本發(fā)明涉及單壁碳納米管的生產(chǎn)，特別涉及一種單壁碳納米管的生產(chǎn)設(shè)備及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、采用電弧放電法制備單壁納米碳管是單壁納米碳管常用的制備方法，其制備原理是在真空容器中通入含碳?xì)怏w，以過(guò)渡金屬作為催化劑形成陰極，鎢針作為陽(yáng)極，氬氣被陰陽(yáng)極之間的高電壓擊穿并電離形成穩(wěn)定的電弧，在電弧放電的過(guò)程中，接收極中的金屬催化劑氣化，并在反應(yīng)容器內(nèi)形成納米級(jí)別的液滴，含碳?xì)怏w在反應(yīng)容器內(nèi)的高溫環(huán)境下附著在金屬液滴上脫氫，從而生產(chǎn)出單壁碳納米管。

2、目前，制備單壁納米碳管的生產(chǎn)設(shè)備中，當(dāng)陰陽(yáng)極之間產(chǎn)生電弧使金屬催化劑氣化后，催化劑容納部?jī)?nèi)的催化劑量逐漸降低，其會(huì)導(dǎo)致陰陽(yáng)極之間的間隙過(guò)大，兩者之間的電弧不穩(wěn)定，最終導(dǎo)致生產(chǎn)中斷的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有單壁碳納米管的生產(chǎn)設(shè)備陰陽(yáng)極之間的電弧不穩(wěn)定導(dǎo)致生產(chǎn)中斷的問(wèn)題。

2、針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種單壁碳納米管的生產(chǎn)設(shè)備，包括：主反應(yīng)器以及安裝于主反應(yīng)器上的電弧等離子體炬組件與催化劑組件，所述電弧等離子體炬組件與催化劑組件分別伸入至所述主反應(yīng)器內(nèi)且間隔設(shè)置；所述主反應(yīng)器的上側(cè)設(shè)有催化劑補(bǔ)充口，所述催化劑補(bǔ)充口通過(guò)催化劑補(bǔ)充管路與催化劑供料組件連通；控制單元，所述控制單元根據(jù)所述電弧等離子體炬組件與催化劑組件之間的電壓值控制所述催化劑供料組件的狀態(tài)。

4、本發(fā)明的部分實(shí)施方式中，所述電弧等離子體炬組件與所述催化劑組件之間的電壓值高于第一閾值時(shí)，控制單元控制所述催化劑供料組件打開(kāi)供料管路，并按第一流量供料第一設(shè)定時(shí)間后關(guān)閉所述供料管路。

5、本發(fā)明的部分實(shí)施方式中，所述催化劑供料組件包括用于容納催化劑顆粒的供料斗，所述供料斗的底部設(shè)有旋轉(zhuǎn)供料閥，所述旋轉(zhuǎn)供料閥上連接旋轉(zhuǎn)電機(jī)，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制所述旋轉(zhuǎn)供料閥打開(kāi)或關(guān)閉。

6、本發(fā)明的部分實(shí)施方式中，所述催化劑供料組件還包括設(shè)置于所述旋轉(zhuǎn)供料閥出口側(cè)的排料管路，所述排料管路與所述催化劑補(bǔ)充管路通過(guò)法蘭連接。

7、本發(fā)明的部分實(shí)施方式中，所述催化劑供料組件還包括密封罩設(shè)于所述供料斗上的供料蓋，所述供料蓋上設(shè)有保護(hù)氣進(jìn)口，所述保護(hù)氣進(jìn)口與保護(hù)氣供氣系統(tǒng)連通。

8、本發(fā)明的部分實(shí)施方式中，還包括罩設(shè)于主反應(yīng)器外側(cè)的反應(yīng)器外殼，所述反應(yīng)器外殼與所述主反應(yīng)器之間填充保溫材料，所述電弧等離子體炬組件與催化劑組件沿所述反應(yīng)器外殼伸入至所述主反應(yīng)器內(nèi)側(cè)。

9、本發(fā)明的部分實(shí)施方式中，所述催化劑組件安裝于所述主反應(yīng)器的下側(cè)壁，其包括催化劑容納部，所述催化劑容納部用于容納與之形狀匹配的固態(tài)催化劑；所述催化劑補(bǔ)充口位于所述主反應(yīng)器的上側(cè)壁并與所述催化劑容納部正對(duì)。

10、本發(fā)明同時(shí)提供一種單壁碳納米管的生產(chǎn)設(shè)備的控制方法，包括：控制與電弧等離子體炬組件連接的電弧發(fā)生器啟動(dòng)，以使電弧等離子體炬組件與催化劑組件之間產(chǎn)生電弧，接收到電弧等離子體炬組件與催化劑組件之間的電壓值低于第二閾值的檢測(cè)信號(hào)時(shí)，控制進(jìn)料氣進(jìn)入所述主反應(yīng)器內(nèi)。

11、本發(fā)明的部分實(shí)施方式中，當(dāng)接收到電弧等離子體炬組件與催化劑組件之間的電壓值高于第一閾值的檢測(cè)信號(hào)時(shí)，控制所述催化劑供料組件打開(kāi)供料管路，并按第一流量供料第一設(shè)定時(shí)間后關(guān)閉所述供料管路。

12、本發(fā)明的部分實(shí)施方式中，當(dāng)接收到電弧等離子體炬組件與催化劑組件之間的電壓值高于第一閾值的檢測(cè)信號(hào)時(shí)，控制所述催化劑供料組件打開(kāi)供料管路，并按第一流量供料，直至接收到電弧等離子體炬組件與催化劑組件之間的電壓值低于第三閾值的檢測(cè)信號(hào)時(shí)，關(guān)閉所述供料管路。

13、本發(fā)明的技術(shù)方案相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)具有如下技術(shù)效果：

14、本發(fā)明提供的單壁碳納米管的生產(chǎn)設(shè)備中，當(dāng)電弧等離子體炬組件與催化劑組件之間的間隙大于設(shè)定閾值后，控制單元?jiǎng)t根據(jù)所述電弧等離子體炬組件與所述催化劑組件之間的電壓值控制所述催化劑供料組件的狀態(tài)，使催化劑供料組件的金屬催化劑沿所述催化劑補(bǔ)充管路及催化劑補(bǔ)充口進(jìn)入至催化劑容納部?jī)?nèi)，以進(jìn)行催化劑的補(bǔ)充，使電弧離子體炬組件與催化劑組件之間電壓恢復(fù)至設(shè)定閾值內(nèi)，解決了現(xiàn)有單壁碳納米管的生產(chǎn)設(shè)備陰陽(yáng)極之間的電弧不穩(wěn)定導(dǎo)致生產(chǎn)中斷的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了單壁碳納米管的連續(xù)性生產(chǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種單壁碳納米管的生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單壁碳納米管的生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所述電弧等離子體炬組件與所述催化劑組件之間的電壓值高于第一閾值時(shí)，控制單元控制所述催化劑供料組件打開(kāi)供料管路，并按第一流量供料第一設(shè)定時(shí)間后關(guān)閉所述供料管路。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種單壁碳納米管的生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所述催化劑供料組件包括用于容納催化劑顆粒的供料斗，所述供料斗的底部設(shè)有旋轉(zhuǎn)供料閥，所述旋轉(zhuǎn)供料閥上連接旋轉(zhuǎn)電機(jī)，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制所述旋轉(zhuǎn)供料閥打開(kāi)或關(guān)閉。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種單壁碳納米管的生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所述催化劑供料組件還包括設(shè)置于所述旋轉(zhuǎn)供料閥出口側(cè)的排料管路，所述排料管路與所述催化劑補(bǔ)充管路通過(guò)法蘭連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種單壁碳納米管的生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所述催化劑供料組件還包括密封罩設(shè)于所述供料斗上的供料蓋，所述供料蓋上設(shè)有保護(hù)氣進(jìn)口，所述保護(hù)氣進(jìn)口與保護(hù)氣供氣系統(tǒng)連通。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種單壁碳納米管的生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，還包括罩設(shè)于主反應(yīng)器外側(cè)的反應(yīng)器外殼，所述反應(yīng)器外殼與所述主反應(yīng)器之間填充保溫材料，所述電弧等離子體炬組件與催化劑組件沿所述反應(yīng)器外殼伸入至所述主反應(yīng)器內(nèi)側(cè)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種單壁碳納米管的生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所述催化劑組件安裝于所述主反應(yīng)器的下側(cè)壁，其包括催化劑容納部，所述催化劑容納部用于容納與之形狀匹配的固態(tài)催化劑；所述催化劑補(bǔ)充口位于所述主反應(yīng)器的上側(cè)壁并與所述催化劑容納部正對(duì)。

8.一種單壁碳納米管的生產(chǎn)設(shè)備的控制方法，其特征在于，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的單壁碳納米管的生產(chǎn)設(shè)備的控制方法，其特征在于，當(dāng)接收到電弧等離子體炬組件與催化劑組件之間的電壓值高于第一閾值的檢測(cè)信號(hào)時(shí)，控制所述催化劑供料組件打開(kāi)供料管路，并按第一流量供料第一設(shè)定時(shí)間后關(guān)閉所述供料管路。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的單壁碳納米管的生產(chǎn)設(shè)備的控制方法，其特征在于，當(dāng)接收到電弧等離子體炬組件與催化劑組件之間的電壓值高于第一閾值的檢測(cè)信號(hào)時(shí)，控制所述催化劑供料組件打開(kāi)供料管路，并按第一流量供料，直至接收到電弧等離子體炬組件與催化劑組件之間的電壓值低于第三閾值的檢測(cè)信號(hào)時(shí)，關(guān)閉所述供料管路。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)一種單壁碳納米管的生產(chǎn)設(shè)備及其控制方法，屬于單壁碳納米管生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。所述生產(chǎn)設(shè)備包括主反應(yīng)器以及安裝于主反應(yīng)器上的電弧等離子體炬組件與催化劑組件，所述電弧等離子體炬組件與催化劑組件分別伸入至所述主反應(yīng)器內(nèi)且間隔設(shè)置；所述主反應(yīng)器的上側(cè)設(shè)有催化劑補(bǔ)充口，所述催化劑補(bǔ)充口通過(guò)催化劑補(bǔ)充管路與催化劑供料組件連通；控制單元，所述控制單元根據(jù)所述電弧等離子體炬組件的電壓值控制所述催化劑供料組件的狀態(tài)。本發(fā)明解決了現(xiàn)有單壁碳納米管的生產(chǎn)設(shè)備陰陽(yáng)極之間的電弧不穩(wěn)定導(dǎo)致生產(chǎn)中斷的問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：劉英俊,于磊,王聯(lián)防,吳傳軍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：萬(wàn)華化學(xué)集團(tuán)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17