CN213679840U - 一种cvd法合成气相生长纳米碳纤维装置系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种CVD法合成气相生长纳米碳纤维装置系统，包括反应系统和排气焦油处理系统，石英玻璃反应管及其外部加热装置、反应系统进气管和反应系统排气管、热电偶、用于支撑反应基板的大孔耐温陶瓷、石英玻璃反应管两端口密封橡胶塞及置于其内的密孔隔热陶瓷；排气焦油处理系统的特征是，填充在靠近排气焦油处理系统进气管的焦油吸收纸承载容器圆柱体中的折纸式焦油吸收纸采用耐温玻璃材质的吸油纸，而填充在靠近排气焦油处理系统出气管的焦油吸收纸承载容器圆柱体的折纸式焦油吸收纸则采用高吸油性的碳纸，能够有效吸收焦油；本实用新型结构简单、容易处理焦油、有利于保护环境且造价低、易于制造和推广使用。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及一种常压化学气相沉积反应装置。
【背景技术】
CVD是指高温下的气相沉积反应。气相生长纳米碳纤维是多功能碳材料，常用的合成方法是于催化剂作用下的气相碳氢化合物裂解制备气相生长纳米碳纤维，碳氢化合物裂解反应尾气冷却后是焦油，焦油很难处理，且对人体健康有害。
本实用新型就是基于这种情况设计制造的。
【实用新型内容】
本实用新型目的是克服了现有技术的不足，提供一种结构简单、CVD合成效率高、能吸收尾气焦油的气相生长纳米碳纤维合成反应和尾气处理装置。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种CVD法合成气相生长纳米碳纤维装置系统，包括反应系统和排气焦油处理系统，其特征在于：所述反应系统包括石英玻璃反应管及石英玻璃反应管两端口密封橡胶塞、用于对石英玻璃反应管加热的外部加热装置、石英玻璃反应管并设的有反应系统进气管和反应系统排气管、进气密封橡胶和排气密封橡胶、用于探测所述反应基板表面温度的热电偶、用于支撑所述反应基板的大孔耐温陶瓷、置于所述石英玻璃反应管两端口密封橡胶塞之内的密孔隔热陶瓷、导入惰性气体的左右对称的2个惰性气体进气口。
反应系统排气管与排气焦油处理系统相连，排气焦油处理系统包括多个焦油吸收纸承载容器圆柱体、填充在靠近进气口的焦油吸收纸承载容器圆柱体中的折纸式焦油吸收纸、填充在靠近出气口的焦油吸收纸承载容器圆柱体中的折纸式焦油吸收纸、圆柱体之间的连接管、排气焦油处理系统进气管、排气焦油处理系统出气管。
如上所述的一种CVD法合成气相生长纳米碳纤维装置系统，其特征在于：所述加热装置包括与外部温控系统电连接的热电偶，所述热电偶平行于石英玻璃反应管。
如上所述的一种CVD法合成气相生长纳米碳纤维装置系统，其特征在于：反应系统进气管先端有个气体混合器，混合之后导入石英玻璃反应管，反应系统进气管的直下就是反应基板，反应基板的上方靠近反应基板的中央上方设置热电偶，及时检测温度。
如上所述的一种CVD法合成气相生长纳米碳纤维装置系统，其特征在于：多孔耐温陶瓷为耐热材料，且有足够的通道让气体流通。
如上所述的一种CVD法合成气相生长纳米碳纤维装置系统，其特征在于：用于支撑所述反应基板的大孔耐温陶瓷、置于所述石英玻璃反应管两端口密封橡胶塞之内的密孔隔热陶瓷具有不同的孔尺寸和密实度：用于支撑所述反应基板的大孔耐温陶瓷是孔径大，使气体易于扩散的耐温多孔陶瓷；置于所述石英玻璃反应管两端口密封橡胶塞之内的密孔隔热陶瓷是隔热性能好的密孔陶瓷。
如上所述的一种CVD法合成气相生长纳米碳纤维装置系统，其特征在于：反应系统与大气相通，是一种常压CVD反应器。
优选地，填充在靠近进气口的焦油吸收纸承载容器圆柱体中折纸式焦油吸收纸，其材质为玻璃纸，能够耐600℃。
优选地，填充在靠近出气口的焦油吸收纸承载容器圆柱体中折纸式焦油吸收纸的材质为高吸油性的碳纸，能够有效吸收焦油。
优选地，焦油吸收纸承载容器圆柱体、连接管、排气焦油处理系统进气管和排气焦油处理系统出气管均为不锈钢材料制成。
优选地，通过包裹在不锈钢管体和焦油吸收纸承载容器圆柱体外面的保温棉的方式进行调节，使得进气和排气系统相均衡流经填充在靠近进气口的焦油吸收纸承载容器圆柱体中的折纸式焦油吸收纸，和填充在靠近出气口的焦油吸收纸承载容器圆柱体中的折纸式焦油吸收纸的含焦油废气的温度合适不至于过分冷凝，以保证含焦油尾气流经不锈钢管体和焦油吸收纸承载容器圆柱体内部的均衡性，使得折纸式焦油吸收纸达到最佳的焦油吸收效果。
与现有技术相比，本实用新型有如下优点：
1、本实用新型隔热好，热效率和温控好，合成周期短，效率高，提高反应速度和产品品质。焦油能够及时被吸收，不会排出有害气体，利于环保，而且结构简单，造价低，设备易于制造和推广使用。
【附图说明】
图1本实用新型的反应装置示意图；
图2本实用新型排气焦油处理系统中焦油处理装置示意图；
图3本实用新型的折纸式焦油吸收纸构造图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本实用新型作进一步描述：
设置如图1至图3所示的一种CVD法合成气相生长纳米碳纤维装置系统，包括反应系统101和排气焦油处理系统22，主体石英玻璃反应管1、石英玻璃反应管两端口密封橡胶塞8、加热的外部加热装置2和用于探测所述反应基板5表面温度的热电偶6共同作用，为石英玻璃反应管1提供稳定温度；石英玻璃反应管1并设有反应系统进气管3和反应系统排气管4、反应系统进气管3的进气密封橡胶99和反应系统排气管4的排气密封橡胶1010、用于支撑所述反应基板5 的大孔耐温陶瓷7、置于所述石英玻璃反应管两端口密封橡胶塞8之内的密孔隔热陶瓷10能够很好地隔热，导入惰性气体进气口35能防止碳氢化合物和氢气泄漏。本装置系统适应的反应温度在500-800℃范围。反应系统排气管4与排气焦油处理系统22相连，反应系统与大气相通，是一种常压CVD反应器。
所述排气焦油处理系统22的特征在于，填充在靠近进气口的焦油吸收纸承载容器圆柱体11中的折纸式焦油吸收纸121采用耐温600℃玻璃材质的焦油吸收纸；而填充在靠近出气口的焦油吸收纸承载容器圆柱体11的折纸式焦油吸收纸121采用高吸油性的碳纸，能够有效吸收焦油；焦油吸收纸承载容器圆柱体 11、连接管13、排气焦油处理系统进气管14和排气焦油处理系统出气管15均由不锈钢材料制成。
为了保证含焦油尾气流经管体和圆柱体内部的均衡性，根据气温条件，进气和排气系统相均衡流经填充在靠近进气口的焦油吸收纸承载容器圆柱体11中的折纸式焦油吸收纸121的温度可通过不锈钢管体和圆柱体外面包裹保温棉，以便进行温度调节，使得折叠式的焦油吸收纸达到最佳的焦油吸收效果。
操作方法依次为：在反应基板5表面铺设催化剂粉末，把惰性气体从惰性气体进气口35导入石英玻璃反应管1，开启外部加热装置2开始加热，由用于探测所述反应基板5表面温度的热电偶6控制温度，达到所定温度时，把碳氢化合物，氢气等原料气体从反应系统进气管3导入石英玻璃反应管1，维持反应所定反应时间进行化学气相沉积法制备纳米碳纤维，当达到所定反应时间时，先停止供应碳氢化合物，氢气，维持氮气通入，停止加热，徐徐降温，收集尾气系统的焦油吸收纸；打开所述石英玻璃反应管两端口密封橡胶塞8，取出沉积有纳米碳纤维的反应基板，收获纳米碳纤维；对于收集焦油吸收纸承载容器圆柱体11内的吸收有焦油的折纸式焦油吸收纸121按所定方式进行处理，或废弃或回收。
本实用新型结构简单，容易处理焦油，有利于环境保护且造价低，易于制造和推广使用。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种CVD法合成气相生长纳米碳纤维装置系统，包括反应系统(101)和排气焦油处理系统(22)，其特征在于：所述反应系统(101)包括石英玻璃反应管(1)及石英玻璃反应管两端口密封橡胶塞(8)、用于对所述石英玻璃反应管(1)进行加热的外部加热装置(2)、所述石英玻璃反应管(1)并设的反应系统进气管(3)和反应系统排气管(4)、所述反应系统进气管(3)的进气密封橡胶(99)和所述反应系统排气管(4)的排气密封橡胶(1010)、用于探测反应基板(5)表面温度的热电偶(6)、用于支撑所述反应基板(5)的大孔耐温陶瓷(7)、置于所述石英玻璃反应管两端口密封橡胶塞(8)之内的密孔隔热陶瓷(10)、用于导入惰性气体的左右对称的2个惰性气体进气口(35)；所述反应系统排气管(4)与排气焦油处理系统(22)相连。
2.根据权利要求1所述的一种CVD法合成气相生长纳米碳纤维装置系统，其特征在于：所述排气焦油处理系统(22)包括多个焦油吸收纸承载容器圆柱体(11)、填充在靠近进气口的焦油吸收纸承载容器圆柱体(11)中的折纸式焦油吸收纸(121)，填充在靠近出气口的焦油吸收纸承载容器圆柱体(11)中的折纸式焦油吸收纸(121)、焦油吸收纸承载容器圆柱体(11)之内的连接管(13)、排气焦油处理系统进气管(14)和排气焦油处理系统出气管(15)。
3.根据权利要求1所述的一种CVD法合成气相生长纳米碳纤维装置系统，其特征在于：所述加热装置包括与外部温控系统电连接的热电偶(6)，所述热电偶(6)平行于所述石英玻璃反应管(1)。
4.根据权利要求2所述的一种CVD法合成气相生长纳米碳纤维装置系统，其特征在于：填充在靠近进气口的所述焦油吸收纸承载容器圆柱体(11)中的折纸式焦油吸收纸(121)采用耐温玻璃材质的焦油吸收纸，而填充在靠近出气口焦油吸收纸承载容器圆柱体(11)的折纸式焦油吸收纸(121)则采用高吸油性的碳纸。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种CVD法合成气相生长纳米碳纤维装置系统，其特征在于：所述排气焦油处理系统(22)的焦油吸收纸承载容器圆柱体(11)、连接管(13)、排气焦油处理系统进气管(14)和排气焦油处理系统出气管(15)均由不锈钢材料制成。
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