CN219377079U - 一种生产碳纳米管的反应系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种生产碳纳米管的反应系统，包括依次连接的预热器、反应器和除尘装置，反应器由下至上至少包括反应区和过渡区，反应器的侧壁设有进料口和出料口，反应器的中下部设有若干个进气口，过渡区的侧壁设有尾气出口；反应器内设有搅拌器，搅拌器的搅拌轴处于反应区的部分设有搅拌桨；反应区用于进行生产碳纳米管的生成反应，反应区的最高处与最低处之间的垂直距离为反应区的高度，反应区的最大水平横截面的等效圆直径为反应区的直径，反应区的高度与直径的比值不大于5；预热器的出口并联反应器的若干个进气口，使得预热后的原料进入反应器；所述尾气出口连接除尘装置，用于过滤净化尾气。

Description

一种生产碳纳米管的反应系统

技术领域

本实用新型属于碳纳米管生产设备技术领域，具体涉及一种生产碳纳米管的反应系统。

背景技术

目前，生产碳纳米管的反应器普遍为流化床反应器，原料气体在反应器内保持流化状态，与固体催化剂充分接触，并进行反应，同时提高传质传热效果。然而，流化床的高径比一般较大，反应器为细长形，再加上反应器外部的加热装置，对反应器和加热装置的安装、维护提出了较高的要求，同时要求生产车架具有较高的高度。细长的反应器内部的体积较小，成为制约碳纳米管产量的主要瓶颈，但是细长高大的流化床反应器对厂房高度要求较高，另外，在反应器制作加工时，难度也较大。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是用于生产碳纳米管的流化床反应器，内部体积较小，不利于提高产能。

本实用新型提供一种生产碳纳米管的反应系统，包括依次连接的预热器、反应器和除尘装置，反应器由下至上至少包括反应区和过渡区，反应器的侧壁设有进料口和出料口，反应器的中下部设有若干个进气口，过渡区的侧壁设有尾气出口；反应器内设有搅拌器，搅拌器的搅拌轴处于反应区的部分设有搅拌桨；

反应区用于进行生产碳纳米管的生成反应，反应区的最高处与最低处之间的垂直距离为反应区的高度，反应区的最大水平横截面的等效圆直径为反应区的直径，反应区的高度与直径的比值不大于5；

预热器的出口并联反应器的若干个进气口，使得预热后的原料进入反应器；所述尾气出口连接除尘装置，用于过滤净化尾气。

可选的，所述反应器为立式反应器，反应区的下方设有低温区，过渡区处于反应器的顶部，反应器的外侧设有加热器，加热器对应低温区和反应区的位置。

可选的，所述搅拌器的电机设在反应器外的顶部，与电机连接的搅拌桨贯穿进入反应器内部，反应区对应的搅拌轴上均匀设有若干个搅拌桨。

可选的，若干个进气口沿着反应器的周向均匀设置，进气口的上方设有气体分布板，气体分布板的表面均匀密布若干通孔，使得进入反应器的原料气体分布更为均匀。

可选的，所述反应器和除尘装置之间还设有第一冷却装置，所述尾气出口依次连接第一冷却装置和除尘装置，分别对反应器生产的尾气进行冷却和除尘。

可选的，所述出料口依次连接第二冷却装置和产品收集装置，产品收集装置包括若干个碳纳米管成品储罐，第二冷却装置使反应器排出的高温碳纳米管产品降低温度，达到输入成品储罐的温度要求。

可选的，所述加热器包围反应器的底部，所述出料口和进气口贯穿加热器。

本实用新型所述的生产碳纳米管的反应系统，具有以下有益效果：

(1)所述反应器的反应区在具有合适的高径比的基础上，配合搅拌器的搅拌作用，能够保持反应器的传质传热性能与传统的流化床反应器相当，反应效率不会下降；

(2)反应区的高径比较小，与传统的流化床反应器高度相同时，反应区的体积增大，极大的扩大了反应器的产能；

(3)当所述反应器与传统的流化床反应器体积相同时，本实用新型的反应器的高度更小，反应器制作加工、安装、维护难度降低，对厂房高度的要求也降低了。

附图说明

图1为所述反应器的结构示意图；

图2为一种生产碳纳米管的反应系统的结构示意图。

附图中，1-预热器，2-反应器，3-第一冷却装置，4-除尘装置，5-低温区，6-反应区，7-过渡区，8-出料口，9-进气口，10-搅拌器，11-尾气出口，12-加热器，13-气体分布板，14-进料口。

具体实施方式

本实施例提供一种生产碳纳米管的反应系统，如图1-图2所示，包括依次连接的预热器1、反应器2和除尘装置4，反应器2由下至上至少包括反应区6和过渡区7，反应器2的侧壁设有进料口14和出料口8，反应器2的中下部设有若干个进气口9，过渡区7的侧壁设有尾气出口11；反应器内设有搅拌器10，搅拌器10的搅拌轴处于反应区6的部分设有搅拌桨；

反应区6用于进行生产碳纳米管的生成反应，反应区6的最高处与最低处之间的垂直距离为反应区的高度，反应区的最大水平横截面的等效圆直径为反应区的直径，反应区的高度与直径的比值不大于5；

预热器1的出口并联反应器的若干个进气口9，使得预热后的原料进入反应器2；所述尾气出口11连接除尘装置4，用于过滤净化尾气。

可选的，所述反应器2为立式反应器，反应区6的下方设有低温区5，过渡区7处于反应器2的顶部，反应器2的外侧设有加热器12，加热器12对应低温区5和反应区6的位置。

可选的，所述搅拌器10的电机设在反应器2外的顶部，与电机连接的搅拌桨贯穿进入反应器2内部，反应区6对应的搅拌轴上均匀设有若干个搅拌桨，用于促进反应区6物料的传质传热。

经过预热的原料气体进入所述低温区5时，还达不到反应温度，需要在上升的过程中借助加热器12进行升温，此时，低温区5内基本不进行反应，或者反应效率很低。当原料气体被加热至反应温度时，例如700℃左右，就进入了反应区6，即可在催化剂的作用下进行反应，生成碳纳米管，加热器12为反应区6提供足够的热量。加热器12不为过渡区7提供热量，碳纳米管产品和催化剂在气流的作用下进入过渡区7，温度降低，并进行气固分离，固体沉降并返回反应区6，带有少量催化剂和碳纳米管颗粒物的尾气由尾气出口11输出。

可选的，若干个进气口9沿着反应器2的周向均匀设置，进气口9的上方设有气体分布板13，气体分布板13的表面均匀密布若干通孔，使得进入反应器2的原料气体分布更为均匀。

可选的，所述反应器2和除尘装置4之间还设有第一冷却装置3，所述尾气出口11依次连接第一冷却装置3和除尘装置4，分别对反应器2生产的尾气进行冷却和除尘。

可选的，所述出料口8依次连接第二冷却装置和产品收集装置，产品收集装置包括若干个碳纳米管成品储罐，第二冷却装置使反应器排出的高温碳纳米管产品降低温度，达到输入成品储罐的温度要求。

可选的，所述加热器12包围反应器2的底部，所述出料口8和进气口9贯穿加热器12即可，促进对低温区5的加热。

所述预热器、冷却装置和除尘装置使用本领域的常规设备，只要能满足反应器的工艺需要即可。例如，列管换热器、板式换热器、盘管换热器；水冷装置、气冷装置；重力除尘设备、布袋除尘设备、陶瓷过滤管设备、金属烧结过滤管设备、旋风除尘器。

Claims (7)

1.一种生产碳纳米管的反应系统，其特征在于，包括依次连接的预热器、反应器和除尘装置，反应器由下至上至少包括反应区和过渡区，反应器的侧壁设有进料口和出料口，反应器的中下部设有若干个进气口，过渡区的侧壁设有尾气出口；反应器内设有搅拌器，搅拌器的搅拌轴处于反应区的部分设有搅拌桨；

反应区用于进行生产碳纳米管的生成反应，反应区的最高处与最低处之间的垂直距离为反应区的高度，反应区的最大水平横截面的等效圆直径为反应区的直径，反应区的高度与直径的比值不大于5；

预热器的出口并联反应器的若干个进气口，使得预热后的原料进入反应器。

2.根据权利要求1所述的生产碳纳米管的反应系统，其特征在于，所述反应器为立式反应器，反应区的下方设有低温区，过渡区处于反应器的顶部，反应器的外侧设有加热器。

3.根据权利要求1所述的生产碳纳米管的反应系统，其特征在于，所述搅拌器的电机设在反应器外的顶部，与电机连接的搅拌桨贯穿进入反应器内部，反应区对应的搅拌轴上均匀设有若干个搅拌桨。

4.根据权利要求1所述的生产碳纳米管的反应系统，其特征在于，若干个进气口沿着反应器的周向均匀设置，进气口的上方设有气体分布板，气体分布板的表面均匀密布若干通孔，使得进入反应器的原料气体分布更为均匀。

5.根据权利要求2所述的生产碳纳米管的反应系统，其特征在于，所述反应器和除尘装置之间还设有第一冷却装置，所述尾气出口依次连接第一冷却装置和除尘装置，分别对反应器生产的尾气进行冷却和除尘。

6.根据权利要求1所述的生产碳纳米管的反应系统，其特征在于，所述出料口依次连接第二冷却装置和产品收集装置，产品收集装置包括若干个碳纳米管成品储罐。

7.根据权利要求5所述的生产碳纳米管的反应系统，其特征在于，所述加热器包围反应器的底部，所述出料口和进气口贯穿加热器。