石墨烯新型生產工藝年產2000噸生物質石墨烯的生產線成功應用

背景 山東xxx公司開發了利用玉米芯纖維素為原料制備石墨烯材料的創新型生產工藝，但主裝置在工業化發大過程中，始終達不到要求，反應干燥過程產品穩定性差，報廢率高，無法實現工業化放大，后由杭州索孚機械公司參與共同研發工業化大裝置-U型臥式雙軸自清潔干燥機，成功的實現了石墨烯工業化批量生產，所生產的石墨烯母粒可紡性好，目前已經達到年產2000噸石墨烯功能聚合物母粒，生產設備現場情況如下：

7套主裝置現場情況1	7套主裝置現場情況2

此項目未采用索孚設備前的情況如下：

1、物料顆粒不均勻，反應不完全，塊狀較多，一般大于6mm的情況就是廢品，產品合格率底，篩選工作繁瑣，無法做高質量的產品；

2、干燥設備生產過程需要人工輔助攪拌，操作麻煩；

3、干燥過程中，物料抱軸，粘壁現象嚴重，嚴重影響物料的傳質和傳溫；

4、生產時間較長，效率低，能耗大；

5、無法出料，殘留量過多等等問題

舊裝置物料聚團抱軸嚴重混合傳熱死角較多	舊裝置物料抱軸情況

采用杭州索孚公司臥式雙軸自清潔混合機以后的情況如下：

1、石墨烯母粒顆粒均勻，粒徑98%小于1mm,2%小于3mm，整體反應完全，產品合格高，無需篩選工作，實現了大型工業化高質量的產品；

2、干燥設備生產過程從液相反應干燥直接變固相物料；

3、干燥過程中，設備具有自清潔功能，物料無抱軸，粘壁現象，筒體內部物料的傳質和傳溫良好，溫度控制均勻，溫度控制細膩，操作方便；

4、單釜生產時間較短，效率高，能耗低；

5、組合式螺旋槳葉設計輕松出料，釜體殘留量少；

現場設備實物	物料處理情況記錄

WZS-1000臥式雙軸自清潔干燥機單臺設備處理物料及其相關工況參數：

序號	分項名稱	實際工況	備注
1	物料	生物質碳材料
2	濕出料量	900-1100 kg/d
3	入料水份	80%(濕基)
4	出料水份	8%(濕基)
5	干品堆比重	-1.2 g/cm3
6	熱源	0.3MPa飽和蒸汽、溫度：140°C
7	環境	-15°C-45°C、760mmHg、φ=80%
8	電源	380V  50HZ
9	排濕系統	風機、管路

索孚公司參與石墨烯項目整個過程情況

第一階段：該公司2014年引進索孚WSZ-20實驗機，首出小試成品；

WSZ-20實驗機實物	WSZ-20單批次實驗出料結果

實驗結果：

1、順利的做出合格產品

2、效率比原有的裝置要快；

3、但實驗機由于不是專門為石墨烯生產設計的，顆粒大小和均勻度稍有不足，但相比原有裝置已經有了大大提提高；

第二階段：2015年上半年引進WSZ-50中試裝置實驗產品穩定，進一步開始工業化放大；

WSZ-50中試裝置	WSZ-50中試裝置物料情況

實驗結果：

1、順利實現石墨烯母粒生產中試裝置做出合格產品

2、調整槳葉之間捏合間隙，實現較好的顆粒大小和均勻度，產品穩定性進一步提高；

3、反復實驗確定生產過程中釜體壓力、溫度最佳工藝技術參數；

4、確定了干燥設備功率準數；為進一步工業化大打好基礎；

5、確定材質等等一系列相關要求；

第三階段2016年引進工業裝置U型臥式雙軸自清潔干燥機WSZ-1000 1臺

成功完全石墨烯工業化放大；

現場設備1	現場設備2

實驗結果：

1、順利實現石墨烯母粒工業化放大；

2、確定了筒體結構形式，相關細節結構等；

3、摸索總結了放大后的操作工藝參數如壓力、溫度控制、設備轉速、反應時間等等；

4、調整修正了干燥設備功率準數；為進一步批量工業化大打好基礎；

5、嘗試連續化生產工藝操作方法，及相關數據；

第四階段：2017年引進批量工業裝置WSZ-1500 7臺 成套流水線生產全部投產年產量達到2000萬噸/年，該項目由中國工程院院士鑒定：此石墨烯項目已達到國際先進水平

工業化石墨烯生產線現場1