[发明专利]一种利用微波热解废塑料制备氢气和多壁碳纳米管的方法及装置

权利要求书

1.一种利用微波热解废塑料制备氢气和多壁碳纳米管的方法，其特征在于，以碳氢类有机废旧塑料为原料，在微波-催化剂多元协同体系作用下制备氢气和多壁碳纳米管，包括以下步骤：

a)物料的预处理：将催化剂颗粒与废塑料颗粒加入混配机中混合5min，使两者混合均匀，而后送入净化室。对混合均匀的废塑料颗粒与催化剂颗粒用氮气吹扫净化至含氧量低于6000ppm，而后送入微波反应腔内。

b)废塑料的微波催化热解：向微波反应腔内通入氮气营造无氧环境，环境含氧量低于6000ppm后，将净化室中净化好的共混物料加入到微波反应腔内，启动搅拌桨增加催化剂在废塑料中的分散度，启动微波发生器，废塑料在微波-催化剂协同作用下充分裂解，生产氢气和多壁碳纳米管；

c)产品的收集：反应生成的多壁碳纳米管由微波反应腔底部的出料口进入冷却室冷却，由固体收集口收集，反应生产的气体由微波反应腔顶部进入旋风分离器，分离得的气体由气体收集口收集，分离得的固体送回微波反应腔。

2.根据权利要求1所述的一种利用微波热解废塑料制备氢气和多壁碳纳米管的方法，其特征在于步骤a中所述废塑料颗粒与所述催化剂颗粒的质量比为(1-2.5)∶1。

3.根据权利要求1-2所述的一种微波热解废塑料制备氢气和多壁碳纳米管的方法，其特征在于步骤b，微波发生器的频率为2450MHz±50Hz，微波功率不低于1000W，微波处理时间为0.5-10分钟，工作温度为350-700℃。

4.根据权利要求1-3所述的一种利用微波热解废塑料制备氢气和多壁碳纳米管的方法，其特征在于所使用的催化剂为铁铝氧化物催化剂。

5.根据权利要求4所述的一种利用微波热解废塑料制备氢气和多壁碳纳米管的方法，其特征在于，所使用的催化剂中，铁和铝的质量比为(2-6)∶1。

6.根据权利要求1-5所述的一种利用微波热解废塑料制备氢气和多壁碳纳米管的方法，其特征在于，所述碳氢类有机废旧塑料中不含氧原子，为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯中的一种或几种的任意比混合料。

7.根据权利要求1-6所述的一种利用微波热解废塑料制备氢气和多壁碳纳米管的装置，其特征在于，所述微波热解废塑料制备氢气和多壁碳纳米管的装置包括预处理模块，微波催化裂解模块和收集模块，所述预处理模块包括混配机1和净化室2，混配机1与净化室2间设有进料阀8，净化室2与微波反应腔3间设有放料阀12，所述微波加热裂解模块包括微波反应腔3和微波发生器6，所述微波反应腔3和微波发生器6通过波导7相连，所述收集模块包括旋风分离器4和冷却室5，微波反应腔3与旋风分离器4间设有排气阀9和返料阀10，微波反应腔3与冷却室5间设有排料阀11。

8.根据权利要求7所述的一种利用微波热解废塑料制备氢气和多壁碳纳米管的装置，其特征在于，所述的净化室包括进气口13、净化隔板14和排气口15，净化隔板14上分布有细小孔洞。

9.根据权利要求7所述的一种利用微波热解废塑料制备氢气和多壁碳纳米管的装置，其特征在于，所述微波反应腔3的材质为铝制外壳和陶瓷内壁，所述微波反应腔内下部侧壁设有进气阀口16，顶部设有排气阀口14，所述微波反应腔内设置有锚式搅拌桨18，所述搅拌桨含有多组搅拌叶片19。