本發(fā)明屬于炭制品領(lǐng)域,特別涉及一種制備炭氣凝膠的設(shè)備與工藝。

背景技術(shù)：

炭氣凝膠（carbonaerogels)是一種納米輕質(zhì)多孔無定形炭素材料,由于優(yōu)異的導電性,光導性,絕熱性與親油憎水性,而具有廣闊應(yīng)用前景。

現(xiàn)有生產(chǎn)路線是先制備溶膠-凝膠，再超臨界干燥，炭化；流程復雜，成本高昻；尤其氣凝膠是目前世界上最輕的凝聚態(tài)固體材料，它比重僅0.002-0.8g/cm²,所以存貯與運輸都不方便,為此有必要發(fā)明一種能在應(yīng)用現(xiàn)場方便制備炭氣凝膠的設(shè)備與工藝。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及一種可現(xiàn)場制備炭氣凝膠的設(shè)備由乳化總成，螺桿泵總成，微波加熱炭化總成，冷卻定型區(qū)構(gòu)成，其特征是乳化總成出口與螺桿泵總成進口聯(lián)接，螺桿泵總成出口與加熱炭化總成進口聯(lián)接，加熱炭化總成出口與冷卻定型區(qū)進口聯(lián)接；乳化總成由罐體，上蓋，攪拌器，進料口，保護泄壓閥，進水管，罐底閥門，加熱保溫套a構(gòu)成；罐體上部為圓柱狀，下部為倒圓臺，可密封的上蓋安裝在罐體上口，罐體下口作為乳化總成出口與螺桿泵總成進口聯(lián)接；攪拌器穿過上蓋與罐體圓柱中心軸重合安裝，上蓋上還安裝有可密封的進料口，進水管與保護泄壓閥；罐底閥門安裝在罐體倒圓臺下臺面上，罐體外包有加熱保溫套a；螺桿泵總成由己商品化公知結(jié)構(gòu)的螺桿泵與包裹在螺桿泵泵體上加熱保溫套b構(gòu)成，螺桿泵進口作為螺桿泵總成進口與乳化總成出口聯(lián)接，螺桿泵出口作為螺桿泵總成出口與加熱炭化總成進口聯(lián)接；微波加熱炭化總成由微波腔體，微波發(fā)生器，炭化硅陶瓷管，保溫套c構(gòu)成，圓柱狀微波腔體幾何尺寸滿足微波諧振腔的要求，微波腔體上均勻分布公知結(jié)構(gòu)微波發(fā)生器，微波發(fā)生器由公知電源供電，保溫套c包裹在微波腔體外；可吸收微波發(fā)熱的炭化硅陶瓷管與圓柱狀微波腔體的圓柱中心軸重合安裝在微波腔體內(nèi)部；炭化硅陶瓷管進口作為微波加熱炭化總成進口與螺桿泵總成出口聯(lián)接，炭化硅陶瓷管出口作為微波加熱炭化總成出口；加熱炭化總成出口與冷卻定型區(qū)進口聯(lián)接;

冷卻定型區(qū)幾何形狀,決定了炭氣凝膠形狀;

利用本發(fā)明可現(xiàn)場制備炭氣凝膠的設(shè)備進行炭氣凝膠制備的工藝如下述：

a).關(guān)閉罐底閥門，從進料口裝入原料，原料是含炭源碳水化合物:木焦油，瀝青，水溶性酚醛樹脂中一種；

b).從進水管裝入水,水與原料重量比0.1-10:100;

c).加熱保溫套a將水與原料加熱至80-90⁰c,并開動攪拌器攪拌水與原料至乳化狀;

d).打開乳化總成的罐底閥門,開動螺桿泵,螺桿泵將已乳化狀水與原料擠入微波加熱炭化總成的炭化硅陶瓷管內(nèi)腔道;

e).啟動微波發(fā)生器電源,微波對炭化硅陶瓷管內(nèi)腔道中已乳化狀水與原料加熱,首先水吸收微波,升溫氣化形成氣泡膨化,隨后原料也加熱至260-360⁰c炭化點,含炭源的碳水化合物脫水炭化成炭氣凝膠

f).已膨化-炭化形成炭氣凝膠進入冷卻定型區(qū),冷卻定型構(gòu)成成品炭氣凝膠。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種制備炭氣凝膠的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步描述，但不是對本發(fā)明的一種限制；

一種可現(xiàn)場制備炭氣凝膠的設(shè)備由乳化總成（1），螺桿泵總成（2），微波加熱炭化總成（3），冷卻定型區(qū)（4）構(gòu)成，其特征是乳化總成（1）出口與螺桿泵總成（2）進口聯(lián)接，螺桿泵總成（2）出口與加熱炭化總成（3）進口聯(lián)接，加熱炭化總成（3）出口與冷卻定型區(qū)（4）進口聯(lián)接；乳化總成（1）由罐體(1-6)，上蓋（1-5），攪拌器（1-3），進料口（1-2），保護泄壓閥（1-4），進水管（1-1），罐底閥門（1-8），加熱保溫套a（1-7）構(gòu)成；罐體（1-6）上部為圓柱狀，下部為倒圓臺，可密封的上蓋（1-5）安裝在罐體（1-6）上口，罐體（1-6）下口作為乳化總成（1）出口與螺桿泵總成（2）進口聯(lián)接；攪拌器（1-3）穿過上蓋（1-5）與罐體（1-6）圓柱中心軸重合安裝，上蓋（1-5）上還安裝有可密封的進料口（1-2），進水管（1-1）與保護泄壓閥（1-4）；罐底閥門（1-8）安裝在罐體（1-6）倒圓臺下臺面上，罐體（1-6）外包有加熱保溫套a（1-7）；螺桿泵總成（2）由己商品化公知結(jié)構(gòu)的螺桿泵（2-1）與包裹在螺桿泵泵體上加熱保溫套b（2-2）構(gòu)成，螺桿泵（2-1）進口作為螺桿泵總成（2）進口與乳化總成（1）出口聯(lián)接，螺桿泵（2-1）出口作為螺桿泵總成（2）出口與加熱炭化總成（3）進口聯(lián)接；微波加熱炭化總成（3）由微波腔體（3-4），微波發(fā)生器（3-2），炭化硅陶瓷管(3-3)，保溫套c(3-1)構(gòu)成，圓柱狀微波腔體(3-4)幾何尺寸滿足微波諧振腔的要求，微波腔體(3-4)上均勻分布公知結(jié)構(gòu)微波發(fā)生器(3-2)，微波發(fā)生器(3-2)由公知電源供電，保溫套c(3-1)包裹在微波腔體(3-4)外；可吸收微波發(fā)熱的炭化硅陶瓷管(3-3)與圓柱狀微波腔體(3-4)的圓柱中心軸重合安裝在微波腔體(3-4)內(nèi)部；炭化硅陶瓷管(3-3)進口作為微波加熱炭化總成(3)進口與螺桿泵總成(2)出口聯(lián)接，炭化硅陶瓷管出口(3-3)作為微波加熱炭化總成(3)出口；加熱炭化總成出口(3)與冷卻定型區(qū)(4)進口聯(lián)接，冷卻定型區(qū)(4)幾何形狀,決定了炭氣凝膠形狀;

利用本發(fā)明可現(xiàn)場制備炭氣凝膠的設(shè)備進行炭氣凝膠制備的工藝如下述：

a).關(guān)閉罐底閥門(1-8)，從進料口(1-2)裝入原料，原料是含炭源碳水化合物:木焦油，瀝青，水溶性酚醛樹脂中一種；

b).從進水管(1-1)裝入水,水與原料重量比0.1-10:100;

c).加熱保溫套a(1-7)將水與原料加熱至80-90⁰c,并開動攪拌器(1-3)攪拌水與原料至乳化狀;

d).打開乳化總成的罐底閥門(1-8),開動螺桿泵(2-1),螺桿泵(2-1)將已乳化狀水與原料擠入微波加熱炭化總成(3)的炭化硅陶瓷管(3-3)內(nèi)腔道;

e).啟動微波發(fā)生器(3-2)電源,微波對炭化硅陶瓷管(3-3)內(nèi)腔道中已乳化狀水與原料加熱,首先水吸收微波,升溫氣化形成氣泡膨化,隨后原料也加熱至260-360⁰c炭化點,含炭源的碳水化合物脫水炭化成炭氣凝膠；

f).已膨化-炭化形成炭氣凝膠進入冷卻定型區(qū)(4),冷卻定型構(gòu)成成品炭氣凝膠。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種可現(xiàn)場制備炭氣凝膠的設(shè)備與工藝。由乳化總成，螺桿泵總成，微波加熱炭化總成，冷卻定型區(qū)構(gòu)成，將原料與水裝入設(shè)備，經(jīng)乳化，微波加熱膨化，炭化，成炭氣凝膠。

技術(shù)研發(fā)人員：侯夢斌
受保護的技術(shù)使用者：侯夢斌
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.16
技術(shù)公布日：2017.09.05