[发明专利]一种带有尾气余热回收再利用装置的碳纳米管批量制备系统

权利要求书

1.一种带有尾气余热回收再利用装置的碳纳米管批量制备系统，其特征在于，包括低温炉、高温生长炉(4)、两级旋风分离器和尾气导热油换热器(7)；其中，高温生长炉(4)的底部设置有第一载气及保护气体入口(9)，低温炉的底部设置有第二载气及保护气体入口(11)，低温炉的侧壁上设置有伸入至低温炉内的固体催化剂料斗(2)，底部设置有伸入至低温炉内的测温热电偶(1)和碳源注射装置(3)，低温炉的侧壁周向上设置有若干导热油加热管(12)，低温炉的出口连通至高温生长炉(4)的入口，高温生长炉(4)的出口连通至两级旋风分离器的入口，尾气导热油换热器(7)上设置有烟气入口、烟气出口、导热油入口和导热油出口，两级旋风分离器的出口连通至尾气导热油换热器(7)的烟气入口，尾气导热油换热器(7)的导热油出口通过导热油循环泵(8)和循环导热油流量调节装置(10)连通至导热油加热管(12)的入口，导热油加热管(12)的出口连通至尾气导热油换热器(7)的导热油入口。

2.根据权利要求1所述的一种带有尾气余热回收再利用装置的碳纳米管批量制备系统，其特征在于，低温炉用于将生成碳纳米管所需的催化剂前驱体、气相或液相碳源、生长促进剂通入炉内加热至设定温度，使其中固体及液体全部气化但并未达到碳源和催化剂高温分解反应开始发生的温度，低温炉加热温度为150-250℃，低温炉外壁绕有流动着导热油的加热管，为低温炉的加热提供热源，气化后的催化剂气体与碳源混合后在炉膛底部通入的载气作用下进入下一级高温生长炉(4)。

3.根据权利要求1所述的一种带有尾气余热回收再利用装置的碳纳米管批量制备系统，其特征在于，随着温度的上升，在载气作用下由低温炉通入高温生长炉的碳源及催化剂气体开始发生碳纳米管生成反应，碳纳米管成品逐渐充满整个高温生长炉(4)，通过底部吹入的载气将成型的碳纳米管由炉膛上部吹扫出炉内，进入两级旋风分离器，所述高温生长炉(4)加热温度为800-1200℃，加热方式为电加热或燃气加热。

4.根据权利要求1所述的一种带有尾气余热回收再利用装置的碳纳米管批量制备系统，其特征在于，两级旋风分离器包括依次连通的一级旋风分离器(5)和二级旋风分离器(6)，将高温生长炉(4)内吹出的碳纳米管粗产品进行两级连续气固分离，分离出的高温碳纳米管成品进行冷却及后续提纯加工即可包装运输，分离出的高温尾气通入尾气导热油换热器(7)，其余热进行后续利用。

5.根据权利要求4所述的一种带有尾气余热回收再利用装置的碳纳米管批量制备系统，其特征在于，碳纳米管产品生成后经过两级旋风分离器，经过第一级旋风分离器(5)后实现95％的成品过滤分离，经过第二级旋风分离器(6)后实现99％以上的成品气固分离。

6.根据权利要求1所述的一种带有尾气余热回收再利用装置的碳纳米管批量制备系统，其特征在于，尾气导热油换热器(7)将两级旋风分离器分离出的高温尾气的热量传递给换热系数大、换热损失小的有机热载体，回收其余热，选用的有机热载体为导热油；其内部分为高温尾气通道及导热油通道，导热油在管内流动，高温尾气在管外流动，流动形式为逆流，由旋风分离器分离出的高温尾气进入尾气导热油换热器(7)后，将热量传递给管内的导热油，导热油吸热升温后流出换热器，在导热油循环泵(8)的作用下流入低温炉侧壁周向导热油加热管(12)，将热量传递到低温炉内，将回收的余热进行利用，为固体催化剂气化提供热量，换热后流出的导热油再重新回到尾气导热油换热器(7)进行加热，导热油即可循环加热使用。

7.根据权利要求6所述的一种带有尾气余热回收再利用装置的碳纳米管批量制备系统，其特征在于，高温尾气经过尾气导热油换热器(7)后温度降低至环境温度，且碳纳米管生成反应结束后的尾气中绝大部分由H₂组成，只含有少量的CO和CO₂，将换热器后排出的低温尾气进行压缩后收集起来，在工业燃烧中使用或用作化学工业的原料。