[实用新型]一种用于连续化批量生产碳纳米管的高温管式炉设备

说明书

〖技术领域〗

本实用新型属于新材料制备技术领域，特别是提供一种用于连续化批量生产碳纳米管的高温管式炉设备。

〖背景技术〗

新材料是指人类社会基于自身对材料的物理和化学性能的了解而为了特定的需要而设计、加工而成的物质，其最基本的特征是“人造”所得，而非自然界所现有物质。

高温管式炉由于能够提供人造的高温环境、真空环境和特定气体的气氛环境，因此在各种新材料的研究与生产实践中，是一种必不可少的工具，目前已经得到了广泛应用。

现有高温管式炉产品，其基本结构大体如图1所示，通常包括有提供高温反应场所的炉芯1；创造高温环境的温控炉膛2；炉芯1一端为起始物料置入口11，另一端为物料导出口12；炉芯两端通常配设有法兰3、4，用于密封反应场所(炉芯)，法兰3上通常安装有气嘴、阀门、压力表等附件，用于气态物料的连续置入与切换，炉芯1还可以设置用于装载各种固液态反应物料的载体舟5。法兰4也可安装气嘴、阀门、压力表等附件，能够实现气态物料的导出。

使用这类高温管式炉进行新材料的制作，比较适合实验室试验，而不太适合工厂大规模工业化生产。图2所示是使用高温管式炉进行新材料的制作的一个典型工艺流程，包括：装载起始固液物料于载体舟中，置入炉芯反应区→装配好法兰3、4，对炉芯进行密封→通入反应气态物料或对炉芯进行抽真空处理→对炉芯1进行升温至反应温度→物料在炉芯1恒温区间高温反应，生成产物→冷却炉芯1→打开法兰4，取出产物。整个过程需要将炉芯反应区密封，并经历升温与降温操作，无法持续通入反应气体或置入固液起始反应物料；如大规模连续生产，需要对炉芯1进行反复升温与降温，造成了能源大量消耗与浪费，且生产成本(时间成本)非常高。

中国专利文献CN1800763A披露了一种“三室式智能周期性可控气氛炉”，其目的是为了提供一种可连续化批量生产新材料的气氛炉，但是该方案并不适合某些新材料，如碳纳米管的制备与生产。

碳纳米管是一类新型的富勒烯碳系新材料，具有优异的电学性能、综合力学性能以及热学性能和吸附性能等，在微电子、复合功能材料、能源、环保、催化、生物医学、国防和航空航天等领域中有着重要的应用价值，因此被大家誉为一维结构材料与纳米材料的典型代表，也是新材料领域中的典型代表。

从现有碳纳米管的各类制备(合成)方法来看，由于制备碳纳米管，既需要气体、也需要液体、固体反应物，包括载体舟在内，主要的反应物料包括气态、液态、固态三种形态，使用现有的高温管式炉设备或者中国专利文献CN1800763A披露的“三室式智能周期性可控气氛炉”，需要从同一个起始物料置入口放置不同形态的反应物料，操作起来程序繁琐，费时，效率低。

〖发明内容〗

针对上述现有技术的不足，提供了一种用于连续化批量生产如碳纳米管的高温管式炉设备，将不同存在形态的起始物料与载体舟由独立的进料室分别置入，产物则由独立的冷却室冷却与取出，反应则在独立的高温管式炉中进行，成功地实现了碳纳米管的大批量、低成本、高质量的批量生产。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种用于连续化批量生产碳纳米管的高温管式炉设备，包括有独立的进料区1、反应区2、冷却与出料区3，进料区1与反应区2之间、反应区2与冷却与出料区3之间设有密封件；反应区2为高温管式炉200，包括炉芯201、温控炉膛202；其不同之处在于：所述进料区1包括有一N通管100，所述N通管100可与最多N-1个独立进料室连接。

其中，

N通管100包含N个接口，其中1个直接口与反应区2连接，另N-1个接口为连接独立进料室的接口。

N为2～6，独立进料室接口(N-1个)包括1个直接口、N-2个侧接口。

所述侧接口的方向为左右水平状、或上下垂直状、或呈一定倾斜角度的倾斜状、或其组合形状。

整个高温管式炉设备，还包括自动控制系统、智能温控系统、真空系统以及用于承载固液态物料的载体舟。

本实用新型的有益之处在于：

(1)实现了不同形态的反应物料的连续投放与产物的及时取出

本实用新型巧妙地利用了一个N通管，即通过N通管设计了多个独立的进料室——为气态物料、液态物料、固态物料以及承载固液态物料的载体舟的分别置入创造了条件。

(2)与现有高温管式炉产品相比，本实用新型所提供的产品可以一套当多套用，从而节约了设备需占据的大量空间——结构更紧凑，功能却更强大。