一种纳米碳纤维的工业化生产方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107354536A(43)申请公布日2017.11.17(21)申请号201710686241.XD01F9/133(2006.01)(22)申请日2017.08.11(71)申请人中石化宁波工程有限公司地址315103浙江省宁波市高新区院士路660号申请人中石化宁波技术研究院有限公司中石化炼化工程(集团)股份有限公司(72)发明人高海见张启云屠宇侠邢涛许晨王珍刘广超李亢(74)专利代理机构宁波诚源专利事务所有限公司33102代理人刘凤钦(51)Int.Cl.D01F9/127(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图8页(54)发明名称一种纳米碳纤维的工业化生产方法(57)摘要本发明涉及一种纳米碳纤维的工业化生产方法，其特征在于包括下述步骤：将碳源和催化剂以一定比例混合均匀后进行加压汽化，然后加热至200～600℃；混入温度为200～600℃的载气；将碳源、催化剂和载气的混合物送入反应炉，以平推流的形式通过反应炉；在-10～20KPag，900～1300℃反应条件下，碳源在催化剂的作用下生长成纳米碳纤维颗粒；催化剂由至少一种过渡金属有机物或过渡金属合金有机物负载在载体上组成，过渡金属或过渡金属合金0.01～100wt％，载体0～99.99wt％；载气至少含有氢气，氢气与碳源的比例为0.5～20(mol/mol)；从反应炉出口送出的反应产物冷却至300℃以下；降温后的反应产物进入产品缓冲罐，排出尾气后得到纳米碳纤维。CN107354536ACN107354536A权利要求书1/2页1.一种纳米碳纤维的工业化生产方法，其特征在于包括下述步骤：将碳源和催化剂以一定比例混合均匀后进行加压汽化，然后加热至200～600℃；混入温度为200～600℃的载气；将碳源、催化剂和载气的混合物送入反应炉，以平推流的形式通过反应炉；在-10～20KPag，900～1300℃反应条件下，碳源在催化剂的作用下生长成纳米碳纤维颗粒；所述碳源选自芳烃重油、渣油、煤焦油、混苯、煤沥青、焦炉气、蒽油、萘油、酚油、苯、甲苯、乙炔和甲烷中的至少一种；所述催化剂由至少一种过渡金属有机物或过渡金属合金有机物负载在载体上组成，各组分含量为过渡金属或过渡金属合金0.01～100wt％，载体0～99.99wt％；所述碳源和催化剂的混合物中催化剂浓度为0.01～5％(g/ml)；所述载气至少含有氢气，氢气与碳源的比例为0.5～20(mol/mol)；所述载气与碳源的比例为1～40(mol/mol)；从所述反应炉出口送出的反应产物冷却至300℃以下；降温后的反应产物进入产品缓冲罐，排出尾气后得到纳米碳纤维。2.根据权利要求1所述的纳米碳纤维的工业化生产方法，其特征在于所述催化剂中的过渡金属选自Fe、Ni、Co、Cu和Zr中的至少一种；所述过渡金属合金选自Fe、Ni、Co、Cu或Zr的合金；所述有机物形式为二茂配合物、二乙基配合物、羰基配合物或二甲基配合物。3.根据权利要求2所述的纳米碳纤维的工业化生产方法，其特征在于所述催化剂选自二茂铁、二茂镍、二茂钴、二茂铜、二茂锆、二乙基镍、二乙基铜、五羰基铁、二甲基镍、二甲基铜中的至少一种；所述载体选自二氧化镁、三氧化二铝、二氧化硅、分子筛、二氧化钛或氧化钙。4.根据权利要求1所述的纳米碳纤维的工业化生产方法，其特征在于所述载气中还含有氮气和/或氩气。5.根据权利要求1所述的纳米碳纤维的工业化生产方法，其特征在于所述碳源和催化剂的混合物与所述反应炉送出的反应产物换热后进入所述反应炉。6.根据权利要求1至5任一权利要求所述的纳米碳纤维的工业化生产方法，其特征在于所述产品缓冲罐包括罐体，所述罐体内设有滤芯组件，所述滤芯组件将所述罐体分隔为上腔和下腔，所述上腔和所述下腔分别连通反吹管路和吹扫管路，并且所述上腔还连接有排气管，所述罐体的底部设有产品排放口。7.根据权利要求6所述的纳米碳纤维的工业化生产方法，其特征在于所述滤芯组件包括支撑骨架，所述支撑骨架的外壁上包覆有陶瓷膜层。8.根据权利要求7所述的纳米碳纤维的工业化生产方法，其特征在于所述反应产物离开所述反应炉后，先经过空气冷却器，冷却至500～700℃，再通过废热锅炉与120～280℃、0.1～6MPag的锅炉水进行换热，副产蒸汽，自身冷却至300～400℃；然后再进入原料预热/汽化器与碳源和催化剂的混合物换热，而自身冷却至300℃以下，进入产品缓冲罐。9.根据权利要求7所述的纳米碳纤维的工业化生产方法，其特征在于所述反应产物离开所述反应炉后，反应产物进入激冷室，向所述激冷室内注入氮气或氩气，将反应产物冷却至500～700℃后，进入废热锅炉的管程，与废热锅炉壳程中120～280℃、0.1～6MPag的锅炉水