[发明专利]一种碳纳米管连续化制备装置和制备方法

权利要求书

1.一种碳纳米管连续化制备装置，其特征在于：包括，

二氧化碳预处理单元，用于将二氧化碳解离成一氧化碳、单原子氧和氧气；

二氧化碳转化单元，用于将二氧化碳、单原子氧转化成一氧化碳；二氧化碳预处理单元与二氧化碳转化单元连接；

煤热解单元，包括将粒煤进行热解的热解炉，热解炉的排气口与脱硫装置连接，产生的热解气通过排气口进入脱硫装置；热解炉的排渣口与二氧化碳转化单元连接，将半焦送入二氧化碳转化单元中；脱硫装置与过滤焦油的过滤装置连接，过滤装置与氢气分离装置连接，分离氢气后的热解气通过连接管与二氧化碳转化单元连接；

碳纳米管制备单元，包括内部放置有催化剂颗粒的流化床反应器，流化床反应器的进料口与供料装置连接，供料装置与氢气分离装置中氢气出口连接；流化床反应器的进气口与二氧化碳转化单元的出气口连接，流化床反应器与二氧化碳转化单元之间设置有除氧装置；流化床反应器的出气口上设置有引风机；流化床反应器上设置有将碳纳米管排出的排料口；

碳源气循环单元，流化床反应器出气口与二氧化碳转化单元连接，用于将流化床反应器出气口排出的碳源气送回二氧化碳转化单元中进行循环；

所述二氧化碳预处理单元为等离子体发生装置；

所述二氧化碳转化单元为内部放置有碳层的反应炉，反应炉的温度为900-1100℃。

2.根据权利要求1所述的一种碳纳米管连续化制备装置，其特征在于：所述粒煤的粒度为1-3cm。

3.根据权利要求1所述的一种碳纳米管连续化制备装置，其特征在于：所述催化剂颗粒为Fe/Mo催化剂，催化剂颗粒的粒径为50-80μm。

4.根据权利要求1所述的一种碳纳米管连续化制备装置，其特征在于：所述流化床反应器的温度为800-900℃。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种碳纳米管连续化制备装置的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1、二氧化碳预处理，将二氧化碳通入等离子体发生装置中进行解离，采用等离子体热激励法，产生高能电弧对高纯二氧化碳进行解离处理，得到一氧化碳；

S2、煤热解，将粒煤送入热解炉中进行热解反应，解热反应产生的热解气进入脱硫装置中进行脱硫除尘处理，然后进入过滤装置中对焦油进行过滤，得到二氧化碳、一氧化碳、氢气及低碳烃类的混合气，将混合气通入氢气分离装置中对氢气进行分离，形成二氧化碳、一氧化碳、低碳烃类的混合气；

S3、二氧化碳转化，将步骤S2热解炉中产生的半焦送入反应炉中作为原料使用，将经过步骤S1处理后的二氧化碳送入反应炉中，步骤S2中经过氢气分离后的二氧化碳、一氧化碳、低碳烃类的混合气送入反应炉中，与反应炉中的碳发生反应生成高浓度的一氧化碳气体作为碳源混合气；

S4、碳纳米管制备，将经过步骤S3处理后得到的碳源混合气送入除氧装置中进行除氧，然后送入流化床反应器中作为碳源与催化剂颗粒充分混合反应，在催化剂的表面生成碳纳米管，反应生成的碳纳米管通过出料口排出；将步骤S3中分离出的氢气送入供料装置中对催化剂进行还原，经过还原后的催化剂通过供料装置对流化床反应器进行连续的补料；

S5、碳源气循环，流化床反应器中未参与反应的碳源混合气和反应过程中产生的二氧化碳在引风机的作用下送入反应炉中进行循环使用。