[实用新型]一种能够自清洁的生产碳纳米管的卧式反应装置

说明书

本实用新型涉及一种能够自清洁的生产碳纳米管的卧式反应装置，包括卧式反应器以及内部的搅拌器，所述卧式反应器由前至后依次包括前低温区、高温反应区和后低温区，所述前低温区与高温反应区之间设有第一挡板，后低温区与高温反应区之间设有第二挡板，第一挡板和第二挡板分别用于阻隔高温反应区的热量向前低温区和后低温区扩散；所述搅拌器的搅拌叶片均匀分布在处于高温反应区的搅拌轴上，搅拌叶片的内端固定在搅拌轴上，外端距离卧式反应器内壁1‑50mm，用于清除卧式反应器内壁上的沉积物。

技术领域

本实用新型属于碳纳米管生产设备技术领域，具体涉及一种能够自清洁的生产碳纳米管的卧式反应装置。

背景技术

碳纳米管是一种新型纳米材料，碳纳米管的制备方法主要包括石墨电弧法、激光蒸发法和催化热解法。催化热解法又称化学气相沉积法，在高温中，含碳气体流经催化剂纳米颗粒表面时分解产生碳原子，并在催化剂表面生成碳纳米管。催化热解法的反应过程易于控制，产品纯度高，成本相对较低，产量相对较高，适用性强，因此是碳纳米管工业化生产的首选方法。目前，碳纳米管的生产设备主要是高温管式炉，在生产碳纳米管的过程中，由于温度较高，在炉内壁上很容易积炭以及粘附碳纳米管，随着反应的进行，炉内壁上粘附的碳产物越来越厚，不但侵占了炉内部的反应空间，而且将严重影响反应器的传热、传质，导致反应器的生产效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能够自清洁的生产碳纳米管的卧式反应装置，解决的技术问题是在反应过程中，反应器内壁上积碳和粘附碳纳米管，侵占反应空间，影响传热，导致反应器的生产效率下降。

所述能够自清洁的生产碳纳米管的卧式反应装置，包括卧式反应器以及内部的搅拌器，所述卧式反应器由前至后依次包括前低温区、高温反应区和后低温区，所述前低温区与高温反应区之间设有第一挡板，后低温区与高温反应区之间设有第二挡板，第一挡板和第二挡板分别用于阻隔高温反应区的热量向前低温区和后低温区扩散；

所述搅拌器的搅拌叶片均匀分布在处于高温反应区的搅拌轴上，搅拌叶片的内端固定在搅拌轴上，外端距离卧式反应器内壁1-50mm，用于清除卧式反应器内壁上的沉积物；

搅拌叶片在水平面上的投影面积占卧式反应器水平最大横截面的20-80％，优选为40-60％，用于强化卧式反应器内的传质和传热。

可选的，所述卧式反应器的前端设有催化剂管和进气管，用于向卧式反应器内输入催化剂和碳源气体，在高温反应区中反应生成碳纳米管；

所述催化剂管和进气管依次贯穿卧式反应器的前端和第一挡板，延伸进入高温反应区的前端；催化剂管处于进气管的上方。

可选的，所述卧式反应器的后端设有尾气管和出料管，分别用于输出高温反应区反应后的尾气和生成的碳纳米管；

所述尾气管和出料管依次贯穿卧式反应器的后端和第二挡板，延伸进入高温反应区的后端；尾气管处于出料管的上方。

可选的，所述卧式反应器的外侧设有加热器，加热器的长度大于高温反应区的长度，使得加热器充分加热高温反应区。

可选的，所述搅拌叶片具有弧度，即向自身转动的反方向凸出，便于在自身转动时刮除卧式反应器内壁上的沉积物。

可选的，所述搅拌器的搅拌轴与卧式反应器的水平中轴线重合，保证搅拌叶片对上下内壁均衡的清理效果。

可选的，所述搅拌器包括两个驱动电机以及与两个驱动电机相连的两个搅拌轴，两个驱动电机分别设在卧式反应器的前端和后端的外部，两个搅拌轴分别从卧式反应器的前端和后端贯穿进入高温反应区，两个搅拌轴处于高温反应区内的一端彼此靠近但不接触。

进一步可选的，所述高温反应区内设有至少一个支撑架，用于支撑两个搅拌轴处于高温反应区内部的一端。