乙醇脱水制乙烯进而制备碳纳米管技术研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wuguiyuan2009
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本论文以乙烯制备碳纳米管(carbon nanotubers,CNTs)为中心,建立了乙醇-乙烯-碳纳米管连续式批量生产线。在研制一套20吨/年乙醇脱水制乙烯装置的基础上,进行了乙烯生产的实验研究。采用催化化学气相沉积法(catalytic chemicalvapor decomposition, CCVD),以自制乙烯为碳源,分别在移动床反应器和流化床反应器中生长碳纳米管。考察了自制乙烯纯度和反应温度对自制乙烯在移动床反应器中生长碳纳米管的影响。最后还对自制乙烯在流化床反应器中生长碳纳米管作了初步研究。本论文取得的主要结果如下:  1)乙醇脱水制乙烯装置采用两段式固定床反应器,装填γ-Al2O3催化性能稳定,乙烯纯度高达98.0%;HZSM-5分子筛催化剂NKC-03A催化乙醇脱水的反应温度波动大、失活快,乙烯最高纯度仅为91.0%。以γ-Al2O3为催化剂时装置产气稳定、使用寿命长以及移动方便,能灵活地为小规模乙烯用户提供成套设备。  2)自制乙烯在移动床反应器中生成的碳纳米管具有一致的取向,呈束状紧密排列。通过测量碳纳米管薄膜的方块电阻和透光率之间的关系对比不同规格的碳纳米管的导电性发现,各种规格碳纳米管的导电性由高到低顺序为:NC7000>自制乙烯为碳源制备的碳纳米管>甲烷碳源自制的碳纳米管。  3)自制乙烯纯度在80.0%~95.0%之间对移动床反应器中生长的碳纳米管的导电性影响较小。反应温度越高,对应的碳纳米管的导电性越差。当反应温度低于690℃时,碳纳米管催化剂基本没有活性。在移动床反应器中,700℃下生长的乙烯碳纳米管管径为10-20nm,与NC7000在高透光率(75-80%)下的方块电阻非常接近,即使透光率高达81%,此时的方块电阻仍然只有104Ohm/sq数量级。  4)自制乙烯在流化床反应器中能成功的生长出碳纳米管,并且乙烯的转化率高达70.0%以上,没有发生乙烯聚合现象。
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