气固输送管（3）的外围。

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