一種碳納米管批量生產(chǎn)中尾氣的回收利用方法
【專利摘要】一種碳納米管批量生產(chǎn)中尾氣的回收利用方法，其步驟：將制備碳納米管產(chǎn)生的尾氣，由冷凝系統(tǒng)將溫度降為25-35℃；將冷卻后的尾氣輸入第一個儲氣罐；由壓縮機(jī)將儲氣罐中的尾氣以流量A輸入氣體分離器，由氣體分離器將尾氣中的無效氣體過濾以流量D排掉；將經(jīng)氣體分離器過濾后的氣體以流量B輸入第二個儲氣罐；將第二個儲氣罐中的氣體以流量C與制備碳納米管的原料氣一起輸入反應(yīng)爐中作為原料制備碳納米管，原料氣以流量E輸入反應(yīng)爐中。流量A、流量B、流量C、流量D和流量E的取值關(guān)系為：A-D=B=C-E；儲氣罐工作時(shí)的壓力為：1.0-1.2Mpa。本發(fā)明可節(jié)省60%以上的原料，可改善碳納米管的分散性能和減少對空氣的污染。
【專利說明】—種碳納米管批量生產(chǎn)中尾氣的回收利用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及碳納米管材料領(lǐng)域，尤其涉及碳納米管批量生產(chǎn)中尾氣回收利用的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳納米管作為一維納米材料，其重量輕，六邊形結(jié)構(gòu)連接完美，具有許多異常的力學(xué)、電學(xué)和化學(xué)性能。近些年隨著碳納米管及納米材料研究的深入，其廣闊的應(yīng)用前景也不斷地展現(xiàn)出來。由于碳納米管具有中空的結(jié)構(gòu)，可以用作微型模具。即在其內(nèi)部填充金屬、氧化物等物質(zhì)，可制備出最細(xì)的納米尺度的導(dǎo)線等，用于未來的分子電子學(xué)器件或納米電子學(xué)器件中。還可制作碳納米管增強(qiáng)的塑料、碳納米管增強(qiáng)陶瓷復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料，還可以做最細(xì)的試管以及能稱量單個原子質(zhì)量的“納米秤”等等。
[0003]目前，批量生產(chǎn)碳納米管使用的是CVD (化學(xué)氣相沉積)法。即在600~1000°C的溫度及催化劑的作用下，使含碳?xì)怏w原料(如甲烷、乙烯、丙烯和苯等)分解來制備碳納米管的一種方法。但是在利用CVD法批量生產(chǎn)碳納米管中，含碳原料氣的利用率只有30%左右，由于各種原因，大部分都以尾氣的形式直接排入大氣，沒有收集再利用。既浪費(fèi)了原料，又對空氣產(chǎn)生了的污染。
[0004]如何有效地收集再 利用批量生產(chǎn)碳納米管而排放的尾氣，是業(yè)界亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題，提出一種簡易便捷的碳納米管生產(chǎn)中尾氣的回收利用方法，以提高原料的利用效率，減少尾氣對空氣的污染。
[0006]本發(fā)明提出的一種碳納米管批量生產(chǎn)中尾氣的回收利用方法，包括如下工藝步驟:
[0007]步驟1:收集制備碳納米管產(chǎn)生的尾氣，并通過冷凝系統(tǒng)使其溫度降低為25-35 0C ；
[0008]步驟2:將冷卻后的尾氣收集并輸入到第一個儲氣罐；
[0009]步驟3:通過一壓縮機(jī)，將儲氣罐中的尾氣以流量A輸入一氣體分離器，通過該氣體分離器將尾氣中的無效氣體過濾掉，并以流量D排掉；
[0010]步驟4:將經(jīng)氣體分離器過濾掉無效氣體后的氣體以流量B輸入到第二個儲氣te ；
[0011]步驟5:最后將第二個儲氣罐中的氣體與制備碳納米管的原料氣(此兩種氣體的總流量為C) 一起輸入反應(yīng)爐中作為原料制備碳納米管，原料氣以流量E輸入反應(yīng)爐中；
[0012]其中:所述流量A、流量B、流量C、流量D和流量E的取值關(guān)系為:
[0013]A-D=B=C-E ;儲氣罐工作時(shí)的壓力維持在:1.0-1.2Mpa。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:[0015]1、可以節(jié)省60%以上的原料，從而降低碳納米管的成本。
[0016]2、可以改善碳納米管的分散性能。
[0017]3、可以減少對空氣的污染。
【具體實(shí)施方式】
[0018]本發(fā)明較佳實(shí)施例提出的一種碳納米管批量生產(chǎn)中尾氣的回收利用方法，其采用如下工藝步驟:
[0019]步驟1:將制備碳納米管產(chǎn)生的尾氣通過冷凝系統(tǒng)使其溫度降低為25_35°C，尾氣成分主要有甲烷、碳2、碳3、氫氣等。
[0020]步驟2:將冷卻后的尾氣收集并輸入第一個容積為1000L、額定工作壓力為2.0Mpa的儲氣罐。
[0021]步驟3:通過一臺電機(jī)功率為8KW、排氣壓力為1.9Mpa的壓縮機(jī)，將儲氣罐中的尾氣以流量A輸入一容積為15L、額定工作壓力為20Mpa的氣體分離器,通過該氣體分離器將尾氣中的無效氣體，如氫氣，過濾掉，并以流量D排出。所述的流量A為10-15m/h的流量。
[0022]步驟4:將經(jīng)氣體分離器過濾掉無效氣體后的氣體，以流量B輸入第二個容積為1000L、額定工作壓力為2.0Mpa的儲氣罐。所述的流量B為8_13m/h。
[0023]步驟5:最后將第二個儲氣罐中的氣體與制備碳納米管的原料氣(此兩種氣體的總流量為C) 一起輸入反應(yīng)爐中作為原料制備碳納米管。所述的流量C為13-18m/h。原料氣以流量E輸入反應(yīng)爐中。
[0024]回收過程中，所述流量A、流量B、流量C、流量D和流量E的取值，應(yīng)該滿足:A-D=B=C-E的關(guān)系。本實(shí)施例中，流量A為12.5m/h，流量B為10.5m/h，流量C為15.5m/h，根據(jù)上述關(guān)系式計(jì)算，流量D=流量A-流量B=2m/h ;流量E=流量C-流量B=5m/h。同理，在其它實(shí)施例中，如，當(dāng)流量A為10m/h，流量B為8m/h，流量C為13m/h時(shí)，計(jì)算出流量D=2m/h ；流量E=5m/h?；虍?dāng)流量A為15m/h，流量B為13m/h，流量C為18m/h時(shí)，計(jì)算出流量D=2m/h;流量E=5m/h。如此使得儲氣罐的工作時(shí)的壓力維持在一個正常的范圍:1.0-1.2Mpa。否貝U，壓力過大會超出罐體的承受范圍，以致產(chǎn)生安全隱患；壓力過小會導(dǎo)致進(jìn)氣量不足，使制備碳納米管的原料氣減少，從而降低碳納米管的產(chǎn)量。
[0025]采用本發(fā)明批量制作碳納米管，可以節(jié)省60%以上的原料，從而降低碳納米管的成本。回收后的尾氣作為一部分原料氣，這部分氣體中有一定量的氫氣，在原料氣中加入少量的氫氣，制備碳納米管時(shí)，可以使碳納米管的分散性能變好。產(chǎn)品的性能有所提升，且產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定，經(jīng)試用后效果良好，現(xiàn)已成為正式生產(chǎn)工藝的一部分。另外還可以減少對大氣的污染。
【權(quán)利要求】
1.一種碳納米管批量生產(chǎn)中尾氣的回收利用方法，其特征在于包括如下工藝步驟: 步驟1:收集制備碳納米管產(chǎn)生的尾氣，并通過冷凝系統(tǒng)使其溫度降低為25-35°C ； 步驟2:將冷卻后的尾氣收集并輸入第一個儲氣罐； 步驟3:通過一壓縮機(jī)，將儲氣罐中的尾氣以流量A輸入一氣體分離器，通過該氣體分離器將尾氣中的無效氣體過濾掉，并以流量D排掉； 步驟4:將經(jīng)氣體分離器過濾掉無效氣體后的氣體以流量B輸入第二個儲氣罐； 步驟5:最后將第二個儲氣罐中的氣體以流量C與制備碳納米管的原料氣一起輸入反應(yīng)爐中作為原料制備碳納米管，原料氣以流量E輸入反應(yīng)爐中； 其中:所述流量A、流量B、流量C、流量D和流量E的取值關(guān)系為: A-D = B= C-E ;第一、二儲氣罐工作時(shí)的壓力維持在:1.0-1.2 Mpa0
2.如權(quán)利要求1所述的回收利用方法，其特征在于，所述第一、二儲氣罐的容積為1000L、額定工作壓力為2.0 Mpa0
3.如權(quán)利要求1所述的回收利用方法，其特征在于，所述壓縮機(jī)的電機(jī)功率為8KW、排氣壓力為1.9 Mpa0
4.如權(quán)利要求1 所述的回收利用方法，其特征在于，所述氣體分離器的容積為15L、額定工作壓力為20 Mpa0
5.如權(quán)利要求1所述的回收利用方法，其特征在于，所述的流量A為10-15m/h的流量；所述的流量B為8-13m/h ;所述的流量C為13-18m/h。
【文檔編號】B82Y30/00GK103787300SQ201410010726
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】謝書云, 謝洪超, 張偉, 彭磊, 胡德華 申請人:深圳市三順中科新材料有限公司