[发明专利]一种碳纳米管连续化制备装置和制备方法

说明书

本发明公开了一种碳纳米管连续化制备装置，包括与二氧化碳预处理单元连接的二氧化碳转化单元，热解炉的排气口与脱硫装置、过滤装置、氢气分离装置连接，热解炉的排渣口与二氧化碳转化单元连接，氢气分离装置与二氧化碳转化单元连接。与流化床反应器的进料口连接的供料装置与氢气分离装置连接；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；流化床反应器出气口与二氧化碳转化单元连接。本发明还提供一种碳纳米管连续化制备装置的制备方法。本发明采用上述碳纳米管连续化制备装置和制备方法，能够实现碳纳米管的连续化生产，降低能源的消耗，实现循环生产。

技术领域

本发明涉及碳纳米管制备技术领域，尤其是涉及一种碳纳米管连续化制备装置和制备方法。

背景技术

二氧化碳作为主要的温室气体，大量排放加剧了全球气候变暖，对人类的生存发展形成巨大挑战。因此，减少二氧化碳排放成为全球气候治理的关键。二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)技术在碳减排过程中发挥了关键作用，被认为是最具发展潜力的技术。通过从热电厂、炼钢厂及化工厂等排放的烟气中对二氧化碳进行分离富集，然后对其利用或封存，达到减少二氧化碳排放的目的。与二氧化碳捕集与封存(CCS)相比，CCUS技术在减少碳排放的同时，还可以对二氧化碳实现二次利用。目前对二氧化碳的利用包括注入岩层进行油气驱替、精制食品级二氧化碳以及部分化工产品转化。然而，随着对二氧化碳捕集力度的加大，创新二氧化碳二次利用方式、生产高附加值产品对推动CCUS技术工业应用将产生积极意义。

碳纳米管是一种由一层或多层石墨烯卷曲而成的新型一维纳米碳材料，在导电、导热、力学、化学等方面的性能表现优异，具有广阔的应用前景。目前，碳纳米管的合成方法有多种，化学气相沉积法是其中较为普遍的一种制备方法，即利用气态物质在固体上发生物质传递及化学反应并产生固态沉积物的一种工艺。通过该方法制备碳纳米管时，碳源气通常选择含碳化合物，如烷烃、烯烃、炔烃及一氧化碳等。虽然碳氢化合物已经进行了商业化应用，但存在成本高、反应不完全剩余的气体不能有效利用等问题。而一氧化碳作为一种有效碳源，在碳纳米管制备方向上表现出应用潜力。

煤热解是我国煤炭清洁高效利用的一种重要技术方向，通过高温加热处理将煤热解转化生成半焦、焦油和热解气加以利用。然而，目前对热解产物特别是半焦和热解气的高价值利用仍然缺乏有效手段，阻碍了煤热解工艺的发展。公开号为CN 106892422A的“一种加压式煤制碳纳米管装置”，公开号为CN 105731423A的“一种煤热解生成碳纳米管的一体化装置和方法”，及公开号为CN 107986260A的“一种微波热解式煤制碳纳米管装置”中，通过利用煤热解生成的热解气制备碳纳米管，由于热解气在热解产物中的占比较低，碳纳米管产量有限，且主要产物半焦不能被有效利用。公开号为CN108640103A的“一种碳纳米管制备方法”公布了一种利用二氧化碳与煤高温下反应收集得到一氧化碳制备碳纳米管的方法，但该方法造成了煤的损耗，且反应剩余的一氧化碳不能被有效利用。

发明内容

本发明的目的是提供一种碳纳米管连续化制备装置和制备方法，实现碳纳米管的连续化生产，降低能源的消耗，实现循环生产。

为实现上述目的，本发明提供了一种碳纳米管连续化制备装置，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；