JP2012056775A

JP2012056775A - Apparatus and method for producing nanocarbon material

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Publication number: JP2012056775A
Application number: JP2010198247A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Sugiyama; 友章杉山; Atsushi Tanaka; 田中　　敦; Toshihiko Setoguchi; 稔彦瀬戸口; Akihiro Sawada; 明宏沢田; Hideaki Hashimoto; 秀昭橋本
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2010-09-03
Filing date: 2010-09-03
Publication date: 2012-03-22

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus and a method for producing a nanocarbon material with which the nanocarbon material with high purity is efficiently produced.SOLUTION: The apparatus for producing the nanocarbon material includes: a fluidized layer reaction part 12a filled with a fluidized catalyst 11; a raw material feeding device 14 feeding a carbon raw material (CH) 13 which is a carbon source into the fluidized layer reaction part 12a; a fluidized catalyst feeding apparatus 15 feeding the fluidized catalyst 11 into the fluidized layer reaction part 12a; a freeboard part 12b having a space in which the fluidized catalyst 11 being a fluidized material in the fluidized layer reaction part 12a, is scattered and flows downward; a fluidizing gas feeder 17 feeding a fluidizing gas 16 which is introduced into the fluidized layer reaction part 12a, and makes the internal fluidized catalyst 11 flow; a heating part 12c heating the fluidized layer reaction part 12a; an exhaust gas processing device 18 processing an exhaust gas 18a discharged from the freeboard part 12b; and a recovery apparatus 21 extracting and recovering the nanocarbon material 19A with the catalyst attached thereto from the fluidized layer reaction part 12a via a recovery line 20.

Description

本発明は、純度の高いナノカーボン材料を製造することができるナノカーボン材料製造装置及び方法に関する。 The present invention relates to a nanocarbon material manufacturing apparatus and method capable of manufacturing a nanocarbon material with high purity.

従来、カーボンナノチューブや、カーボンナノファイバ等のナノカーボン材料は、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の製造方法が種々提案されている（特許文献１乃至３）。 Conventionally, various manufacturing methods such as a vapor phase pyrolysis method, a laser sublimation method, and a condensed phase electrolysis method have been proposed for nanocarbon materials such as carbon nanotubes and carbon nanofibers in addition to the arc method (Patent Document 1). Thru 3).

これに対し、本出願人は、大量にナノカーボン材料を製造する方法として、流動層反応方法によるナノ単位のカーボン材料の製造を先に提案した（特許文献４）。 On the other hand, the present applicant has previously proposed the production of nano-unit carbon materials by a fluidized bed reaction method as a method for producing nano-carbon materials in large quantities (Patent Document 4).

この流動層反応方法によるナノカーボン材料の製造においては、流動材と触媒とを兼用してなる流動触媒は一次粒子を造粒して粗粒化した二次粒子を用いることで、気泡上昇型の流動層反応機を形成し、触媒粒子の反応時間を十分に取るようにしている。そして、流動層反応装置で得られた触媒付ナノカーボン材料は、その製造の際に使用した触媒を分離除去するために、酸により洗浄除去するようにしている。
この触媒付ナノカーボン材料の洗浄過程の一例を図５に示す。 In the production of nanocarbon materials by this fluidized bed reaction method, the fluidized catalyst that combines the fluidized material and the catalyst uses secondary particles obtained by granulating primary particles and coarsening them, thereby increasing the bubbles. A fluidized bed reactor is formed to allow sufficient reaction time for the catalyst particles. The catalyst-attached nanocarbon material obtained in the fluidized bed reactor is washed and removed with an acid in order to separate and remove the catalyst used in the production.
An example of the cleaning process of the nanocarbon material with catalyst is shown in FIG.

図８に示すように、流動触媒からナノカーボン材料が成長した触媒付ナノカーボン材料１０６は、例えば塩酸等の酸１１０を用いた酸処理によって、触媒を溶解し、濾過処理をした後、精製ナノカーボン材料１１１を得ている。 As shown in FIG. 8, the nanocarbon material with catalyst 106 in which the nanocarbon material is grown from the fluidized catalyst is dissolved in the catalyst by acid treatment using an acid 110 such as hydrochloric acid, filtered, and then purified. A carbon material 111 is obtained.

図９は、流動触媒に成長したナノカーボン材料の模式図である。図６に示すように、流動触媒１０３は、担体（例えばＭｇＯ）１０１に担持された活性成分（Ｆｅ）１０２から構成されており、流動層反応装置においては、ナノカーボン材料の成長の触媒機能として作用すると共に、流動材としての機能を発揮している。 FIG. 9 is a schematic view of a nanocarbon material grown on a fluid catalyst. As shown in FIG. 6, the fluidized catalyst 103 is composed of an active component (Fe) 102 supported on a carrier (for example, MgO) 101. In the fluidized bed reactor, as a catalytic function for the growth of nanocarbon materials. In addition to acting, it functions as a fluid material.

図１０及び図１１は、流動触媒の活性成分からナノカーボン材料が成長する様子を示す模式図である。
図１０に示すように、流動層反応器内では流動触媒１０３は例えばメタン等の炭素原料の供給により、担体１０１に担持された活性成分１０２からナノカーボン材料１０５が成長することとなる。
その後、流動層反応器から分離されたナノカーボン材料は、酸処理工程において、担体と活性成分とが溶解され、消失させて、精製ナノカーボン材料としている。 10 and 11 are schematic views showing a state in which the nanocarbon material grows from the active component of the fluid catalyst.
As shown in FIG. 10, in the fluidized bed reactor, the nanocarbon material 105 grows from the active component 102 supported by the carrier 101 in the fluidized catalyst 103 by supplying a carbon raw material such as methane.
Thereafter, the nanocarbon material separated from the fluidized bed reactor is dissolved in the carrier and the active component in the acid treatment step and disappears to obtain a purified nanocarbon material.

特許第３１００９６２号公報Japanese Patent No. 3100962 特公表２００１−５２０６１５号公報Japanese Patent Publication No. 2001-520615 特開２００１−１３９３１７号公報JP 2001-139317 A 特開２００４−７６１９７号公報JP 2004-76197 A

ところで、図１１に示すように、酸処理工程の際において、活性金属１０２がナノカーボン材料の末端に残存すると、精製物野中にその活性金属１０２が不純物として残存することとなり、ナノカーボン材料の純度が低下する、という問題がある。 By the way, as shown in FIG. 11, when the active metal 102 remains at the end of the nanocarbon material in the acid treatment step, the active metal 102 remains as an impurity in the purified product field, and the purity of the nanocarbon material. There is a problem that decreases.

図１２は、活性成分の周囲にアモルファスカーボンが成長している様子を示す模式図である。図１２に示すように、炭素減少（メタン：ＣＨ₄）は、活性金属１０２の触媒作用により、ナノカーボン材料１０５を成長させているが、その成長の際に、ナノカーボン材料の末端部分の活性金属１０２の周囲をアモルファスカーボン１０７が発生し、活性金属１０２の全体を被覆する場合がある。 FIG. 12 is a schematic view showing a state in which amorphous carbon is growing around the active component. As shown in FIG. 12, the carbon reduction (methane: CH ₄ ) causes the nanocarbon material 105 to grow by the catalytic action of the active metal 102, and during the growth, the activity of the terminal portion of the nanocarbon material is increased. In some cases, amorphous carbon 107 is generated around the metal 102 and covers the entire active metal 102.

このようなアモルファスカーボン１０７が存在すると、酸処理工程において、アモルファスカーボンを十分溶解させることができずに、ナノカーボン材料の末端にアモルファスカーボンに被覆された活性金属が残留し、純度の低下を招くこととなる。 When such amorphous carbon 107 is present, the amorphous carbon cannot be sufficiently dissolved in the acid treatment step, and the active metal covered with the amorphous carbon remains at the end of the nanocarbon material, resulting in a decrease in purity. It will be.

また、近年炭素材料の種々の用途が拡大しているので、純度の高いナノカーボン材料はその適用の幅が広がるので、大量にしかも純度が高いナノカーボン材料を効率よく製造することができる製造方法及び装置の出現が望まれている。 In addition, since various uses of carbon materials have been expanded in recent years, the range of applications of high-purity nanocarbon materials is widened. Therefore, a production method that can efficiently produce a large amount of high-purity nanocarbon materials. And the advent of devices is desired.

本発明は、上記問題に鑑み、純度が高いナノカーボン材料を効率よく製造することができるナノカーボン材料製造装置及び方法を提供することを課題とする。 This invention makes it a subject to provide the nanocarbon material manufacturing apparatus and method which can manufacture nanocarbon material with high purity efficiently in view of the said problem.

上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、触媒とナノカーボン材料製造用原料とを供給して、ナノカーボン材料を製造するナノカーボン材料製造部と、該ナノカーボン材料製造装置で製造された触媒付ナノカーボン材料を回収する回収部と、を具備してなり、該回収部に酸素を導入し、触媒付ナノカーボン材料の接触端部を部分燃焼させることを特徴とするナノカーボン材料製造装置にある。 A first invention of the present invention for solving the above-mentioned problems is a nanocarbon material manufacturing unit that supplies a catalyst and a raw material for manufacturing a nanocarbon material to manufacture a nanocarbon material, and the nanocarbon material manufacturing apparatus. And a recovery unit that recovers the catalyst-coated nanocarbon material produced in step (b), wherein oxygen is introduced into the recovery unit and the contact end of the catalyst-coated nanocarbon material is partially burned. It is in the carbon material manufacturing equipment.

第２の発明は、第１の発明において、前記酸素の供給を回収装置内の温度が２００〜５００℃となってから導入することを特徴とするナノカーボン材料製造装置にある。 According to a second invention, there is provided the nanocarbon material manufacturing apparatus according to the first invention, wherein the supply of oxygen is introduced after the temperature in the recovery device becomes 200 to 500 ° C.

第３の発明は、触媒とナノカーボン材料製造用原料とからナノカーボン材料を製造し、得られた触媒付ナノカーボン材料を不活性雰囲気で回収し、その後酸素を導入し、触媒付ナノカーボン材料の接触端部を部分燃焼させることを特徴とするナノカーボン材料製造方法にある。 3rd invention manufactures nanocarbon material from a catalyst and the raw material for nanocarbon material manufacture, collect | recovers the obtained nanocarbon material with a catalyst in inert atmosphere, oxygen is introduce | transduced after that, carbon nanomaterial with catalyst In the method for producing a nanocarbon material, the contact end portion of the substrate is partially burned.

第４の発明は、第３の発明において、前記部分燃焼する際、温度が２００〜５００℃となってから酸素を導入することを特徴とするナノカーボン材料製造方法にある。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the method for producing a nanocarbon material according to the third aspect, wherein oxygen is introduced after the temperature reaches 200 to 500 ° C. during the partial combustion.

第５の発明は、流動層反応器を用いてナノカーボン材料を製造する方法であって、前記流動層反応器に流動触媒を供給する工程と、前記流動触媒を加熱する工程と、前記流動層反応器に炭素原料を供給することで流動触媒を流動させながら触媒上にナノカーボン材料を成長させる工程と、前記流動触媒を所定の温度まで徐冷させる工程において、徐冷された前記流動触媒に空気または酸素を供給することで触媒付ナノカーボン材料の接触端部を部分燃焼させながら流動させることを特徴とするナノカーボン材料製造方法にある。 A fifth invention is a method for producing a nanocarbon material using a fluidized bed reactor, the step of supplying a fluidized catalyst to the fluidized bed reactor, the step of heating the fluidized catalyst, and the fluidized bed In the step of growing the nanocarbon material on the catalyst while flowing the fluid catalyst by supplying the carbon raw material to the reactor, and the step of gradually cooling the fluid catalyst to a predetermined temperature, The present invention provides a method for producing a nanocarbon material, characterized in that the contact end portion of the nanocarbon material with catalyst is flowed while being partially burned by supplying air or oxygen.

本発明によれば、排出された触媒付ナノカーボン材料が製造温度から所定温度以下に冷却されたことを確認した後、空気を供給し、末端部分を部分燃焼させ、担体に担持された活性金属から成長されているナノカーボン材料が成長した活性金属との接触端部を、部分燃焼させ、触媒とナノカーボン材料とを切り離す。これにより精製ナノカーボン材料の純度が向上する。 According to the present invention, after confirming that the discharged nanocarbon material with catalyst is cooled from the production temperature to a predetermined temperature or lower, air is supplied, the end portion is partially burned, and the active metal supported on the carrier The contact end with the active metal on which the nanocarbon material is grown is partially burned to separate the catalyst from the nanocarbon material. This improves the purity of the purified nanocarbon material.

図１は、実施例１に係るナノカーボン材料製造装置の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a nanocarbon material manufacturing apparatus according to a first embodiment. 図２は、実施例２に係るナノカーボン材料製造装置の概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of the nanocarbon material manufacturing apparatus according to the second embodiment. 図３は、ナノカーボン材料の燃料温度（低温）と燃焼割合との関係図を示す。FIG. 3 shows a relationship diagram between the fuel temperature (low temperature) of the nanocarbon material and the combustion rate. 図４は、ナノカーボン材料の燃料温度（高温）と燃焼割合との関係図を示す。FIG. 4 shows the relationship between the fuel temperature (high temperature) of the nanocarbon material and the combustion rate. 図５は、実施例３に係るナノカーボン材料製造システムの概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram of a nanocarbon material manufacturing system according to Example 3. 図６は、実施例３に係る活性成分の周辺に形成されるアモルファスカーボンの様子を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing the state of amorphous carbon formed around the active ingredient according to Example 3. 図７は、実施例４に係るナノカーボン材料製造システムの概略図である。FIG. 7 is a schematic diagram of a nanocarbon material production system according to Example 4. 図８は、触媒付ナノカーボン材料の洗浄過程の一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a cleaning process of the nanocarbon material with catalyst. 図９は、流動触媒に成長したナノカーボン材料の模式図である。FIG. 9 is a schematic view of a nanocarbon material grown on a fluid catalyst. 図１０は、流動触媒の活性成分からナノカーボン材料が成長する様子を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing how a nanocarbon material grows from the active component of a fluid catalyst. 図１１は、流動触媒の活性成分からナノカーボン材料が成長する様子を示す模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing a state in which the nanocarbon material grows from the active component of the fluid catalyst. 図１２は、従来技術に係る活性成分の周辺に形成されるアモルファスカーボンの様子を示す模式図である。FIG. 12 is a schematic diagram showing the state of amorphous carbon formed around the active ingredient according to the prior art.

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art or those that are substantially the same.

本発明による実施例に係るナノカーボン材料製造装置について、図面を参照して説明する。図１は、実施例１に係るナノカーボン材料製造装置の概略図である。
ここで、本実施例では、活性成分（鉄：Ｆｅ）を担持した担体（酸化マグネシウム：ＭｇＯ）からなる一次粒子を圧密した所定粒径の二次粒子のナノカーボン材料製造用触媒を、触媒作用と流動作用とを兼用とする流動触媒として用いている。
図１に示すように、本実施例にかかるナノカーボン材料製造装置１０は、内部に触媒と流動材とを兼用した流動触媒１１を充填した流動層反応部１２ａと、炭素源である炭素原料（ＣＨ₄）１３を前記流動層反応部１２ａ内に供給する原料供給装置１４と、流動触媒１１を前記流動層反応部１２ａ内に供給する流動触媒供給装置１５と、前記流動層反応部１２ａ内の流動材である流動触媒１１が飛散及び流下する空間を有するフリーボード部１２ｂと、前記流動層反応部１２ａに導入し、内部の流動触媒１１を流動させる流動ガス１６を供給する流動ガス供給装置１７と、流動層反応部１２ａを加熱する加熱部１２ｃと、該フリーボード部１２ｂから排出される排ガス１８ａを処理する排ガス処理装置１８と、前記流動層反応部１２ａから触媒付ナノカーボン材料１９Ａを回収ライン２０により抜出して回収する回収装置２１とを具備するものである。 An apparatus for producing a nanocarbon material according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a nanocarbon material manufacturing apparatus according to a first embodiment.
Here, in this example, a catalyst for producing a nano-carbon material of secondary particles having a predetermined particle size in which primary particles made of a carrier (magnesium oxide: MgO) supporting an active ingredient (iron: Fe) are consolidated is used as a catalyst. It is used as a fluidized catalyst that combines the fluid action.
As shown in FIG. 1, the nanocarbon material manufacturing apparatus 10 according to this example includes a fluidized bed reaction unit 12 a filled with a fluidized catalyst 11 that serves both as a catalyst and a fluidized material, and a carbon raw material (a carbon source) CH ₄ ) 13 is supplied to the fluidized bed reaction section 12a, the raw material supply apparatus 14 is supplied to the fluidized bed reaction section 12a, the fluidized catalyst supply apparatus 15 is supplied to the fluidized bed reaction section 12a, and the fluidized bed reaction section 12a is A free board part 12b having a space in which the fluid catalyst 11 as a fluid material scatters and flows down, and a fluid gas supply device 17 for supplying a fluid gas 16 introduced into the fluidized bed reaction part 12a and fluidizing the fluid catalyst 11 inside. A heating part 12c for heating the fluidized bed reaction part 12a, an exhaust gas treatment device 18 for treating the exhaust gas 18a discharged from the free board part 12b, and a contact from the fluidized bed reaction part 12a. It is intended to and a recovery device 21 for recovering the biasing nano-carbon material 19A and extracted by the recovery line 20.

本実施例では、ナノカーボン材料の回収装置２１は、図示しない真空ポンプと空気導入手段とを備えている。
そして、ナノカーボン材料製造装置１０でナノカーボン材料を製造した後、回収ライン２０を介して、触媒付ナノカーボン材料１９Ａを回収装置２１で回収後、２００〜５００℃になったことを確認したら、空気導入手段により空気（酸素）を導入し、ナノカーボン材料を部分燃焼させている。 In the present embodiment, the nanocarbon material recovery device 21 includes a vacuum pump and air introduction means (not shown).
Then, after producing the nanocarbon material with the nanocarbon material production apparatus 10, after confirming that the catalyst-equipped nanocarbon material 19 </ b> A is collected with the collection apparatus 21 via the collection line 20, the temperature becomes 200 to 500 ° C. Air (oxygen) is introduced by the air introduction means to partially burn the nanocarbon material.

この部分燃焼は、短時間で行い、ナノカーボン材料が成長した接触端部を部分燃焼させて、ナノカーボン材料と活性金属とを切り離すこととしている。
この結果、アモルファスカーボンにより被覆されている活性金属とナノカーボン材料とが分離されることとなる。 This partial combustion is performed in a short time, and the contact end portion where the nanocarbon material has grown is partially burned to separate the nanocarbon material from the active metal.
As a result, the active metal covered with the amorphous carbon and the nanocarbon material are separated.

図３及び図４にナノカーボン材料の燃料温度と燃焼割合との関係図を示す。
図３の場合には、低温（２００℃）で燃焼が開始するナノカーボン材料である。
図４の場合には、高温（４００℃）で燃焼が開始するナノカーボン材料である。
よって、ナノカーボン材料の製造条件により、燃焼性の異なるナノカーボン材料が得られるので、その燃焼性に適した温度条件に設定するのが好ましい。 3 and 4 are diagrams showing the relationship between the fuel temperature and the combustion rate of the nanocarbon material.
In the case of FIG. 3, the nanocarbon material starts to burn at a low temperature (200 ° C.).
In the case of FIG. 4, the nanocarbon material starts to burn at a high temperature (400 ° C.).
Therefore, nanocarbon materials having different flammability can be obtained depending on the production conditions of the nanocarbon material. Therefore, it is preferable to set the temperature conditions suitable for the flammability.

なお、燃焼温度が５００℃を超えると、図４に示すように、ナノカーボン材料自身の燃焼が促進されて、燃焼割合が増加するので、５００℃未満で燃焼するのが好ましい。 When the combustion temperature exceeds 500 ° C., as shown in FIG. 4, the combustion of the nanocarbon material itself is promoted and the combustion rate increases, so it is preferable to burn at less than 500 ° C.

なお、この部分燃焼の際に、成長したナノカーボン材料の一部も燃焼することとなるので、燃焼時間は極めて未時間時間となる。
その後、回収装置２１から部分燃焼された触媒付ナノカーボン材料１９Ｂを排出する。また、回収装置２１は、その後図示しない真空装置により真空引きを行い、次の回収に備える。 Note that, during this partial combustion, part of the grown nanocarbon material is also combusted, so the combustion time is extremely untimed.
Thereafter, the nanocarbon material 19B with catalyst partially combusted from the recovery device 21 is discharged. Further, the recovery device 21 performs evacuation by a vacuum device (not shown) and prepares for the next recovery.

ここで、前記流動層反応部１２ａの流動層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。 Here, the fluidized bed reaction mode of the fluidized bed reaction section 12a includes a bubble type fluidized bed type and a jet type fluidized bed type, and any one may be used in the present invention.

本実施形態では、流動層反応部１２ａとフリーボード部１２ｂと加熱部１２ｃとから流動層反応器１２を構成している。また、フリーボード部１２ｂは、流動層反応部１２ａよりもその流路断面積の大きいものが好ましい。 In this embodiment, the fluidized bed reactor 12 is comprised from the fluidized bed reaction part 12a, the free board part 12b, and the heating part 12c. The free board portion 12b preferably has a larger flow path cross-sectional area than the fluidized bed reaction portion 12a.

前記原料供給装置１４より供給される原料ガスである炭素原料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、ＣＯ₂の他、メタン、エタン、プロパン及びヘキサン等のアルカン類、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、アルコール類、エーテル類、カルボン酸類等の含酸素官能基を有する有機化合物、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、酸素濃度制御のため、含酸素炭素源ＣＯ、ＣＯ₂、アルコール類、エーテル類、カルボン酸類等と、酸素を含まない炭素源とを２つ以上組合わせて供給することもできる。 The carbon raw material 13 which is the raw material gas supplied from the raw material supply device 14 may be any compound as long as it contains carbon, such as CO, CO ₂ , methane, ethane, propane and hexane. Alkanes, unsaturated organic compounds such as ethylene, propylene and acetylene, aromatic compounds such as benzene and toluene, organic compounds having oxygen-containing functional groups such as alcohols, ethers and carboxylic acids, polymers such as polyethylene and polypropylene Examples of the material include petroleum, coal (including coal conversion gas), and the like, but the present invention is not limited thereto. Further, in order to control the oxygen concentration, two or more oxygen-containing carbon sources CO, CO ₂ , alcohols, ethers, carboxylic acids and the like and a carbon source not containing oxygen can be supplied in combination.

この炭素原料１３は、流動層反応部１２ａ内にガス状態で供給し、流動材である流動触媒１１による攪拌により均一な反応が行われ、ナノカーボン材料を成長させている。この際、所定の流動条件となるように、別途流動ガス１６として流動ガス供給装置１７により不活性ガスを流動層反応部１２ａ内に導入している。 This carbon raw material 13 is supplied in a gas state into the fluidized bed reaction section 12a, and a uniform reaction is performed by stirring with the fluidized catalyst 11 that is a fluidized material to grow the nanocarbon material. At this time, an inert gas is separately introduced into the fluidized bed reaction section 12a by the fluidized gas supply device 17 as the fluidized gas 16 so as to satisfy the predetermined fluidization conditions.

そして、流動層反応器１２の加熱部１２ｃにより流動層反応部１２ａ内を３００℃〜１３００℃の温度範囲、より好ましくは４００℃〜１２００℃の温度範囲とし、メタン等の炭素原料１１を不純物炭素分解物の共存環境下で一定時間触媒に接触することによってナノカーボン材料を合成している。 And the inside of fluidized bed reaction part 12a is made into the temperature range of 300 ° C-1300 ° C by heating part 12c of fluidized bed reactor 12, more preferably the temperature range of 400 ° C-1200 ° C, and carbon raw material 11 such as methane is made into impurity carbon Nanocarbon materials are synthesized by contacting the catalyst for a certain period of time in the presence of decomposition products.

なお、流動層反応部１２ａから排出された排ガス１８ａは排ガス処理装置１８で排ガス処理がなされる。その際、サイクロン等の気固分離装置を用いて、微粒子を分離し、回収装置２１へ導入するようにしてもよい。なお、サイクロン以外としては、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。 The exhaust gas 18a discharged from the fluidized bed reaction unit 12a is subjected to exhaust gas treatment by the exhaust gas treatment device 18. At that time, fine particles may be separated using a gas-solid separation device such as a cyclone and introduced into the recovery device 21. In addition to the cyclone, known separation means such as a bag filter, a ceramic filter, and a sieve can be used.

このように、回収装置２１で回収された後、所定温度範囲内で部分燃焼させることにより、触媒付ナノカーボン材料の末端の活性金属を覆うアモルファスカーボンを燃焼するようにしているので、活性金属が剥き出し状態となり、次工程である酸処理装置３２における酸洗浄が確実になされ、精製されたナノ単位の精製ナノカーボン材料（例えばカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ等）１９Ｃを得ることができる。 As described above, after being recovered by the recovery device 21, the partial combustion within the predetermined temperature range causes the amorphous carbon covering the active metal at the end of the nanocarbon material with catalyst to be combusted. In the exposed state, the acid cleaning in the acid treatment device 32, which is the next step, is reliably performed, and a purified nano-unit purified nanocarbon material (for example, carbon nanotube, carbon nanofiber, etc.) 19C can be obtained.

次に、本発明の他の実施例について説明する。
図２は、実施例２に係るナノカーボン材料製造装置の概略図である。
本実施例では、連続して回収することができる装置である。
図２に示すように、本実施例では、第１の回収措置２１Ａと第２の回収装置２１Ｂとを備えている。
流動層反応器１２をから排出される触媒付ナノカーボン材料１９Ａは、回収ライン２０から分岐された第１の回収ライン２０ａに介装された第１の回収措置２１Ａと、第２の回収ライン２０ｂに介装された第２の回収装置２１Ｂとのいずれかに導入される。なお、Ｖ₁〜Ｖ₈は第１乃至第８のバルブである。 Next, another embodiment of the present invention will be described.
FIG. 2 is a schematic diagram of the nanocarbon material manufacturing apparatus according to the second embodiment.
In the present embodiment, the apparatus can be continuously collected.
As shown in FIG. 2, the present embodiment includes a first recovery measure 21A and a second recovery device 21B.
The nanocarbon material with catalyst 19A discharged from the fluidized bed reactor 12 includes a first recovery measure 21A interposed in the first recovery line 20a branched from the recovery line 20, and a second recovery line 20b. It is introduced into one of the second collection devices 21B interposed in. V _{1 to} V ₈ are first to eighth valves.

このような装置を用いて、部分燃焼させる工程について説明する。
１）先ず第１及びバルブＶ₁及びＶ₂を開放し、触媒付ナノカーボン材料１９Ａを第１の回収装置２１Ａ内に導入し、第１及び第２のバルブＶ₁及びＶ₂を閉じる。
２）次いで、温度計測装置Ｔ₁により内部温度が所定の温度（例えば２００℃）まで低下したことを確認したら、第８のバルブＶ₈を開き、空気導入手段３３により所定量の空気３４を導入し、第１の回収装置２１Ａ内でナノカーボン材料を部分燃焼させる。
３）部分燃焼が終了した後、第４のバルブＶ₄を開き、酸処理装置３２へ部分燃焼した後の触媒付ナノカーボン材料１９Ｂを供給し、ここで酸洗浄により触媒部分の担体及び活性金属を溶解させて精製ナノカーボン材料１９Ｃを得る。
４）その後、第７のバルブＶ₇を開き、真空ポンプ３０を作動させることにより、第１の回収装置２１Ａ内を真空にして、次の部分燃焼に備える。 The process of partial combustion using such an apparatus will be described.
1) First, the first and valves V ₁ and V ₂ are opened, the catalyst-attached nanocarbon material 19A is introduced into the first recovery device 21A, and the first and second valves V ₁ and V ₂ are closed.
2) Next, when it is confirmed by the temperature measuring device T ₁ that the internal temperature has decreased to a predetermined temperature (for example, 200 ° C.), the eighth valve V ₈ is opened, and a predetermined amount of air 34 is introduced by the air introduction means 33. Then, the nanocarbon material is partially burned in the first recovery device 21A.
3) After the partial combustion is completed, the fourth valve V ₄ is opened, and the nanocarbon material 19B with catalyst after the partial combustion is supplied to the acid treatment device 32, where the catalyst part carrier and active metal are washed by acid cleaning. Is dissolved to obtain a purified nanocarbon material 19C.
4) Thereafter, by opening the valve V ₇ of the seventh, by operating the vacuum pump 30, and the first collecting device 21A to vacuum, comprising the following partial combustion.

この真空作業の際には、別に準備していた第２の回収装置２１Ｂを用いて、部分燃焼し、交互で処理することで連続しての作業を行うことができる。 In this vacuum operation, the second recovery device 21B prepared separately can be used for partial combustion and continuous processing by alternately processing.

次に、本発明の他の実施例について説明する。
図５は、実施例３に係るナノカーボン材料製造システムの概略図である。本実施例では、触媒付ナノカーボン材料の部分燃焼中に触媒付ナノカーボン材料を流動させることで、ナノカーボン材料を担体から分離するプロセスを示す。 Next, another embodiment of the present invention will be described.
FIG. 5 is a schematic diagram of a nanocarbon material manufacturing system according to Example 3. In this example, a process for separating the nanocarbon material from the support by flowing the catalyst-supported nanocarbon material during partial combustion of the catalyst-supported nanocarbon material is shown.

図５は、実施例１と同様にナノカーボン材料製造装置１０にてナノカーボン材料を製造した後に、徐冷される前の加熱された状態の触媒付ナノカーボン材料１９Ａを大気開放しないでナノカーボン材料分離装置４０に供給し、触媒付ナノカーボン材料１９Ａが５００℃以下の温度領域まで徐冷されたら、部分燃焼用流動ガス供給装置４２により部分燃焼用ガス（例えば空気）４１をナノカーボン材料分離装置４０に供給し、触媒付ナノカーボン材料を流動させることで、触媒付ナノカーボン材料を部分燃焼させながら担体から分離するようにしている。
ナノカーボン材料分離装置４０に供給された触媒付ナノカーボン材料は、不活性ガス４３により流動させることで徐冷する。この不活性ガスによる流動させながら徐冷は、複数の触媒付ナノカーボン材料間の温度ムラを抑制する。
ナノカーボン材料分離装置４０には、内部に部分燃焼用流動ガス４１を供給する部分燃焼用流動ガス供給装置と、不活性ガス４３を供給する不活性ガス供給装置と、ナノカーボン材料分離装置４０から導出された不純物を含むナノカーボン材料５１と不純物とを分離するナノカーボン材料回収装置５０が設けられている。 FIG. 5 shows that after the nanocarbon material is manufactured by the nanocarbon material manufacturing apparatus 10 in the same manner as in Example 1, the nanocarbon material with catalyst 19A in a heated state before being gradually cooled is not released to the atmosphere. When supplied to the material separation device 40 and the nanocarbon material 19A with catalyst is gradually cooled to a temperature range of 500 ° C. or less, the partial combustion gas (for example, air) 41 is separated by the partial combustion fluid gas supply device 42. By supplying to the apparatus 40 and flowing the nanocarbon material with catalyst, the nanocarbon material with catalyst is separated from the carrier while partially burning.
The nanocarbon material with catalyst supplied to the nanocarbon material separator 40 is gradually cooled by flowing it with the inert gas 43. Slow cooling while flowing with the inert gas suppresses temperature unevenness between the plurality of nanocarbon materials with catalyst.
The nanocarbon material separation device 40 includes a partial combustion fluid gas supply device that supplies a partial combustion fluid gas 41, an inert gas supply device that supplies an inert gas 43, and a nanocarbon material separation device 40. A nanocarbon material recovery device 50 for separating the derived nanocarbon material 51 containing impurities and impurities is provided.

図５において、ナノカーボン材料分離装置４０で触媒付ナノカーボン材料を部分燃焼用流動ガス４１により部分燃焼させて、ナノカーボン材料が成長する起点となっている活性金属とナノカーボン材料の接触端部を覆うアモルファスカーボンを燃焼し、活性金属を剥き出しにしている。これにより、触媒付ナノカーボン材料は、ナノカーボン材料と担体との接触端部が露出され、アモルファスカーボンに覆われている状態よりも脆弱化されている。そして、触媒付ナノカーボン材料を流動させることで、触媒付ナノカーボン材料同士を衝突させて、脆弱化している接触端部に衝撃を加え、担体とナノカーボン材料を分離している。複数の触媒付ナノカーボン材料は別途導入される窒素等の不活性ガス４３により流動させることで温度ムラを抑制させながら徐冷しているので、部分燃焼が均一に起こり、触媒付ナノカーボン材料間の温度ムラよるナノカーボン材料の過剰な燃焼を抑制する。この過剰な燃焼は不純物であるアモルファスカーボンの燃焼以外にナノカーボン材料も燃焼する現象であり、触媒付ナノカーボン材料の温度ムラがあり、一部に高温部分があると発生する。なお、不活性ガスは不活性ガス供給装置４４によりナノカーボン材料分離装置４０に供給される。 In FIG. 5, the nanocarbon material separation device 40 partially burns the nanocarbon material with catalyst with the partial combustion fluid gas 41, and the contact end portion between the active metal and the nanocarbon material from which the nanocarbon material grows. Amorphous carbon is burned to cover the active metal. As a result, the catalyst-attached nanocarbon material is weaker than the state in which the contact end portion between the nanocarbon material and the carrier is exposed and covered with amorphous carbon. And by making the nanocarbon material with a catalyst flow, the nanocarbon materials with a catalyst collide with each other, an impact is applied to the weakened contact end, and the carrier and the nanocarbon material are separated. Since the plurality of nanocarbon materials with catalyst are gradually cooled while suppressing temperature unevenness by flowing with an inert gas 43 such as nitrogen introduced separately, partial combustion occurs uniformly, and between the nanocarbon materials with catalyst Suppresses excessive combustion of nanocarbon materials due to temperature unevenness. This excessive combustion is a phenomenon in which the nanocarbon material is combusted in addition to the combustion of amorphous carbon, which is an impurity, and occurs when the temperature of the nanocarbon material with catalyst is uneven and there is a high temperature part. The inert gas is supplied to the nanocarbon material separation device 40 by the inert gas supply device 44.

図６では、触媒付ナノカーボン材料の成長起点である活性金属１０２を覆うアモルファスカーボンが燃焼されていく様子を示した概念図である。加熱された状態の触媒付ナノカーボン材料に空気を導入することで、ナノカーボン材料１０５と活性金属１０２との接触端部に存在するアモルファスカーボン１０７を部分燃焼させている。これにより、触媒付ナノカーボン材料においてナノカーボン材料１０５と活性金属１０２が剥き出しとなり、接触端部を脆弱化している。ここで、接触端部とはナノカーボン材料１０５の成長起点である活性金属１０２を含むナノカーボン材料端部のことである。 In FIG. 6, it is the conceptual diagram which showed a mode that the amorphous carbon which covers the active metal 102 which is the growth starting point of the nanocarbon material with a catalyst was combusted. By introducing air into the heated nanocarbon material with catalyst, the amorphous carbon 107 present at the contact end between the nanocarbon material 105 and the active metal 102 is partially burned. Thereby, in the nanocarbon material with catalyst, the nanocarbon material 105 and the active metal 102 are exposed, and the contact end portion is weakened. Here, the contact end portion is an end portion of the nanocarbon material containing the active metal 102 that is the growth starting point of the nanocarbon material 105.

図５に示したナノカーボン材料分離装置４０において、流動ガス４１として空気を導入することが好ましい。流動ガス供給装置４２から供給される流動ガス４１として空気を利用することで、触媒付ナノカーボン材料を部分燃焼させながら、担体からナノカーボン材料を分離することができる。ナノカーボン材料分離装置４０における流動ガス４１の導入方法は、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。 In the nanocarbon material separation apparatus 40 shown in FIG. 5, it is preferable to introduce air as the flowing gas 41. By using air as the flowing gas 41 supplied from the flowing gas supply device 42, the nanocarbon material can be separated from the carrier while partially burning the nanocarbon material with catalyst. There are two methods of introducing the fluid gas 41 in the nanocarbon material separation device 40: a bubble type fluidized bed type and a jet type fluidized bed type, but any one may be used in the present invention.

本実施例において、ナノカーボン材料分離装置４０に導入される部分燃焼用流動ガス４１の一例として、空気を用いて説明したが、本実施例において部分燃焼用流動ガス４１としては酸素を含むガスであればいずれでも良く、水蒸気や酸素のみを流動ガスとして供給することも可能である。ナノカーボン材料分離装置４０に供給される流動ガス４１の流速は、触媒付ナノカーボン材料の重量や温度によって適宜調整されるものである。 In the present embodiment, air is used as an example of the partial combustion fluid gas 41 introduced into the nanocarbon material separation device 40. However, in the present embodiment, the partial combustion fluid gas 41 is a gas containing oxygen. Any of them may be used, and it is possible to supply only water vapor or oxygen as a flowing gas. The flow rate of the flowing gas 41 supplied to the nanocarbon material separation device 40 is appropriately adjusted according to the weight and temperature of the nanocarbon material with catalyst.

本実施例において、不活性ガスによる流動させながらの徐冷と空気による部分燃焼のための流動を連続的に行うことも可能である。この場合、不活性ガス４３によって、触媒付ナノカーボン材料の温度が５００℃以下になった時点で、流動ガス種を空気に変更して不純物の燃焼を行う。これによりナノカーボン材料の部分的な過剰燃焼が抑制される。これにより、部分燃焼プロセスによる過剰燃焼を抑制すると共に、再加熱によるプロセスの追加がないので、収率が向上し、コストが低減される。 In the present embodiment, it is also possible to continuously perform slow cooling while flowing with an inert gas and flow for partial combustion with air. In this case, when the temperature of the nanocarbon material with catalyst becomes 500 ° C. or less by the inert gas 43, the flowing gas species is changed to air to burn impurities. Thereby, partial overcombustion of the nanocarbon material is suppressed. Thereby, while suppressing the excessive combustion by a partial combustion process, since there is no addition of the process by reheating, a yield improves and cost is reduced.

また、流動ガス４１の流速を切り替えることでナノカーボン材料の分離のために必要な時間を短縮することもできる。流動ガスの導入初期段階では、流速を遅くすることで触媒付ナノカーボン材料の部分燃焼用空気を流動層内に拡散させ、流動層内に燃焼用の空気が拡散されたら、流速を早くして触媒付ナノカーボン材料を激しく流動させる。これにより、触媒付ナノカーボン材料同士の物理的な衝突を起こし、ナノカーボン材料を担体から分離しても良い。 Moreover, the time required for separation of the nanocarbon material can be shortened by switching the flow rate of the flowing gas 41. In the initial stage of introduction of the fluidized gas, the partial combustion air of the nanocarbon material with catalyst is diffused in the fluidized bed by slowing down the flow rate, and if the combustion air is diffused in the fluidized bed, the flow rate is increased. The nanocarbon material with catalyst is vigorously fluidized. Thereby, a physical collision between the nanocarbon materials with catalyst may occur, and the nanocarbon material may be separated from the carrier.

担体から分離されたナノカーボン材料５１と流動により発生する不純物を含む分離物５２は、ナノカーボン材料分離装置４０の上部から導出され、ナノカーボン材料回収装置５０によりナノカーボン材料５１と不純物を含む分離物５２とに分離され、ナノカーボン材料５１は回収される。ナノカーボン材料回収装置５０としては、ナノカーボン材料と不純物とを分離する装置を適用することが好ましく、サイクロン装置が好適に利用される。 The nanocarbon material 51 separated from the carrier and the separation 52 containing impurities generated by the flow are led out from the upper part of the nanocarbon material separation device 40 and separated by the nanocarbon material recovery device 50 containing the nanocarbon material 51 and impurities. The nanocarbon material 51 is recovered by being separated into the object 52. As the nanocarbon material recovery apparatus 50, an apparatus for separating the nanocarbon material and impurities is preferably applied, and a cyclone apparatus is preferably used.

本実施例において、ナノカーボン材料分離装置４０として、触媒付ナノカーボン材料に加える衝撃の回数を多くすることを目的として、流動層内に障害物を配置することも可能である。流動層内に配置される障害物としては、ナノカーボン材料分離装置４０の内壁からナノカーボン材料分離装置４０の内部に伸びる障害物等やナノカーボン材料分離装置４０のフリーボード部に設けられた天板等であっても良い。 In this embodiment, as the nanocarbon material separating device 40, it is possible to dispose an obstacle in the fluidized bed for the purpose of increasing the number of impacts applied to the nanocarbon material with catalyst. Examples of the obstacle disposed in the fluidized bed include an obstacle extending from the inner wall of the nanocarbon material separation device 40 to the inside of the nanocarbon material separation device 40, and a ceiling provided in the free board portion of the nanocarbon material separation device 40. A board etc. may be sufficient.

次に、本発明の他の実施例について説明する。
図７は、実施例４に係るナノカーボン材料製造システムの概略図である。本実施例では、実施例３において、さらに触媒付ナノカーボン材料１９Ａを一時的に貯留容器６０に貯留して、貯留容器６０で部分燃焼させ、徐冷した後に、ナノカーボン材料分離装置４０で触媒付燃焼ナノカーボン材料を流動させることで、ナノカーボン材料を担体から分離するプロセスを示している。 Next, another embodiment of the present invention will be described.
FIG. 7 is a schematic diagram of a nanocarbon material production system according to Example 4. In this example, in Example 3, the nanocarbon material with catalyst 19A is temporarily stored in the storage container 60, partially combusted in the storage container 60, gradually cooled, and then the nanocarbon material separation device 40 performs the catalyst. A process for separating a nanocarbon material from a carrier by flowing a attached combustion nanocarbon material is shown.

図７は、本実施例におけるナノカーボン材料製造装置１０とその後段に設置されているナノカーボン材料分離装置４０との間に貯留容器６０を設けた態様を開示している。この貯留容器６０は流動層反応器とナノカーボン材料分離装置４０における処理量を調整するために一次的に貯留するために用いられるものであって、ナノカーボン材料分離装置４０の処理状況に応じて、貯留容器６０で触媒付ナノカーボン材料をナノカーボン材料分離装置４０に供給できるまで一時的に貯留している。 FIG. 7 discloses an aspect in which a storage container 60 is provided between the nanocarbon material manufacturing apparatus 10 and the nanocarbon material separation apparatus 40 installed in the subsequent stage in the present embodiment. This storage container 60 is used for primary storage in order to adjust the throughput in the fluidized bed reactor and the nanocarbon material separation device 40, and depends on the processing status of the nanocarbon material separation device 40. In the storage container 60, the nanocarbon material with catalyst is temporarily stored until it can be supplied to the nanocarbon material separation device 40.

ナノカーボン材料製造装置４０により製造された触媒付ナノカーボン材料は、大気開放されることなく、加熱された状態で貯留容器６０に供給される。そして、触媒付ナノカーボン材料は、貯留容器６０において所定温度範囲内で部分燃焼させる。この部分燃焼は実施例１と同様の方法にて実施されている。貯留容器６０には空気導入手段６１により燃焼用の空気６２が供給されている。 The catalyst-equipped nanocarbon material produced by the nanocarbon material production apparatus 40 is supplied to the storage container 60 in a heated state without being released to the atmosphere. The catalyst-attached nanocarbon material is partially burned in the storage container 60 within a predetermined temperature range. This partial combustion is performed in the same manner as in the first embodiment. Combustion air 62 is supplied to the storage container 60 by an air introduction means 61.

部分燃焼された触媒付ナノカーボン材料は、貯留容器６０で徐冷しても良い。しかし、部分燃焼により触媒金属が剥き出しとなっていることから、触媒金属の再酸化を防止するために、燃焼終了後は不活性ガスでパージしている。その後、触媒付燃焼ナノカーボン材料を不活性ガス雰囲気で徐冷されることが好ましい。 The partially burned nanocarbon material with catalyst may be gradually cooled in the storage container 60. However, since the catalyst metal is exposed due to partial combustion, purging with an inert gas is performed after the end of combustion in order to prevent reoxidation of the catalyst metal. Thereafter, it is preferable that the catalytic combustion nanocarbon material is gradually cooled in an inert gas atmosphere.

ナノカーボン材料分離装置４０から担体が排出され、新たに触媒付ナノカーボン材料が供給できる状況となったら、貯留容器６０に貯留していた触媒付燃焼ナノカーボン材料をナノカーボン材料分離装置４０に供給する。触媒付燃焼ナノカーボン材料は、ナノカーボン材料分離装置４０において、不活性ガスを導入し流動させることで担体から分離させる。 When the carrier is discharged from the nanocarbon material separation device 40 and a new nanocarbon material with catalyst can be supplied, the combustion-supported nanocarbon material stored in the storage container 60 is supplied to the nanocarbon material separation device 40. To do. The catalytic combustion nanocarbon material is separated from the carrier by introducing and flowing an inert gas in the nanocarbon material separator 40.

貯蔵容器６０における触媒付ナノカーボン材料の部分燃焼によりナノカーボン材料と担体の接触端部が脆弱化された触媒付燃焼ナノカーボン材料をナノカーボン材料分離装置４０に投入し、触媒付燃焼ナノカーボン材料を激しく流動させることで物理的な衝突を起こし、ナノカーボン材料を担体から分離する。 The catalytic combustion nanocarbon material in which the contact end portion of the nanocarbon material and the carrier is weakened by partial combustion of the nanocarbon material with catalyst in the storage container 60 is introduced into the nanocarbon material separator 40, and the combustion nanocarbon material with catalyst is added. Causes a physical collision to cause the nanocarbon material to separate from the support.

実施例３と同様に、担体から分離されたナノカーボン材料５１および不純物を含む分離物は、ナノカーボン材料分離装置４０の上部から導出され、ナノカーボン材料回収装置５０によりナノカーボン材料５１と不純物を含む分離物５２とに分離され、ナノカーボン材料５１は回収される。ナノカーボン材料回収装置５０としては、ナノカーボン材料と不純物とを分離する装置を適用することが好ましく、サイクロン装置が好適に利用される。 As in the third embodiment, the nanocarbon material 51 separated from the carrier and the separated product including the impurities are led out from the upper part of the nanocarbon material separation device 40, and the nanocarbon material 51 and impurities are removed by the nanocarbon material recovery device 50. The nanocarbon material 51 is recovered by being separated into the separated product 52 contained therein. As the nanocarbon material recovery apparatus 50, an apparatus for separating the nanocarbon material and impurities is preferably applied, and a cyclone apparatus is preferably used.

以上のように、本発明に係るナノカーボン材料製造装置によれば、製造後のナノカーボン材料を部分燃焼させることで、触媒とナノカーボン材料とを切り離し、精製ナノカーボン材料の純度を向上することができる。 As described above, according to the nanocarbon material manufacturing apparatus according to the present invention, the catalyst and the nanocarbon material are separated by partially burning the manufactured nanocarbon material, thereby improving the purity of the purified nanocarbon material. Can do.

１０ナノカーボン材料製造装置
１１流動触媒
１２流動層反応器
１３炭素原料
１４原料供給装置
１５流動触媒供給装置
１６流動ガス
１７流動ガス供給装置
１８排ガス処理装置
１９Ａ触媒付ナノカーボン材料
１９Ｂ部分燃焼された触媒付ナノカーボン材料
１９Ｃ精製ナノカーボン材料
２０回収ライン
２１、２１Ａ、２１Ｂ回収装置
４０ナノカーボン材料分離装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Nanocarbon material manufacturing apparatus 11 Fluid catalyst 12 Fluidized bed reactor 13 Carbon raw material 14 Raw material supply apparatus 15 Fluid catalyst supply apparatus 16 Fluid gas 17 Fluid gas supply apparatus 18 Exhaust gas treatment apparatus 19A Catalyzed nanocarbon material 19B Partially burned catalyst Attached nanocarbon material 19C refined nanocarbon material 20 recovery line 21, 21A, 21B recovery device 40 nanocarbon material separation device

Claims

触媒とナノカーボン材料製造用原料とを供給して、ナノカーボン材料を製造するナノカーボン材料製造部と、
該ナノカーボン材料製造装置で製造された触媒付ナノカーボン材料を回収する回収部と、を具備してなり、
該回収部に酸素を導入し、触媒付ナノカーボン材料の接触端部を部分燃焼させることを特徴とするナノカーボン材料製造装置。 Supplying a catalyst and a raw material for producing a nanocarbon material to produce a nanocarbon material;
A recovery unit that recovers the catalyst-coated nanocarbon material manufactured by the nanocarbon material manufacturing apparatus;
An apparatus for producing a nanocarbon material, wherein oxygen is introduced into the recovery unit and the contact end of the nanocarbon material with catalyst is partially combusted.

請求項１において、
前記酸素の供給を回収装置内の温度が２００〜５００℃以下となってから導入することを特徴とするナノカーボン材料製造装置。 In claim 1,
An apparatus for producing a nanocarbon material, wherein the supply of oxygen is introduced after the temperature in the recovery apparatus becomes 200 to 500 ° C. or lower.

触媒とナノカーボン材料製造用原料とからナノカーボン材料を製造し、得られた触媒付ナノカーボン材料を回収し、その後酸素を導入し、触媒付ナノカーボン材料の接触端部を部分燃焼させることを特徴とするナノカーボン材料製造方法。 Producing nanocarbon material from the catalyst and raw material for producing nanocarbon material, collecting the obtained nanocarbon material with catalyst, introducing oxygen, and then partially burning the contact end of the nanocarbon material with catalyst A method for producing a nanocarbon material.

請求項３において、
前記部分燃焼する際、温度が２００〜５００℃以下となってから酸素を導入することを特徴とするナノカーボン材料製造方法。 In claim 3,
When the partial combustion is performed, oxygen is introduced after the temperature reaches 200 to 500 ° C. or less.

流動層反応器を用いてナノカーボン材料を製造する方法であって、
前記流動層反応器に流動触媒を供給する工程と、
前記流動触媒を加熱する工程と、
前記流動層反応器に炭素原料を供給することで流動触媒を流動させながら触媒上にナノカーボン材料を成長させる工程と、
前記流動触媒を所定の温度まで徐冷させる工程において、
徐冷された前記流動触媒に空気または酸素を供給することで触媒付ナノカーボン材料の接触端部を部分燃焼させながら流動させることを特徴とするナノカーボン材料製造方法。 A method of producing a nanocarbon material using a fluidized bed reactor,
Supplying a fluidized catalyst to the fluidized bed reactor;
Heating the fluidized catalyst;
Growing a nanocarbon material on the catalyst while flowing the fluidized catalyst by supplying a carbon raw material to the fluidized bed reactor;
In the step of gradually cooling the fluidized catalyst to a predetermined temperature,
A method for producing a nanocarbon material, characterized in that air or oxygen is supplied to the gradually cooled fluidized catalyst so that the contact end portion of the nanocarbon material with catalyst is fluidized while being partially burned.