本實(shí)用新型涉及納米材料技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，是涉及一種用于碳納米管生產(chǎn)的自清潔流化床反應(yīng)器。

背景技術(shù)：

碳納米管作為一種新興的具有優(yōu)異性能的一維納米材料被廣泛應(yīng)用于二次鋰離子電池導(dǎo)電介質(zhì)、復(fù)合材料、場(chǎng)發(fā)射、儲(chǔ)能材料等各個(gè)方面。流化床反應(yīng)器被用在碳納米管的大規(guī)模生產(chǎn)中，其優(yōu)異的傳熱、傳質(zhì)過程使催化劑與原料氣體充分接觸、反應(yīng)能獲得了性能優(yōu)異的碳納米管。

由于碳納米管是具有中空結(jié)構(gòu)的一維納米材料，且具有體積密度小、比表面積大、長(zhǎng)徑比高等特點(diǎn)，碳納米管很容易相互纏繞形成團(tuán)聚體。在使用流化床反應(yīng)器生產(chǎn)碳納米管的過程中催化劑易粘附反應(yīng)器的內(nèi)壁上，隨著碳納米管的生長(zhǎng)，團(tuán)聚的碳納米管在內(nèi)壁上逐漸積累形成堆積體，并且在放料時(shí)不能隨氣流一起被帶出。隨著連續(xù)生產(chǎn)批次的增多，反應(yīng)器內(nèi)壁上團(tuán)聚的碳納米管越積越厚，占用了流化床反應(yīng)器的一部分體積，嚴(yán)重影響反應(yīng)器內(nèi)傳熱、傳質(zhì)過程的進(jìn)行，從而降低了流化床反應(yīng)器的效率，不能實(shí)現(xiàn)真正意義上的連續(xù)化生產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于碳納米管生產(chǎn)的自清潔流化床反應(yīng)器，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中在碳納米管生產(chǎn)中流化床反應(yīng)器內(nèi)壁易堆積碳納米管，而影響反應(yīng)器內(nèi)傳熱、傳質(zhì)的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：提供一種用于碳納米管生產(chǎn)的自清潔流化床反應(yīng)器，包括具有反應(yīng)室的流化床反應(yīng)器本體，還包括設(shè)于所述反應(yīng)室內(nèi)的旋轉(zhuǎn)裝置，所述旋轉(zhuǎn)裝置包括沿所述反應(yīng)室中心縱向設(shè)置的旋轉(zhuǎn)軸以及與所述旋轉(zhuǎn)軸連接且可在所述旋轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體，所述反應(yīng)室設(shè)有供氣體流入的流入口以及供氣體流出的流出口，所述旋轉(zhuǎn)軸與所述流入口連通，所述旋轉(zhuǎn)體與所述旋轉(zhuǎn)軸連通，且所述旋轉(zhuǎn)體上設(shè)有正對(duì)所述反應(yīng)室的內(nèi)壁且與所述旋轉(zhuǎn)軸連通供氣體流出的若干氣孔。

可選地，所述旋轉(zhuǎn)體包括若干旋轉(zhuǎn)桿、上連接桿組件及下連接桿組件，若干所述旋轉(zhuǎn)桿縱向設(shè)置，若干所述旋轉(zhuǎn)桿均勻排列，若干所述旋轉(zhuǎn)桿的上端頭之間的連線以及下端頭之間的連線均呈圓形，所述上連接桿組件水平設(shè)置，且將若干所述旋轉(zhuǎn)桿的上端頭連接為一體，所述下連接桿組件水平設(shè)置，且將若干所述旋轉(zhuǎn)桿的下端頭連接為一體，若干氣孔沿各所述旋轉(zhuǎn)桿長(zhǎng)度方向均勻設(shè)置，所述上連接桿組件與所述下連接桿組件中至少一與所述旋轉(zhuǎn)軸及若干所述旋轉(zhuǎn)桿連通。

可選地，所述上連接桿組件包括若干呈直桿狀的上連接桿，若干所述上連接桿交叉設(shè)置，若干所述上連接桿的交點(diǎn)位于若干所述旋轉(zhuǎn)桿上端頭圓形連線的中心，每根上連接桿的兩端分別連接相對(duì)設(shè)置的兩旋轉(zhuǎn)桿的上端頭；所述下連接桿組件若干呈直桿狀的下連接桿，若干所述下連接桿交叉設(shè)置，若干所述下連接桿的交點(diǎn)位于若干所述旋轉(zhuǎn)桿下端頭圓形連線的中心，每根下連接桿的兩端分別連接相對(duì)設(shè)置的兩旋轉(zhuǎn)桿的下端頭，所述旋轉(zhuǎn)軸固定連接于所述兩交點(diǎn)處。

可選地，所述上連接桿組件包括一呈圓形的第一上連接桿以及若干呈直桿狀的第二上連接桿，若干所述旋轉(zhuǎn)桿的上端頭與所述第一上連接桿固定連接，若干所述第二上連接桿交叉設(shè)置于所述第一上連接桿內(nèi)部，且若干所述第二上連接桿的交點(diǎn)位于所述第一上連接桿的中心；所述下連接桿組件包括一呈圓形的第一下連接桿以及若干呈直桿狀的第二下連接桿，若干所述旋轉(zhuǎn)桿的下端頭 與所述第一下連接桿固定連接，若干所述第二下連接桿交叉設(shè)置于所述第一下連接桿內(nèi)部，且若干所述第二下連接桿的交點(diǎn)位于所述第一下連接桿的中心，所述旋轉(zhuǎn)軸固定連接于所述兩交點(diǎn)處。

可選地，所述旋轉(zhuǎn)軸包括同軸設(shè)置的上旋轉(zhuǎn)部與下旋轉(zhuǎn)部，所述上旋轉(zhuǎn)部與所述下旋轉(zhuǎn)部分別連接于兩所述交點(diǎn)處。

可選地，所述下旋轉(zhuǎn)部伸出所述流入口與外部氣供裝置連通。

可選地，所述旋轉(zhuǎn)桿呈直桿狀；或者，所述旋轉(zhuǎn)桿呈彎曲狀。

可選地，所述旋轉(zhuǎn)桿與所述反應(yīng)室的內(nèi)壁貼靠。

可選地，相對(duì)設(shè)置的兩所述旋轉(zhuǎn)桿上的所述氣孔交錯(cuò)設(shè)置。

可選地，所述氣孔截面呈圓形、矩形、三角形或橢圓形。

本實(shí)用新型中，通過流入口向旋轉(zhuǎn)軸充入一定流速的惰性氣體，惰性氣體經(jīng)旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)入旋轉(zhuǎn)體，并由若干氣孔中流出，旋轉(zhuǎn)體在氣流的反沖作用力下被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，通過控制氣流的大小可控制旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速，旋轉(zhuǎn)體在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，旋轉(zhuǎn)體清潔粘附在反應(yīng)室內(nèi)壁上的催化劑和碳納米管，同時(shí)由氣孔噴出的氣體對(duì)反應(yīng)室內(nèi)壁進(jìn)行沖洗，避免碳納米管在反應(yīng)室內(nèi)壁上局部堆積而造成流化床內(nèi)有效體積的減少，進(jìn)而使團(tuán)聚的碳納米管始終呈現(xiàn)良好的流化狀態(tài)。而且，旋轉(zhuǎn)裝置無需任何外源動(dòng)力，不消耗額外的能源，易于操作，提高了流化床設(shè)備使用效率，便于大規(guī)模、連續(xù)化生產(chǎn)高質(zhì)量碳納米管。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的用于碳納米管生產(chǎn)的自清潔流化床反應(yīng)器的縱向剖視圖；

圖2是圖1中A-A剖視圖；

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例一中旋轉(zhuǎn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例一中相對(duì)設(shè)置的兩旋轉(zhuǎn)桿上的氣孔分布示意圖；

圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例一中相對(duì)設(shè)置的兩旋轉(zhuǎn)桿上的另一氣孔分布示意 圖；

圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例二中旋轉(zhuǎn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

100-反應(yīng)器本體； 110-反應(yīng)室； 120-流入口；

130-流出口； 200-旋轉(zhuǎn)裝置； 210-旋轉(zhuǎn)軸；

211-上旋轉(zhuǎn)部； 212-下旋轉(zhuǎn)部； 220-旋轉(zhuǎn)體；

221-氣孔； 222-旋轉(zhuǎn)桿； 223-上連接桿組件；

2231-第一上連接桿； 2232-第二上連接桿； 224-下連接相組件；

2241-第一下連接桿； 2242-第二下連接桿； 225-上連接桿；

226-下連接桿。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”或“設(shè)置于”另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上或者可能同時(shí)存在居中元件。當(dāng)一個(gè)元件被稱為“連接于”另一個(gè)元件，它可以是直接連接到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。

還需要說明的是，本實(shí)施例中的左、右、上、下等方位用語，僅是互為相對(duì)概念或是以產(chǎn)品的正常使用狀態(tài)為參考的，而不應(yīng)該認(rèn)為是具有限制性的。

實(shí)施例一

參照?qǐng)D1、圖2，本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的用于碳納米管生產(chǎn)的自清潔流化床反應(yīng)器，包括具有反應(yīng)室100的流化床反應(yīng)器本體100，還包括設(shè)于反應(yīng)室100內(nèi)的旋轉(zhuǎn)裝置200。旋轉(zhuǎn)裝置200包括沿反應(yīng)室100中心縱向設(shè)置的旋轉(zhuǎn)軸210以及與旋轉(zhuǎn)軸210連接且可在旋轉(zhuǎn)軸210帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體220。反應(yīng)室100的底部設(shè)有供氣體流入的流入口120，反應(yīng)室100的頂部設(shè)有供氣體流出的流出口130。旋轉(zhuǎn)軸210與流入口120連通，旋轉(zhuǎn)體220與旋轉(zhuǎn)軸210 連通，且旋轉(zhuǎn)體220上設(shè)有正對(duì)反應(yīng)室100的內(nèi)壁且與旋轉(zhuǎn)軸210連通供氣體流出的若干氣孔221。

本實(shí)用新型實(shí)施例中，通過流入口120向旋轉(zhuǎn)軸210充入一定流速的惰性氣體，惰性氣體經(jīng)旋轉(zhuǎn)軸210進(jìn)入旋轉(zhuǎn)體220，并由若干氣孔221中流出，旋轉(zhuǎn)體220在氣流的反沖作用力下被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，通過控制氣流的大小可控制旋轉(zhuǎn)體220的轉(zhuǎn)速，旋轉(zhuǎn)體220在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，旋轉(zhuǎn)體220清潔粘附在反應(yīng)室100內(nèi)壁上的催化劑和碳納米管，同時(shí)由氣孔221噴出的氣體對(duì)反應(yīng)室100內(nèi)壁進(jìn)行沖洗，避免碳納米管在反應(yīng)室110內(nèi)壁上局部堆積而造成流化床內(nèi)有效體積的減少，進(jìn)而使團(tuán)聚的碳納米管始終呈現(xiàn)良好的流化狀態(tài)。而且，旋轉(zhuǎn)裝置200無需任何外源動(dòng)力，不消耗額外的能源，易于操作，提高了流化床設(shè)備使用效率，便于大規(guī)模、連續(xù)化生產(chǎn)高質(zhì)量碳納米管。

參照?qǐng)D3，旋轉(zhuǎn)體220包括若干旋轉(zhuǎn)桿222、上連接桿組件223及下連接桿組件224。本實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)桿222為四根，均呈直桿狀，四根旋轉(zhuǎn)桿222均縱向設(shè)置，且均勻排列，四根旋轉(zhuǎn)桿222兩兩相對(duì)設(shè)置，四根旋轉(zhuǎn)桿222的上端頭之間的連線以及下端頭之間的連接均呈圓形。每根旋轉(zhuǎn)桿222上均設(shè)有若干上述的氣孔221，且每根旋轉(zhuǎn)桿222上的氣孔221是沿旋轉(zhuǎn)桿222的長(zhǎng)度均勻分布。

而上連接桿組件223包括兩根上連接桿225，兩根上連接桿225也呈直桿狀。兩根上連接桿225水平交叉設(shè)置，兩根上連接桿225的交點(diǎn)位于四根旋轉(zhuǎn)桿222上端頭圓形連線的中心，每根上連接桿225的兩端分別連接相對(duì)設(shè)置的兩旋轉(zhuǎn)桿222的上端頭，由于兩根上連接桿225于交叉處連接于一體，這樣，兩根上連接桿225即將四根旋轉(zhuǎn)桿222的上端頭連接為一體。同樣的，下連接桿組件224包括兩根下連接桿226，兩根下連接桿226也呈直桿狀。兩根下連接桿226水平交叉設(shè)置，兩根下連接桿226的交點(diǎn)位于四根旋轉(zhuǎn)桿222下端頭圓形連接的中心，每根下連接桿226的兩端分別連接相對(duì)設(shè)置的兩旋轉(zhuǎn)桿222的下端頭，這樣，兩根下連接桿226即將四根旋轉(zhuǎn)桿222的下端頭連接為一體。

本實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)軸210包括同軸設(shè)置的上旋轉(zhuǎn)部211與下旋轉(zhuǎn)部212，上旋轉(zhuǎn)部211與下旋轉(zhuǎn)部212分別連接于兩上連接桿225的交點(diǎn)處及兩根下連接桿226的交點(diǎn)處。當(dāng)然，旋轉(zhuǎn)軸210也可以為一整體軸，貫穿于旋轉(zhuǎn)體220內(nèi)。

本實(shí)施例中，下旋轉(zhuǎn)部212也為中空管，下旋轉(zhuǎn)部212伸出流入口120與外部氣供裝置連通。下連接桿組件224中的兩下連接桿226均為中空管，兩下連接桿226均與下旋轉(zhuǎn)部212及四根旋轉(zhuǎn)桿222連通。這樣，惰性氣體由下旋轉(zhuǎn)部212進(jìn)入兩下連接桿226內(nèi)，并通過兩下連接桿226進(jìn)入四根旋轉(zhuǎn)桿222內(nèi)由氣孔221流出，并最終通過反應(yīng)室100的流出口130流出。這樣，不需要上連接桿組件223提供通道，上連接桿組件223的兩上連接桿225即可采用實(shí)體管。當(dāng)然，當(dāng)氣流的流入口120設(shè)置于反應(yīng)室100的頂部時(shí)，也可以將上連接桿組件223設(shè)置為空心管，而將下連接桿組件224設(shè)置為實(shí)體管。

需要說明的是，上連接桿組件223中的上連接桿225數(shù)量、下連接桿組件224中的下連接桿226數(shù)量以及旋轉(zhuǎn)桿222的數(shù)量也可以為其他數(shù)量。

由圖1可以看出，四根旋轉(zhuǎn)桿222均與反應(yīng)室100的內(nèi)壁貼靠。這樣，在旋轉(zhuǎn)時(shí)，由旋轉(zhuǎn)桿222上流出氣體能有效地移除粘附在反應(yīng)室100內(nèi)壁上的催化劑和碳納米管。

由圖3可以看出，本實(shí)施例中，氣孔221為非貫通孔，其開口朝向反應(yīng)室100內(nèi)壁，相對(duì)設(shè)置的兩旋轉(zhuǎn)桿222的氣孔221開口朝向相反，這樣，保證由氣孔221流出的氣體能直接對(duì)準(zhǔn)反應(yīng)室100內(nèi)壁進(jìn)行沖洗，沖洗效率更高。

圖4，為本實(shí)用新型實(shí)施例一中相對(duì)設(shè)置的兩旋轉(zhuǎn)桿222上的氣孔221分布示意圖。由圖中可以看出，相對(duì)設(shè)置的兩旋轉(zhuǎn)桿222上的氣孔221交錯(cuò)設(shè)置。且每個(gè)氣孔221截面呈圓形。這樣，對(duì)于相對(duì)設(shè)置的兩旋轉(zhuǎn)桿222而言，交錯(cuò)的氣孔221在豎直方向上保持連續(xù)，即在豎直方向上不存在間隔，因而不會(huì)存在氣體沖刷的死角，最大程度清潔反應(yīng)器內(nèi)壁。而且，在旋轉(zhuǎn)桿222轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，由氣孔221流出的反沖氣體沿反應(yīng)器內(nèi)壁切線方向流動(dòng)，不影響豎直方向 流化床的流化反應(yīng)。

需要說明的是，氣孔221也可以采用其他形狀，如圖5所示中的橢圓形?；蛘?，也可以為矩形，三角形等等。

實(shí)施例二

參照?qǐng)D6，本實(shí)用新型實(shí)施例二提供的用于碳納米管生產(chǎn)的自清潔流化床反應(yīng)器，其與實(shí)施例一的不同之處在于，旋轉(zhuǎn)體220結(jié)構(gòu)不同。本實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)體220中的旋轉(zhuǎn)桿222呈彎曲狀。這種曲線設(shè)計(jì)在旋轉(zhuǎn)體220同等高度下，增加了單位長(zhǎng)度上的氣孔221的數(shù)量，由氣孔221流出的氣體分布更加均勻，利用氣體沖刷效率更高。

另外，上連接桿組件223的結(jié)構(gòu)與下連接桿組件224的結(jié)構(gòu)也不同于實(shí)施例一。本實(shí)施例中，上連接桿組件223包括一呈圓形的第一上連接桿2231以及兩呈直桿狀的第二上連接桿2232，四根旋轉(zhuǎn)桿222的上端頭與第一上連接桿2231固定連接，兩第二上連接桿2232交叉設(shè)置于第一上連接桿2231內(nèi)部，且兩第二上連接桿2232的交點(diǎn)位于第一上連接桿2231的中心；同樣的，下連接桿組件224包括一呈圓形的第一下連接桿2241以及兩呈直桿狀的第二下連接桿2242，四根旋轉(zhuǎn)桿222的下端頭與第一下連接桿2241固定連接，兩第二下連接桿2242交叉設(shè)置于第一下連接桿2241內(nèi)部，且兩第二下連接桿2242的交點(diǎn)位于第一下連接桿2241的中心。而旋轉(zhuǎn)軸210結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一中旋轉(zhuǎn)軸210結(jié)構(gòu)相同，上旋轉(zhuǎn)部211與下旋轉(zhuǎn)部212分別連接于兩交點(diǎn)處。

本實(shí)施例中，增加圓形的第一上連接桿2231及圓形的第二上連接桿2232，使旋轉(zhuǎn)體220的結(jié)構(gòu)更穩(wěn)固，而實(shí)施例一中省略呈圓形的第一上連接桿2231及呈圓形的第二上連接桿2232，也在一定程度上減輕了旋轉(zhuǎn)體220的重量，便于其更好地旋轉(zhuǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)要求，增加或省略圓形的第一上連接桿2231及圓形的第二上連接桿2232。

綜上，本實(shí)用新型中具有上述結(jié)構(gòu)碳納米管生產(chǎn)的自清潔流化床反應(yīng)器，具有以下有益效果：

一、于反應(yīng)室100內(nèi)增加旋轉(zhuǎn)體220，利用旋轉(zhuǎn)體220在反應(yīng)室100內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)清除粘附在反應(yīng)室100內(nèi)壁上的催化劑和團(tuán)聚碳納米管，使流化體積、流化狀態(tài)始終處于穩(wěn)定狀態(tài)，增加生產(chǎn)的穩(wěn)定性和設(shè)備使用效率；

二、旋轉(zhuǎn)體220采用惰性氣體反沖的原理，無需使用任何額外的能源就能實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)體220的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)濟(jì)又高效；

三、旋轉(zhuǎn)體220中氣孔221沿旋轉(zhuǎn)桿222均勻分布，使反沖氣體分布更加均勻，自清潔效率更高；

四、旋轉(zhuǎn)體220中相對(duì)設(shè)置的兩旋轉(zhuǎn)桿222上的氣孔221交錯(cuò)分布，使得氣孔221整體上在豎直方向上不存在間隔，避免出現(xiàn)氣體沖刷的死角，最大程度清潔反應(yīng)器內(nèi)壁；

五、旋轉(zhuǎn)體220在旋轉(zhuǎn)過程中，反沖氣體沿著反應(yīng)室100內(nèi)壁切線方向流動(dòng)，不影響豎直方向流化床的流化行為。

以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。