[发明专利]利用热裂解制备纳米粉体的方法和装置

说明书

本发明提供一种利用热裂解制备纳米粉体方法和装置，属于纳米粉体制备技术领域，制备方法在于将粉体和过热蒸汽形成的气流混合物以超音速推力喷射到热裂解反应器中，通过高温高压的过热蒸汽气流对粉体进行连续热裂解粉碎。制备装置包括：过热蒸汽发生器，用于产生过热蒸汽；拉瓦尔射流器，与所述过热蒸汽发生器连通，用于供过热蒸汽和粉体混合对撞并形成粉碎的气流混合物；热裂解反应器，与所述拉瓦尔射流器连通，以供所述拉瓦尔射流器喷射出的气流混合物进行连续热裂解粉碎反应。本发明的制备方法具有能量利用率高、粉碎强度大的优点，制备装置具有投资少、成本低、产量高、品质好的优势。

技术领域

本发明属于纳米粉体制备技术领域，具体涉及一种利用热裂解制备纳米粉体的方法，另外，本发明还涉及一种利用热裂解制备纳米粉体的装置。

背景技术

随着现代工业的不断发展，新技术、新材料的广泛应用，超细粉体和微纳米级粉体在塑料、造纸、涂料、橡胶、建材、医药、新能源等相关行业中不断实现创新性应用，各种规格的粉体在各个应用领域扮演着十分重要的角色。

传统的粉体加工设备有：雷蒙机、球磨机、立磨、振动磨、超细磨、水磨、气流磨、蒸汽磨等传统研磨方式。目前，大部分物理机械磨加工设备加工的粉体颗粒很难达到纳米级，且生产过程中动力能耗较高，产品粒度，大小不均匀，只有水磨、气流磨、蒸汽磨这三种设备可以加工出纳米级粉体。

水磨、气流磨、蒸汽磨在进行纳米粉体加工时还存在以下缺陷：

水磨是以水为介质，将粉体调成浆液进行研磨的设备，该设备可以做出纳米级粒径，但其采用“干粉-浆料-干粉”的多次能量转换方式，使得研磨过程设备投资大、能耗高、产量低、工艺路线更长更复杂。

气流磨是以压缩空气为介质进行研磨的设备，使用过程中需要与分选分级设备相结合，其气流粉碎结果可以实现较细的产品粒度；但系统能量利用率低，空气动力能所需配置的压缩空气动力功率大，压力提升不够高、常温常压的空气或加热空气热焓低、比热容小、制备压缩空气能耗过高，设备投资大、故障率高，生产效率低、产量低、生产成本高。

蒸汽磨是以蒸汽为介质进行研磨的设备，蒸汽磨存在产汽慢、温度低、能耗高、投资大的缺陷。

发明内容

基于上述背景问题，本发明旨在提供一种利用热裂解制备纳米粉体的方法，通过高温高压气流对粉体进行连续热裂解粉碎，能量利用率高、粉碎强度大；本发明的另一目的是提供一种利用热裂解制备纳米粉体的装置，具有投资少、成本低、产量高、品质好的优势。

为达到上述目的，一方面，本发明实施例提供的技术方案是：

利用热裂解制备纳米粉体的方法，将粉体和过热蒸汽形成的气流混合物以超音速推力喷射到热裂解反应器中，通过高温高压的过热蒸汽气流对粉体进行连续热裂解粉碎。

进一步地，所述过热蒸汽的温度为300-600℃，压力为0.5-2.5MPa。

本发明的制备方法将将粉体和过热蒸汽形成的气流混合物以超音速推力喷射到热裂解反应器中，高温高压气流(过热蒸汽)可以对粉体进行对撞、粉碎、冲击、裂解，从而形成纳米粉体，本发明的方法热力动能腔、能量利用率高、粉碎强度大，可以制备得到10000目(1.3μm)左右，比表面积15m²/g以上的纳米粉体。

另一方面，本发明实施例提供一种利用热裂解制备纳米粉体的装置，包括：

过热蒸汽发生器，用于产生过热蒸汽；

拉瓦尔射流器，与所述过热蒸汽发生器连通，用于供过热蒸汽和粉体混合对撞并形成粉碎的气流混合物；

热裂解反应器，与所述拉瓦尔射流器连通，以供所述拉瓦尔射流器喷射出的气流混合物进行连续热裂解粉碎反应。

进一步地，利用热裂解制备纳米粉体的装置还包括：