JP2004091959A - Method and apparatus for producing carbon nanofiber - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a carbon nanofiber by a fluidized-bed process and an apparatus therefor. <P>SOLUTION: The apparatus for producing the carbon nanofiber is equipped with a fluidized-bed reaction part 12 packed with a fluidizing material 11 in the inside, a raw material supply means 14 for supplying a carbon raw material 13 to the fluidized-bed reaction part 12, a catalyst supply means 16 for supplying a catalyst metal 15 to the fluidized-bed reaction part 12, a freeboard part 17 having a space in which the fluidizing material 11 in the fluidized-bed reaction part 12 is scattered and dropped, a fluidizing gas supply means 19 for supplying a fluidizing gas 18 to the fluidized-bed reaction part 12 and fluidizing the fluidizing material 11 in the inside, a heating means 20 for heating the fluidized-bed reaction part 12, a pressure application means 21 for pressurizing the fluidized-bed reaction part 12, a recovery line 23 for recovering the carbon nanofiber 22 and the fluidizing material 11 scattered from the freeboard part 17 and a separation means 24 for separating the carbon nanofiber 22 from the fluidizing material 11 recovered by the recovery line 23. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流動層方式によるカーボンナノファイバーの製造方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カーボンナノチューブは、黒鉛（グラファイト）シートが円筒状に閉じた構造を有するチューブ状の炭素多面体である。このカーボンナノチューブには、黒鉛シートが円筒状に閉じた多層構造を有する多層ナノチューブと、黒鉛シートが円筒状に閉じた単層構造を有する単層ナノチューブとがある。
【０００３】
一方の多層ナノチューブは、１９９１年に飯島により発見された。すなわち、アーク放電法の陰極に堆積した炭素の塊の中に、多層ナノチューブが存在することが発見された。その後、多層ナノチューブの研究が積極的になされ、近年は多層ナノチューブを多量に合成できるまでにもなった。
【０００４】
これに対して、単層ナノチューブは概ね０．４〜１００ナノメータ（ｎｍ）程度の内径を有しており、その合成は、１９９３年に飯島とＩＢＭのグループにより同時に報告された。単層ナノチューブの電子状態は理論的に予測されており、ラセンの巻き方により電子物性が金属的性質から半導体的性質まで変化すると考えられている。従って、このような単層ナノチューブは、未来の電子材料として有望視されている。
【０００５】
単層ナノチューブのその他の用途としては、ナノエレクトロニクス材料、電界電子放出エミッタ、高指向性放射源、軟Ｘ線源、一次元伝導材、高熱伝導材、水素貯蔵材等が考えられている。また、表面の官能基化、金属被覆、異物質内包により、単層ナノチューブの用途はさらに広がると考えられている。
【０００６】
従来、上述した単層ナノチューブは、鉄、コバルト、ニッケル、ランタン等の金属を陽極の炭素棒に混入し、アーク放電を行うことにより製造されている。しかし、この製造方法では、生成物中に、単層ナノチューブの他、多層ナノチューブ、黒鉛、アモルファスカーボンが混在し、収率が低いだけでなく、単層ナノチューブの糸径・糸長にもばらつきがあり、糸径・糸長の比較的揃った単層ナノチューブを高収率で製造することは困難であった。
【０００７】
なお、カーボンナノチューブの製造方法としては、上述したアーク法の他、気相熱分解法、レーザー昇華法、凝縮相の電解法などが提案されている。
【０００８】
ところで、これらの製造方法はいずれも実験室レベルの製造方法であり、特に炭素材料の収率が低い、という問題がある。
【０００９】
また、上述した方法では、連続して製造することがができないなど、安定した大量生産を行うことは困難であった。
【００１０】
一方、近年ナノ単位の炭素材料（いわゆるカーボンナノファイバー）は多方面において、その有用性が嘱望され、工業的な大量製造できることが望まれている。
【００１１】
そこで、カーボンナノファイバーを大量製造の方法として、流動材を用いた流動層反応手段による製造方法が提案されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、流動層反応手段を用いてカーボンナノファイバーを製造する場合には、流動層反応手段から飛散するガス及び飛散粒子が回収ライン内において、未反応原料等と共に付着等が生じ、カーボンナノファイバーの回収効率が低いという問題がある。
【００１３】
本発明は、上記の事情に鑑み、カーボンナノファイバーの回収効率が高いカーボンナノファイバーの製造方法及び装置を提供をすることを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する第１の発明は、流動層反応手段に炭素原料と触媒金属成分と流動ガスとを供給し、流動材を用いたカーボンナノファイバを製造するカーボンナノファイバーの方法であって、
流動層反応手段内を加圧させつつカーボンナノファイバーを製造することを特徴とするカーボンナノファイバーの製造方法にある。
【００１５】
第２の発明は、第１の発明において、
上記加圧条件が０．５ＭＰａ以上であることを特徴とするカーボンナノファイバーの製造方法にある。
【００１６】
第３の発明は、第１又は２の発明において、
上記流動層反応手段で製造した流動材に付着した触媒金属成分から成長したカーボンナノファイバー、又は炉壁に付着した触媒金属成分から成長したカーボンナノファイバーに対し、ＣＯを供給し、加熱反応により金属カルボニルを生成させ、触媒金属成分を消失させ、カーボンナノファイバーを単離精製させることを特徴とするカーボンナノファイバーの製造方法にある。
【００１７】
第４の発明は、内部に流動材を充填した流動層反応部と、
炭素原料を上記流動層反応部内に供給する原料供給手段と、
触媒金属を上記流動層反応部内に供給する触媒供給手段と、
上記流動層反応部に導入し、内部の流動材を流動させる流動ガスを供給する流動ガス供給手段と、
上記流動層反応部を加熱する加熱手段と、
上記流動層反応部を加圧する加圧手段とを具備することを特徴とするカーボンナノファイバーの製造装置にある。
【００１８】
第５の発明は、第４の発明において、
上記加圧条件が０．５ＭＰａ以上であることを特徴とするカーボンナノファイバーの製造装置にある。
【００１９】
第６の発明は、第４の発明において、
上記流動層反応部内にＣＯを供給するＣＯ供給手段を具備する特徴とするカーボンナノファイバーの製造装置にある。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明によるカーボンナノファイバーの製造方法の実施の形態を以下に説明するが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【００２１】
［第１の実施の形態］
図１にカーボンナノファイバーを製造する装置の一例を示す。
図１に示すように、カーボンナノファイバーの製造装置は、内部に流動材１１を充填した流動層反応部１２と、炭素原料１３を上記流動層反応部１２内に供給する原料供給手段１４と、触媒金属１５を上記流動層反応部１２内に供給する触媒供給手段１６と、上記流動層反応部１２内の流動材１１が飛散及び流下する空間を有するフリーボード部１７と、上記流動層反応部１２に導入し、内部の流動材１１を流動させる流動ガス１８を供給する流動ガス供給手段１９と、流動層反応部１２を加熱する加熱手段２０と、上記流動層反応部１２内を加圧する加圧手段２１と、該フリーボード部１７から飛散されたカーボンナノファイバー２２及び流動材１１を回収する回収ライン２３と、回収ライン２３で回収された流動材１１とカーボンナノファイバー２２とを分離する分離手段２４とを具備するものである。
図１において、符号２７はカーボンナノファイバーを精製する精製手段、２７、２８は調圧弁、２９は気化器を各々図示する。
【００２２】
上記加圧手段２１としては、例えば液化窒素を挙げることができ、気化器２９により、流動材供給手段２６、原料供給手段１４、流動材ガス供給手段１９及び触媒供給手段１６を加圧している。
加圧条件としては、０．５ＭＰａ以上、より好ましくは２ＭＰａとするのが好ましい。
【００２３】
また、上限としては、３ＭＰａとするのがよい。
これは、０．５ＭＰａ以上とすることで、高速反応速度となる結果、反応効率が向上することができる。また、加圧条件により、カーボンナノファイバーの析出条件を制御することができる。
なお、３ＭＰａを超える場合には、装置及び周辺機器の耐圧基準が高くなり、製造単価が高くなるので、好ましくない。
【００２４】
上記流動層反応部１２の流動床反応形式には気泡型流動層型と噴流型流動層型とがあるが、本発明ではいずれのものを用いてもよい。
本実施の形態では、流動層反応部１２とフリーボード部１７とから流動層反応器２５を構成している。
また、フリーボード部１７は、流動層反応部１２よりもその流路断面積の大きいものが好ましい。
【００２５】
上記炭素材料供給手段１４より供給される炭素原料１３は、炭素を含有する化合物であれば、いずれのものでもよく、例えばＣＯ、ＣＯ_２の他、メタン，エタン，プロパン及びヘキサンなどのアルカン類、エチレン，プロピレン及びアセチレン等の不飽和有機化合物、ベンゼン、トルエン等の芳香族化合物、ポリエチレン、ポリプロピレン等の高分子材料、又は石油や石炭（石炭転換ガスを含む）等を挙げることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
また、Ｃ、Ｈの他にＳ成分やＣｌ成分を含有する有機化合物を用いるようにしてもよい。
【００２６】
この炭素原料１３は、流動層反応部１２内にガス状態で供給し、流動材１１による攪拌により均一な反応が行われ、カーボンナノファイバを成長させている。この際、所定の流動条件となるように、別途流動ガスとしてガス供給手段２０により不活性ガスを流動層反応部１７内に導入している。
【００２７】
上記触媒金属１５としては、例えば鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）に代表される遷移金属を単独またはこれら金属からなる合金を挙げることができる。
上記合金としては、例えばＣｏ−Ｍｏ系の触媒金属成分を挙げることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２８】
そして、上記触媒金属１５を用い、４００℃から１２００℃の温度範囲でベンゼン等の炭素原料を、水素分圧０％乃至９０％の混合ガス中で一定時間触媒に接触することによってカーボンファイバを合成している。
【００２９】
上記流動材１１の粒度は特に限定されるものではないが、例えば０．０２〜２０ｍｍの範囲のものを用いることができる。
この流動材としては、公知のケイ砂、アルミナ、シリカ、アルミノシリート、ゼオライト等の酸化物粒子等を挙げることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３０】
上記分離手段２４としてサイクロン以外には、例えばバグフィルタ、セラミックフィルタ、篩等の公知の分離手段を用いることができる。
【００３１】
また、分離手段２４で分離されたカーボンナノファイバー２２は精製手段２７により、製品２８として回収するようにしている。
上記精製手段としては、バグフィルタ等の公知の濾過手段を用いることができる。
【００３２】
そして、流動層反応部１２内を加圧条件とすることで、反応効率を向上させることができる。
【００３３】
［第２の実施の形態］
図２にカーボンナノファイバーを製造する装置の一例を示す。
図２に示すように、カーボンナノファイバーの製造装置は、図１の装置において、上記流動層反応部１２内にＣＯを供給するＣＯ供給手段５１を設けたものである。
【００３４】
上記得られたカーボンナノファイバー２２はそれ単独で存在する場合には、精製が必要とはならないが、流動材や反応部１２の壁面に付着する場合があるので、反応終了した後に、引き続き加圧手段２１により加圧を続け、ＣＯ供給手段３１からＣＯを供給することで、図３及び図４に示すように、触媒金属１５をＦｅ（ＣＯ）_５として消失させ、カーボンナノファイバ２２を精製している。
このような状態としてから分離手段で分離し、カーボンナノファイバと流動材とを分離させ、そのままカーボンナノファイバー２２が回収される。
【００３５】
上記精製条件は、少なくとも蒸気圧が０．０１ＭＰａ（０．１気圧）以上の温度となるように温度制御するようにしている。
例えば温度Ｆｅ（ＣＯ）_５の沸点（１０２．５℃）に温度制御すればよく、望ましくは沸点以上に保つことが望ましい。
【００３６】
そのときの加圧条件は０．０１〜２．５ＭＰａ（０．１〜２５気圧）の範囲とするのが好ましい。
【００３７】
これにより、触媒金属成分が消失するので、流動材は再利用することができると共に、得られたカーボンナノファイバーは金属触媒が付着するものではないので、純度が高いものを得ることができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、上記流動層反応部内を加圧することで、高速反応速度となる結果、反応効率が向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態にかかるカーボンナノファイバーの製造装置の概略を示す図である。
【図２】第２の実施の形態にかかるカーボンナノファイバーの製造装置の概略を示す図である。
【図３】カーボンナノファイバーの精製過程の概略を示す図である。
【図４】カーボンナノファイバーの精製の概要を示す図である。
【符号の説明】
１１　流動材
１２　流動層反応部
１３　炭素原料
１４　原料供給手段
１５　触媒金属
１６　触媒供給手段
１７　フリーボード部
１８　流動ガス
１９　流動ガス供給手段
２０　加熱手段
２２　カーボンナノファイバー
２３　回収ライン
２４　分離手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for producing carbon nanofibers by a fluidized bed method.
[0002]
[Prior art]
A carbon nanotube is a tubular carbon polyhedron having a structure in which a graphite sheet is closed in a cylindrical shape. The carbon nanotubes include a multi-walled nanotube having a multilayer structure in which a graphite sheet is closed in a cylindrical shape, and a single-walled nanotube having a single-layer structure in which a graphite sheet is closed in a cylindrical shape.
[0003]
One multi-walled nanotube was discovered by Iijima in 1991. That is, it was discovered that multi-walled nanotubes were present in the mass of carbon deposited on the cathode of the arc discharge method. After that, research on multi-walled nanotubes was actively carried out, and in recent years, multi-walled nanotubes can be synthesized in large quantities.
[0004]
In contrast, single-walled nanotubes have an inner diameter of about 0.4 to 100 nanometers (nm), and their synthesis was reported simultaneously by Iijima and IBM in 1993. The electronic state of single-walled nanotubes has been predicted theoretically, and it is believed that the electronic properties change from metallic to semiconducting properties depending on how the spiral is wound. Therefore, such single-walled nanotubes are promising as future electronic materials.
[0005]
Other applications of single-walled nanotubes include nanoelectronics materials, field emission emitters, highly directional radiation sources, soft X-ray sources, one-dimensional conductive materials, high thermal conductive materials, hydrogen storage materials, and the like. Further, it is considered that the use of single-walled nanotubes is further expanded by functionalization of the surface, metal coating, and inclusion of foreign substances.
[0006]
Conventionally, the above-described single-walled nanotubes have been manufactured by mixing metals such as iron, cobalt, nickel and lanthanum into a carbon rod of an anode and performing arc discharge. However, in this production method, in addition to single-walled nanotubes, multi-walled nanotubes, graphite, and amorphous carbon are mixed in the product. Therefore, it was difficult to produce single-wall nanotubes having a relatively uniform yarn diameter and length in a high yield.
[0007]
As a method for producing carbon nanotubes, in addition to the above-described arc method, a vapor phase pyrolysis method, a laser sublimation method, a condensed phase electrolysis method, and the like have been proposed.
[0008]
By the way, all of these production methods are laboratory-level production methods, and have a problem that the yield of carbon material is particularly low.
[0009]
Further, it has been difficult to carry out stable mass production, for example, because the above-mentioned method cannot be manufactured continuously.
[0010]
On the other hand, in recent years, the usefulness of nano-unit carbon materials (so-called carbon nanofibers) has been demanded in various fields, and it is desired that they can be mass-produced industrially.
[0011]
Therefore, as a method for mass production of carbon nanofibers, a production method using a fluidized bed reaction means using a fluid material has been proposed.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, when producing carbon nanofibers using the fluidized bed reaction means, the gas and the scattered particles scattered from the fluidized bed reaction means adhere to the unreacted raw materials and the like in the recovery line, and the carbon nanofibers are produced. There is a problem that the collection efficiency is low.
[0013]
In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a method and an apparatus for producing carbon nanofibers with high carbon nanofiber recovery efficiency.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
A first invention for solving the above-mentioned problem is a carbon nanofiber method for producing a carbon nanofiber using a fluid material by supplying a carbon material, a catalytic metal component and a fluid gas to a fluidized bed reaction means,
A carbon nanofiber production method characterized by producing carbon nanofibers while pressurizing the inside of a fluidized bed reaction means.
[0015]
In a second aspect, in the first aspect,
In the method for producing carbon nanofibers, the pressure condition is 0.5 MPa or more.
[0016]
A third invention is a method according to the first or second invention,
CO is supplied to the carbon nanofibers grown from the catalytic metal component attached to the fluidized material produced by the fluidized bed reaction means or the carbon nanofibers grown from the catalytic metal component attached to the furnace wall. A method for producing a carbon nanofiber characterized by generating carbonyl, eliminating a catalytic metal component, and isolating and purifying the carbon nanofiber.
[0017]
A fourth invention is a fluidized bed reaction section filled with a fluidized material inside,
A raw material supply means for supplying a carbon raw material into the fluidized bed reaction section,
Catalyst supply means for supplying catalyst metal into the fluidized bed reaction section,
Fluid gas supply means for supplying a fluid gas introduced into the fluidized bed reaction section and fluidizing the fluid material therein,
Heating means for heating the fluidized bed reaction section,
And a pressurizing means for pressurizing the fluidized bed reaction section.
[0018]
According to a fifth aspect, in the fourth aspect,
The apparatus for producing carbon nanofibers is characterized in that the pressurizing condition is 0.5 MPa or more.
[0019]
According to a sixth aspect, in the fourth aspect,
An apparatus for producing carbon nanofibers, comprising a CO supply means for supplying CO into the fluidized bed reaction section.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of a method for producing a carbon nanofiber according to the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these embodiments.
[0021]
[First Embodiment]
FIG. 1 shows an example of an apparatus for producing carbon nanofibers.
As shown in FIG. 1, the apparatus for producing carbon nanofibers includes a fluidized bed reactor 12 filled with a fluidized material 11, a raw material supply unit 14 for supplying a carbon raw material 13 into the fluidized bed reactor 12, A catalyst supply means 16 for supplying the catalyst metal 15 into the fluidized bed reaction section 12, a freeboard section 17 having a space in which the fluidized material 11 in the fluidized bed reaction section 12 scatters and flows down; A fluidized gas supply means 19 for supplying a fluidized gas 18 for flowing the fluidized material 11 therein, a heating means 20 for heating the fluidized bed reactor 12, and a pressurizing means for pressurizing the fluidized bed reactor 12. Pressure means 21, a recovery line 23 for recovering the carbon nanofibers 22 and the fluid 11 scattered from the free board section 17, and the fluid 11 and the carbon nanofiber recovered in the recovery line 23. Those having a separating means 24 that separates the Iba 22.
In FIG. 1, reference numeral 27 denotes a purifying means for purifying carbon nanofibers, 27 and 28 denote pressure regulating valves, and 29 denotes a vaporizer.
[0022]
The pressurizing unit 21 may be, for example, liquefied nitrogen. The vaporizer 29 pressurizes the fluidized material supply unit 26, the raw material supply unit 14, the fluidized material gas supply unit 19, and the catalyst supply unit 16.
The pressure condition is preferably 0.5 MPa or more, more preferably 2 MPa.
[0023]
The upper limit is preferably 3 MPa.
By setting the pressure to 0.5 MPa or more, a high reaction rate is obtained, so that the reaction efficiency can be improved. In addition, the deposition conditions of the carbon nanofibers can be controlled by the pressure conditions.
If the pressure exceeds 3 MPa, the withstand voltage standards of the apparatus and the peripheral equipment become high, and the manufacturing unit price becomes high.
[0024]
The fluidized bed reaction mode of the fluidized bed reaction section 12 includes a bubble type fluidized bed type and a spouted fluidized bed type, but any of them may be used in the present invention.
In the present embodiment, the fluidized bed reactor 25 and the freeboard unit 17 constitute a fluidized bed reactor 25.
The freeboard section 17 preferably has a larger flow path cross-sectional area than the fluidized bed reaction section 12.
[0025]
The carbon raw material 13 supplied from the carbon material supply means 14 may be any compound as long as it is a compound containing carbon. For example, in addition to CO and CO ₂ , alkanes such as methane, ethane, propane, and hexane; Examples include unsaturated organic compounds such as ethylene, propylene and acetylene, aromatic compounds such as benzene and toluene, polymer materials such as polyethylene and polypropylene, and petroleum and coal (including coal conversion gas). The invention is not limited to these.
Further, an organic compound containing an S component or a Cl component in addition to C and H may be used.
[0026]
The carbon raw material 13 is supplied in a gaseous state into the fluidized bed reaction section 12, and a uniform reaction is performed by stirring with the fluidized material 11, thereby growing carbon nanofibers. At this time, an inert gas is separately introduced into the fluidized bed reaction section 17 by the gas supply means 20 as a fluidized gas so as to satisfy predetermined fluidized conditions.
[0027]
Examples of the catalyst metal 15 include transition metals represented by iron (Fe), cobalt (Co), and nickel (Ni) alone or alloys of these metals.
Examples of the alloy include Co-Mo based catalyst metal components, but the present invention is not limited to these.
[0028]
Then, using the catalyst metal 15, a carbon material such as benzene is brought into contact with the catalyst in a mixed gas having a hydrogen partial pressure of 0% to 90% in a temperature range of 400 ° C. to 1200 ° C. for a certain period of time to synthesize a carbon fiber. are doing.
[0029]
The particle size of the fluid material 11 is not particularly limited, but for example, a particle size in the range of 0.02 to 20 mm can be used.
Examples of the fluid material include known oxide particles such as silica sand, alumina, silica, aluminosilicate, and zeolite, but the present invention is not limited thereto.
[0030]
In addition to the cyclone, a known separating means such as a bag filter, a ceramic filter, a sieve, or the like can be used as the separating means 24.
[0031]
Further, the carbon nanofibers 22 separated by the separation means 24 are collected as products 28 by the purification means 27.
Known filtration means such as a bag filter can be used as the purification means.
[0032]
By setting the inside of the fluidized bed reaction section 12 under pressurized conditions, the reaction efficiency can be improved.
[0033]
[Second embodiment]
FIG. 2 shows an example of an apparatus for producing carbon nanofibers.
As shown in FIG. 2, the carbon nanofiber manufacturing apparatus is the same as the apparatus shown in FIG. 1 except that a CO supply means 51 for supplying CO into the fluidized bed reaction section 12 is provided.
[0034]
When the obtained carbon nanofibers 22 are present alone, they do not need to be purified, but they may adhere to the fluidized material or the wall surface of the reaction part 12. By continuing the pressurization by the means 21 and supplying CO from the CO supply means 31, as shown in FIGS. 3 and 4, the catalyst metal 15 is eliminated as Fe (CO) ₅ and the carbon nanofiber 22 is purified. ing.
From such a state, the carbon nanofibers are separated by the separation means to separate the carbon nanofibers from the fluid material, and the carbon nanofibers 22 are recovered as they are.
[0035]
The refining conditions are controlled so that the vapor pressure is at least 0.01 MPa (0.1 atm) or more.
For example, the temperature may be controlled to the boiling point of Fe (CO) ₅ (102.5 ° C.), and it is desirable to keep the temperature at or above the boiling point.
[0036]
The pressurizing condition at this time is preferably in the range of 0.01 to 2.5 MPa (0.1 to 25 atm).
[0037]
As a result, the catalytic metal component disappears, so that the fluidized material can be reused, and the obtained carbon nanofiber does not adhere to the metal catalyst, so that a high-purity carbon nanofiber can be obtained.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by pressurizing the inside of the fluidized bed reaction section, a high reaction speed is achieved, and as a result, the reaction efficiency can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view schematically showing a carbon nanofiber manufacturing apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a carbon nanofiber manufacturing apparatus according to a second embodiment.
FIG. 3 is a view schematically showing a purification process of a carbon nanofiber.
FIG. 4 is a diagram showing an outline of purification of carbon nanofibers.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 11 fluidized material 12 fluidized bed reaction section 13 carbon raw material 14 raw material supply means 15 catalyst metal 16 catalyst supply means 17 free board section 18 flowing gas 19 flowing gas supply means 20 heating means 22 carbon nanofibers 23 recovery line 24 separation means

Claims (6)

流動層反応手段に炭素原料と触媒金属成分と流動ガスとを供給し、流動材を用いたカーボンナノファイバを製造するカーボンナノファイバーの方法であって、
流動層反応手段内を加圧させつつカーボンナノファイバーを製造することを特徴とするカーボンナノファイバーの製造方法。A carbon nanofiber method for producing a carbon nanofiber using a fluidized material by supplying a carbon material, a catalytic metal component, and a fluid gas to a fluidized bed reaction means,
A method for producing carbon nanofibers, comprising producing carbon nanofibers while pressurizing the inside of a fluidized bed reaction means. 請求項１において、
上記加圧条件が０．５ＭＰａ以上であることを特徴とするカーボンナノファイバーの製造方法。In claim 1,
A method for producing carbon nanofibers, wherein the pressure condition is 0.5 MPa or more. 請求項１又は２において、
上記流動層反応手段で製造した流動材に付着した触媒金属成分から成長したカーボンナノファイバー、又は炉壁に付着した触媒金属成分から成長したカーボンナノファイバーに対し、ＣＯを供給し、加熱反応により金属カルボニルを生成させ、触媒金属成分を消失させ、カーボンナノファイバーを単離精製させることを特徴とするカーボンナノファイバーの製造方法。In claim 1 or 2,
CO is supplied to the carbon nanofibers grown from the catalytic metal component attached to the fluidized material produced by the fluidized bed reaction means or the carbon nanofibers grown from the catalytic metal component attached to the furnace wall. A method for producing carbon nanofibers, comprising generating carbonyl, eliminating catalytic metal components, and isolating and purifying carbon nanofibers. 内部に流動材を充填した流動層反応部と、
炭素原料を上記流動層反応部内に供給する原料供給手段と、
触媒金属を上記流動層反応部内に供給する触媒供給手段と、
上記流動層反応部に導入し、内部の流動材を流動させる流動ガスを供給する流動ガス供給手段と、
上記流動層反応部を加熱する加熱手段と、
上記流動層反応部を加圧する加圧手段とを具備することを特徴とするカーボンナノファイバーの製造装置。A fluidized bed reaction section filled with fluidized material inside,
A raw material supply means for supplying a carbon raw material into the fluidized bed reaction section,
Catalyst supply means for supplying catalyst metal into the fluidized bed reaction section,
Fluid gas supply means for supplying a fluid gas introduced into the fluidized bed reaction section and fluidizing the fluid material therein,
Heating means for heating the fluidized bed reaction section,
And a pressurizing means for pressurizing the fluidized bed reaction section. 請求項４において、
上記加圧条件が０．５ＭＰａ以上であることを特徴とするカーボンナノファイバーの製造装置。In claim 4,
An apparatus for producing carbon nanofibers, wherein the pressurizing condition is 0.5 MPa or more. 請求項４において、
上記流動層反応部内にＣＯを供給するＣＯ供給手段を具備する特徴とするカーボンナノファイバーの製造装置。In claim 4,
An apparatus for producing carbon nanofibers, comprising: a CO supply means for supplying CO into the fluidized bed reaction section.

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