[发明专利]一种批量制备富勒烯的燃烧方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种批量制备富勒烯的燃烧方法及其装置。

背景技术

目前广泛使用的批量制备富勒烯的燃烧装置，如专利号200480015889所公开的一种，包 括与反应炉配合的中空的基座、并排装于基座内的主气管和辅气管、位于基座上方的混合室 、蓄压室、以及装于蓄压室前端的气体喷头，在基座与反应炉之间设有填料密封装置，主、 辅气管均设有进气接头，混合室、蓄压室、气体喷头均位于反应炉内；使用时，将含有碳氢 化物的燃料气和预混氧气分别经主气管和辅气管送入混合室和蓄压室，再经气体喷头，在反 应炉内的温度为1500-2500℃、炉内的环境气压为130KPa-200KPa、氧气的纯度为60％左右 的条件下燃烧，以获得富勒烯；但在形成稳定火焰的过程中，由于燃料气和预混氧气难以混 合均匀，且温度、气压较高，导致燃烧反应不稳定，极易发生回火或熄火，不能保证反应的 正常进行，影响了收率；在燃烧产生的高温下，主气管和辅气管等金属材料无法实现长时间 正常工作，使用寿命短；填料密封的密封性能较差，无法满足真空度的要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的上述不足，提供一种批量制备富勒烯的燃烧方法及 其装置，它具有燃料气和预混氧气混合均匀、燃烧稳定、可长时间正常工作的优点，提高了 收率、延长了使用寿命。

为达到上述目的，本发明的一种批量制备富勒烯的燃烧方法，将燃料气、预混氧气通入 反应炉内的导流装置，反应炉内的温度为1500-2500℃，其特征在于：燃料气和预混氧气通 过管道同心地通入导流装置并在其内混合后喷出燃烧，其中预混氧气中氧气的纯度为90％以 上，反应炉内的环境气压低于10KPa。

作为上述燃烧方法的进一步改进，还对导流装置后方的管道区域进行冷却。

作为上述燃烧方法的进一步改进，还通过管路将二次氧气通入导流装置与燃料气、预混 氧气混合后燃烧。

本发明的一种批量制备富勒烯的燃烧装置，包括中空的基座、均装于基座内的主气管和 辅气管，其特征在于在基座上通过螺纹装有密封环，密封环上设有密封垫片；在基座上方设 有导流装置，导流装置内设有气体通道；所述辅气管套于主气管外，在辅气管的底部设有密 封筒或密封底板，在主气管的前端还装有位于气体通道内的气体喷头，气体喷头设有数个喷 孔，辅气管的上端位于气体通道内或气体喷头内。

使用时，将基座装于反应炉的端板上，转动密封环将密封垫片压紧于端板上，提高密封 性能；将燃料气和预混氧气分别经主气管和辅气管同心地通入导流装置并在其内混合后喷出 燃烧，由于炉内的环境气压在10KPa以下，且燃料气和预混氧气可进行全方位的混合，混合 更均匀，混合后的气体从导流装置均匀喷出，达到稳定燃烧，可长时间正常工作。

作为上述燃烧装置的进一步改进，在辅气管外还设有装于基座内的夹套，夹套上设有进 水管和出水管；通过夹套对导流装置后方的管道区域进行冷却，达到对主、辅气管和气体喷 头等金属部件降温的目的，延长使用寿命；同时避免燃料气和预混氧气温度过高，混合时发 生回火或自燃。

作为上述燃烧装置的进一步改进，所述导流装置的气体通道前端为喇叭形，辅气管的前 端也位于气体通道内；混合气体在通过喇叭口时可进一步扩散，均匀喷出并稳定燃烧。

作为上述燃烧装置的进一步改进，在辅气管和夹套之间还设有二次氧气进管；二次氧气 进管与辅气管之间相互隔离，二次氧气进管的前端位于导流装置的下方，所述夹套还位于导 流装置下段的外侧，所述气体喷头位于气体通道下段内，在高于气体喷头的导流装置的侧壁 上设有数个气孔，该气孔连通夹套与二次氧气进管之间的腔体和气体通道；使用时，燃料气 和预混氧气同心地进入导流装置，再与从二次氧气进管、腔体、数个气孔流入导流装置内二 次氧气混合，再均匀喷出燃烧，实现稳定燃烧，可长时间正常工作；通入二次氧气，可满足 不同工艺条件的需要，调整预混氧气与燃料气的配比，同时避免混合时发生回火或自燃。