一种气态碳源的制备系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种气态碳源的制备系统和方法，该气态碳源的制备系统包括：预热装置和反应器，其中，预热装置，用于将外部输送的反应原料预热到设定温度，并将预热后的反应原料输送给所述反应器；其中，反应原料包括：碳原子数为1到5的醇或者碳原子数为5到12的烷烃中的任意一种或多种混合物；反应器，用于接收预热后的所述反应原料，以使预热后的反应原料与分子筛催化剂接触，预热后的反应原料转化为包含有低碳烯烃的气态碳源，并输出包含有低碳烯烃的所述气态碳源。本发明专利技术提供的方案开工简单，无需分离，能够有效地降低了碳材料的制备成本，提高碳材料生产过程的本质安全性和可控性。

【技术实现步骤摘要】
一种气态碳源的制备系统和方法
本专利技术涉及化工
，特别涉及一种气态碳源的制备系统和方法。
技术介绍
随着碳材料技术不断发展和成熟，碳材料的需求量越来越高。目前，在工业生产中，主要以气态烯烃作为碳源，通过化学气相沉积法(CVD法)制备碳材料。比如在碳纳米管、石墨烯等碳材料的生产中，需要使用乙烯、丙烯或者烯烃混合物作为碳源。针对目前的烯烃生产环境、运输方式及存储方式来说，直接使用烯烃作为碳源存在较大的安全和成本问题。一方面，直接使用管道运输烯烃混合物对大部分碳材料生产厂商而言不现实，因其需要贴近石化基地、且规模不匹配；另一方面，贮存气态烯烃需要使用造价高昂的球罐，且高压气态烯烃存在较大的本质安全性问题。因此，企业需要付出较高的成本和投资，冒较大的安全和政策风险来获取、贮存和使用气态烯烃。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种气态碳源的制备系统和方法，有效地降低了碳材料的制备成本，提高碳材料制备或生产的本质安全性和可控性。一种气态碳源的制备系统，包括：预热装置和反应器，其中，所述预热装置，用于将外部输送的反应原料预热到设定温度，并将预热后的所述反应原料输送给所述反应器；其中，所述反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气态碳源的制备系统，其特征在于，包括：预热装置和反应器，其中，所述预热装置，用于将外部输送的反应原料预热到设定温度，并将预热后的所述反应原料输送给所述反应器；其中，所述反应原料包括：碳原子数为1到5的醇或者碳原子数为5到12的烷烃中的任意一种或多种混合物；所述反应器，用于接收预热后的所述反应原料，以使预热后的所述反应原料与分子筛催化剂接触，预热后的所述反应原料转化为包含有低碳烯烃的气态碳源，并过滤所述分子筛催化剂后输出包含有低碳烯烃的所述气态碳源。

【技术特征摘要】
1.一种气态碳源的制备系统，其特征在于，包括：预热装置和反应器，其中，所述预热装置，用于将外部输送的反应原料预热到设定温度，并将预热后的所述反应原料输送给所述反应器；其中，所述反应原料包括：碳原子数为1到5的醇或者碳原子数为5到12的烷烃中的任意一种或多种混合物；所述反应器，用于接收预热后的所述反应原料，以使预热后的所述反应原料与分子筛催化剂接触，预热后的所述反应原料转化为包含有低碳烯烃的气态碳源，并过滤所述分子筛催化剂后输出包含有低碳烯烃的所述气态碳源。2.根据权利要求1所述的气态碳源的制备系统，其特征在于，进一步包括：第一换热器和第一冷水塔，其中，所述第一换热器，用于接收所述反应器输出的包含有低碳烯烃的所述气态碳源，并通过流动的不高于40度的冷却水，降低包含有低碳烯烃的所述气态碳源的温度，输出降低温度后的包含有低碳烯烃的所述气态碳源，并将升温后的水输出给所述第一冷水塔；所述第一冷水塔，用于将所述升温后的水降温为不高于40度的冷却水，并将不高于40度的冷却水输出给所述第一换热器。3.根据权利要求2所述的气态碳源的制备系统，其特征在于，进一步包括：第一闪蒸塔，用于接收所述第一换热器输出的降低温度后的包含有低碳烯烃的所述气态碳源，去除包含有低碳烯烃的所述气态碳源中的水分，输出去除水分后的包含有低碳烯烃的所述气态碳源；或者，进一步包括：第一水洗塔，其中，所述第一冷水塔，进一步用于将不高于40度的冷却水输出给所述第一水洗塔；所述第一水洗塔，用于利用不高于40度的冷却水水洗降低温度后的包含有低碳烯烃的所述气态碳源，以去除包含有低碳烯烃的所述气态碳源中的水分，输出去除水分后的包含有低碳烯烃的所述气态碳源。4.根据权利要求1至3任一所述的气态碳源的制备系统，其特征在于，所述预热装置，包括：加热炉；所述加热炉，用于通过电加热方式将外部输送的所述反应原料预热到设定温度；或者，所述预热装置，包括：功率不大于6200kW的第一开工炉和第二换热器，其中，所述反应器，进一步用于通过不高于40度的冷却水吸收热量，以使反应温度维持在200度～550度，并输出升温后的水或水蒸汽；当所述反应器的温度未达到预设温度阈值，所述功率不大于6200kW的第一开工炉处于开启状态；当所述反应器的温度达到预设温度阈值时，所述功率不大于6200kW的第一开工炉转换为关闭状态；所述功率不大于6200kW的第一开工炉，用于当处于开启状态时，将外部输送的所述反应原料预热到设定温度，并将预热后的所述反应原料输送给所述反应器；所述第二换热器，用于当所述功率不大于6200kW的第一开工炉转换为关闭状态时，接收外部输送的所述反应原料，利用所述反应器输出的升温后的水，预热所述反应原料，并输出升温后的水。5.根据权利要求1所述的气态碳源的制备系统，其特征在于，进一步包括：第二闪蒸塔，其中，所述预热装置，包括：功率不大于6200kW的第二开工炉和第三换热器；当所述反应器的温度未达到预设温度阈值，所述功率不大于6200kW的第二开工炉处于开启状态；当所述反应器的温度达到预设温度阈值时，所述功率不大于6200kW的第二开工炉转换为关闭状态；所述功率不大于6200kW的第二开工炉，用于当处于开启状态时，将外部输送的所述反应原料预热到设定温度，并将预热后的所述反应原料输送给所述反应器；所述第三换热器，用于当所述功率不大于6200kW的第二开工炉转换为关闭状态时，接收外部输送的所述反应原料，利用所述反应器输出的包含有低碳烯烃的所述气态碳源，预热所述反应原料，并降低包含有低碳烯烃的所述气态碳源的温度，并将降低温度后的包含有低碳烯烃的所述气态碳源输出给所述第二闪蒸塔；所述第二闪蒸塔，用于接收所述第三换热器输出的降低温度后的包含有低碳烯烃的所述气态碳源，去除包含有低碳烯烃的所述气态碳源中的水分，输出去除水分后的包含有低碳烯烃的所述气态碳源；或者，进一步包括：第二水洗塔和第二冷水塔，其中，所述预热装置，包括：功率不大于6200kW的第三开工炉和第四换热器；当所述反应器的温度未达到预设温度阈值，所述功率不大于6200kW的第三开工炉处于开启状态；当所述反应器的温度达到预设温度阈值时，所述功率不大于6200kW的第三开工炉转换为关闭状态；所述功率不大于6200kW的第三开工炉，用于当处于开启状态时，将外部输送的所述反应原料预热到设定温度，并将预热后的所述反应原料输送给所述反应器；所述第四换热器，用于当所述功率不大于6200kW的第三开工炉转换为...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡达理，魏飞，张晨曦，王垚，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11