本發(fā)明涉及一種制備硅溶膠生產(chǎn)裝置，特別涉及一種硅溶膠的生產(chǎn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

硅溶膠為納米級(jí)的二氧化硅顆粒在水中或溶劑中的分散液。硅溶膠屬膠體溶液，無(wú)臭、無(wú)毒。由于硅溶膠中的SiO₂含有大量的水及羥基，故硅溶膠也可以表述為SiO₂.nH₂O。硅溶膠耐水性、耐熱性能明顯優(yōu)于有機(jī)涂膜致密且較硬，不產(chǎn)生靜電，空氣中各種塵埃難粘附。在目前的建筑涂料中，它的抗污染能力是較強(qiáng)的。

目前，傳統(tǒng)的硅溶膠多采用混合、調(diào)配、或者簡(jiǎn)單的合成方法制備，這樣的生產(chǎn)方式不僅生產(chǎn)工藝流程多、時(shí)間長(zhǎng)、生產(chǎn)污染大，而且現(xiàn)有設(shè)備繁瑣而且效率低下，需要配套的容器設(shè)備太多。更為重要的是：由于設(shè)備簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度低，制備出的硅溶膠顆粒小、大小不均勻、濃度偏低，導(dǎo)致產(chǎn)品產(chǎn)量低、指標(biāo)不合格，甚至硅溶膠濃度達(dá)不到30%，并且無(wú)法實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是要提供一種硅溶膠的生產(chǎn)系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有反應(yīng)釜反應(yīng)速度慢、自動(dòng)化程度低、易造成設(shè)備腐蝕、能耗大、產(chǎn)能低、品質(zhì)低下、不適宜大規(guī)模生產(chǎn)需要等技術(shù)問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種硅溶膠的生產(chǎn)系統(tǒng)，包括原料罐、冷卻系統(tǒng)，其特征是該系統(tǒng)還包括供氣裝置、離子交換罐、硅酸中轉(zhuǎn)罐、閉循環(huán)反應(yīng)釜、稀硅溶膠池、超濾池，所述供氣裝置、原料罐分別與離子交換罐相連，離子交換罐底部的出口與硅酸中轉(zhuǎn)罐入口連接，硅酸中轉(zhuǎn)罐底部的出口通過(guò)進(jìn)料導(dǎo)管與閉循環(huán)反應(yīng)釜進(jìn)料口相連，閉循環(huán)反應(yīng)釜的出料口通過(guò)三向閥與循環(huán)泵連接，所述循環(huán)泵通過(guò)導(dǎo)液管與閉循環(huán)反應(yīng)釜構(gòu)成回路連接，所述三向閥第三相出料口與稀硅溶膠池連接，稀硅溶膠池與超濾池連接。

作為優(yōu)選，所述離子交換罐包括布水器、原料罐、過(guò)濾裝置，所述布水器設(shè)置在離子交換罐的上部，過(guò)濾裝置位于布水器下部，在離子交換罐上部右側(cè)設(shè)有進(jìn)料管，該進(jìn)料管一端伸入離子交換罐內(nèi)與布水器相連，進(jìn)料管另一端與原料罐連接，在離子交換罐上部左側(cè)設(shè)有進(jìn)氣管，該進(jìn)氣管與供氣裝置相連，所述離子交換罐底部的出口處設(shè)有出料管，出料管頂部設(shè)有出水擋板，出料管管壁上設(shè)有出水孔，所述出料管與硅酸中轉(zhuǎn)罐相連。

作為優(yōu)選，所述閉循環(huán)反應(yīng)釜由內(nèi)罐、外罐構(gòu)成，所述內(nèi)罐的頂部設(shè)有進(jìn)料口和空氣循環(huán)彎管，進(jìn)料口與穿過(guò)外罐的進(jìn)料導(dǎo)管連接，內(nèi)罐內(nèi)設(shè)有電熱盤管，內(nèi)罐的上部設(shè)有循環(huán)噴頭，循環(huán)噴頭底部設(shè)有多個(gè)微孔，內(nèi)罐的底端設(shè)有出料口，所述循環(huán)噴頭通過(guò)上導(dǎo)液管與循環(huán)泵連接；循環(huán)泵通過(guò)下導(dǎo)液管、排料三向閥與排液口連接，所述外罐的罐壁上設(shè)有冷卻管進(jìn)口和冷卻管出口，外罐底端設(shè)有污水口。

作為優(yōu)選，所述上導(dǎo)液管上設(shè)有加料三向閥，加料三向閥的第三相進(jìn)料口與加料罐連接。

作為優(yōu)選，所述下導(dǎo)液管上的排料三向閥的第三相出口是反應(yīng)產(chǎn)物出口。

作為優(yōu)選，所述超濾池內(nèi)部左右側(cè)分別設(shè)有左、右封閉盤，左、右封閉盤將超濾池內(nèi)部分割成原膠艙、透水艙、濃縮艙，所述原膠艙設(shè)有進(jìn)液口，進(jìn)液口通過(guò)進(jìn)膠管與加壓泵連接，加壓泵與進(jìn)料管連接；所述透水艙底部設(shè)有凈化液出口，濃縮艙底部設(shè)有排膠口，排膠口上連接有電動(dòng)排膠閥，左、右封閉盤上穿過(guò)多個(gè)超濾芯，超濾芯左端位于原膠艙內(nèi)，超濾芯右位于濃縮艙，所述原膠艙、透水艙、濃縮艙均設(shè)有微型攝像頭，所述微型攝像頭、電動(dòng)控制閥與計(jì)算機(jī)連接。

作為優(yōu)選，所述外罐的冷卻管進(jìn)口和冷卻管出口分別與冷卻系統(tǒng)連接，所述冷卻系統(tǒng)包括冷風(fēng)室和冷風(fēng)機(jī)、冷卻循環(huán)泵，其中冷風(fēng)室內(nèi)設(shè)有三道無(wú)紡布濕簾，冷風(fēng)室右側(cè)與冷風(fēng)機(jī)相連，無(wú)紡布濕簾頂部設(shè)有噴頭，噴頭與冷卻管出口連接，無(wú)紡布濕簾底部設(shè)有集水管，集水管通過(guò)冷卻循環(huán)泵與冷卻管進(jìn)口連接。

作為優(yōu)選，所述供氣裝置包括儲(chǔ)氣罐，所述儲(chǔ)氣罐左側(cè)設(shè)有空壓機(jī)，頂部氣管分別與離子交換罐和超濾池相連。

作為優(yōu)選，所述過(guò)濾裝置包括第一樹(shù)脂托板、第二樹(shù)脂托板，所述第一樹(shù)脂托板、第二樹(shù)脂托板上均設(shè)有篩孔，所述第一樹(shù)脂托板固定在離子交換罐的中部，第二樹(shù)脂托板固定在離子交換罐的下部，在第一樹(shù)脂托板、第二樹(shù)脂托板上分別放置第一樹(shù)脂層和第二樹(shù)脂層。

作為優(yōu)選，所述循環(huán)噴頭呈圓盤狀，循環(huán)噴頭底部設(shè)有多個(gè)微孔。

作為優(yōu)選，所述稀硅溶膠池的上部設(shè)有硅溶膠進(jìn)口，稀硅溶膠池內(nèi)部設(shè)有水平的過(guò)濾膜，將稀硅溶膠池內(nèi)部分割成過(guò)濾艙和聚水艙，所述聚水艙底部均設(shè)有排水口，排水口上連接有排污閥，所述過(guò)濾艙右側(cè)設(shè)有硅溶膠出口，過(guò)濾膜底部與振動(dòng)裝置連接，振動(dòng)裝置設(shè)置在彈簧立柱上。這種結(jié)構(gòu)可以有效地將稀硅溶膠池中的水分離。

作為優(yōu)選，所述內(nèi)罐頂部設(shè)有穿過(guò)外罐的視察鏡。

作為優(yōu)選，所述振動(dòng)裝置包括電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸上設(shè)有偏心配重塊。

本發(fā)明具有設(shè)計(jì)合理，自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)過(guò)程無(wú)污染等特點(diǎn)。其離子交換罐進(jìn)行離子交換是一個(gè)平衡反應(yīng)，含有Na⁺的硅酸溶液通過(guò)交換樹(shù)指時(shí)Na⁺取代了陽(yáng)離子交換樹(shù)脂上的H⁺。于是水玻璃中的Na⁺已被除去，H⁺陽(yáng)離子與硅離子與硅酸鈉中的SiO₃生成具有活性的硅溶膠稀溶液流出。

閉循環(huán)反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜頂端設(shè)有主原料進(jìn)料口，加料三向閥可以添加其他反應(yīng)原料，循環(huán)泵將反應(yīng)液抽入內(nèi)罐順著電熱盤管流下，利用這種方式促進(jìn)反應(yīng)液循環(huán)，使反應(yīng)液中的水分蒸發(fā)，反應(yīng)液活力明顯增加、晶粒迅速長(zhǎng)大。冷卻系統(tǒng)將水蒸汽冷凝成水珠，經(jīng)外罐底部排水口排出，從而增加了硅溶膠的濃度，閉循環(huán)反應(yīng)釜不同溫度環(huán)境使蒸發(fā)的水蒸氣迅速凝結(jié)而不容易回流到內(nèi)層罐。稀硅溶膠池對(duì)硅溶膠進(jìn)行初步過(guò)濾，活性炭纖維過(guò)濾膜將稀硅溶膠進(jìn)行過(guò)濾后，得到初步濃縮的稀硅溶膠。超濾池對(duì)硅溶膠進(jìn)行進(jìn)一步濃縮，其位于透水艙內(nèi)超濾芯的只允許水及可溶性的鹽透過(guò)，不允許溶膠顆粒透過(guò)，因此可以快速濃縮。吹氣管可以吹除高壓氣流，將超濾膜上沉淀物進(jìn)行剝離，在超濾池吹氣管冒泡情況下可以連續(xù)進(jìn)行超濾。反應(yīng)液經(jīng)過(guò)多層過(guò)濾系統(tǒng)過(guò)濾，從而得到的硅溶膠顆粒大、濃度高，具有廣泛的社會(huì)效益和市場(chǎng)前景。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2所示是本發(fā)明離子交換罐的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3所示是本發(fā)明閉循環(huán)反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4所示是本發(fā)明稀硅溶膠池的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5所示是本發(fā)明超濾池的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6所示是稀硅溶膠池振動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。

如圖1、2、3、4、5、6所示，一種硅溶膠的生產(chǎn)系統(tǒng)，包括原料罐514、冷卻系統(tǒng)，其特征是該系統(tǒng)包括還供氣裝置99、離子交換罐5、硅酸中轉(zhuǎn)罐510、閉循環(huán)反應(yīng)釜1、稀硅溶膠池14、超濾池6，供氣裝置99、原料罐514分別與離子交換罐5相連，離子交換罐5底部的出口與硅酸中轉(zhuǎn)罐510入口連接，硅酸中轉(zhuǎn)罐510底部的出口通過(guò)進(jìn)料導(dǎo)管310與閉循環(huán)反應(yīng)釜1的進(jìn)料口10相連，閉循環(huán)反應(yīng)釜1的出料口13通過(guò)三向閥22與循環(huán)泵20連接，循環(huán)泵20通過(guò)導(dǎo)液管與閉循環(huán)反應(yīng)釜1構(gòu)成回路連接，三向閥22第三相出料口220與稀硅溶膠池14連接，稀硅溶膠池14與連續(xù)超濾池6連接。

離子交換罐5包括布水器51、原料罐514、過(guò)濾裝置512，布水器51設(shè)置在離子交換罐5的上部，過(guò)濾裝置512位于布水器51下，在離子交換罐5上部右側(cè)設(shè)有進(jìn)料管52，該進(jìn)料管一端伸入離子交換罐內(nèi)與布水器51相連，進(jìn)料管52另一端與原料罐514連接，在離子交換罐5上部左側(cè)設(shè)有進(jìn)氣管511，該進(jìn)氣管511與供氣裝置99相連，供氣裝置99包括儲(chǔ)氣罐59，所述儲(chǔ)氣罐的進(jìn)氣管515與空壓機(jī)連接，儲(chǔ)氣罐頂部出氣管516與離子交換罐5的進(jìn)氣管511連接。離子交換罐5底部設(shè)有出料管50，出料管50頂部設(shè)有出水擋板57，出料管50管壁上設(shè)有出水孔58，出料管50與硅酸中轉(zhuǎn)罐510相連；離子交換罐5內(nèi)部還設(shè)有過(guò)濾裝置512，過(guò)濾裝置512自上而下依次設(shè)有第一樹(shù)脂層53、第一樹(shù)脂托板54、第二樹(shù)脂層55和第二樹(shù)脂托板56。

原料罐514中的原料經(jīng)過(guò)布水器51灑入離子交換罐5內(nèi)，到達(dá)離子交換罐5內(nèi)的過(guò)濾裝置512，使反應(yīng)液經(jīng)過(guò)過(guò)濾裝置512上設(shè)置的第一樹(shù)脂托板53和第二樹(shù)脂托板54的層層過(guò)濾，達(dá)到離子交換罐5底部的出料管50，出料管50管壁上設(shè)置有出水孔58，空壓機(jī)513將儲(chǔ)氣罐59內(nèi)的氣體壓縮到離子交換罐5內(nèi)，通過(guò)壓縮離子反應(yīng)罐5的氣體，將反應(yīng)液擠壓到樹(shù)脂層上層層過(guò)濾，加快離子交換反應(yīng)的速度。出料管50管壁上設(shè)置有出水孔58，完成離子交換反應(yīng)的反應(yīng)液通過(guò)出水孔58進(jìn)入硅酸中轉(zhuǎn)罐510內(nèi)儲(chǔ)存。

硅酸中轉(zhuǎn)罐510中的反應(yīng)液經(jīng)進(jìn)料導(dǎo)管310進(jìn)入到閉循環(huán)反應(yīng)釜1，硅溶膠閉循環(huán)反應(yīng)釜1主要由內(nèi)罐3、外罐2構(gòu)成，內(nèi)罐的頂端設(shè)有進(jìn)料口10和空氣循環(huán)彎管100，還設(shè)有穿過(guò)外罐的視察鏡25。進(jìn)料口10與穿過(guò)外罐2的進(jìn)料導(dǎo)管310連接。內(nèi)罐的上部設(shè)有循環(huán)噴頭30，循環(huán)噴頭底部設(shè)有多個(gè)微孔31，內(nèi)罐的底端設(shè)有出料口13，內(nèi)罐3的循環(huán)噴頭30通過(guò)上導(dǎo)液管19與循環(huán)泵20連接，循環(huán)泵20通過(guò)下導(dǎo)液管4、排料三向閥22與出料口13連接，循環(huán)泵20將反應(yīng)液從內(nèi)罐3內(nèi)循環(huán)抽出，進(jìn)入循環(huán)噴頭30后，反應(yīng)液沿循環(huán)噴頭30底部的微孔31淌流而下，反應(yīng)液經(jīng)電熱盤管18加溫，這樣可以加速反應(yīng)液水分地蒸發(fā)。

上導(dǎo)液管19上還串聯(lián)有加料三向閥8，該加料三向閥8的第三相出口81與加料罐9連接，加料罐9可以穩(wěn)定的為反應(yīng)提供輔助原料，保證反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行，

下導(dǎo)液管上的三向閥22的第三相出口220是反應(yīng)產(chǎn)物出口，當(dāng)反應(yīng)結(jié)束后，排料三向閥22的循環(huán)泵端關(guān)閉，三向閥22與出料口13的連接端打開(kāi)；合成后的反應(yīng)液經(jīng)反應(yīng)物出口流出。

外罐3的冷卻管進(jìn)口7和冷卻管出口6分別與冷卻系統(tǒng)連接，冷卻系統(tǒng)包括冷風(fēng)室16和冷風(fēng)機(jī)12、冷卻循環(huán)泵121，冷風(fēng)室16底部設(shè)有集水管160，集水管160通過(guò)冷卻循環(huán)泵121與冷卻管進(jìn)口7連接，冷風(fēng)室16內(nèi)設(shè)有三道無(wú)紡布濕簾11，冷卻循環(huán)泵121將集水管160的水循環(huán)抽入外罐3內(nèi)，由于冷卻管出口6位置低于冷卻管進(jìn)口7，外罐3內(nèi)的水通過(guò)冷卻管出口6經(jīng)過(guò)冷卻管17到達(dá)冷風(fēng)室16，經(jīng)過(guò)三道無(wú)紡布濕簾11自由流下，冷風(fēng)機(jī)12吹出的風(fēng)經(jīng)過(guò)三道濕簾11，將外罐3送過(guò)來(lái)的熱水進(jìn)行降溫冷卻，這樣可以帶走反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，為反應(yīng)液的進(jìn)一步濃縮提供了必要條件。外罐2底端設(shè)有污水口15，可以將沉降的水垢排除。

反應(yīng)液經(jīng)硅溶膠進(jìn)口140進(jìn)入稀硅溶膠池14，稀硅溶膠池14內(nèi)部設(shè)有水平的活性炭纖維過(guò)濾膜141，反應(yīng)液停留在活性碳纖維過(guò)濾膜141上，活性炭纖維過(guò)濾膜141底部與振動(dòng)裝置145連接，振動(dòng)裝置145設(shè)置在彈簧立柱148上，振動(dòng)裝置145將活性碳纖維過(guò)濾膜141上的反應(yīng)液頻繁震動(dòng)，配合活性碳纖維過(guò)濾膜141對(duì)雜質(zhì)的吸附作用，將反應(yīng)液中含有雜質(zhì)的水分過(guò)濾到聚水艙147內(nèi)，過(guò)濾后的污水經(jīng)過(guò)聚水艙146底部的排水口142排出，濃縮后的反應(yīng)液經(jīng)過(guò)過(guò)濾艙147右側(cè)的硅溶膠出口143排出，該結(jié)構(gòu)可以有效地將稀硅溶膠池14中的水分離。如圖6所示，振動(dòng)裝置145包括電動(dòng)機(jī)1000，電動(dòng)機(jī)1000的轉(zhuǎn)軸1001上設(shè)有偏心配重塊1002。

經(jīng)上述稀硅溶膠池14過(guò)濾后的反應(yīng)液，通過(guò)進(jìn)液口61流入到超濾池6內(nèi),進(jìn)液口61通過(guò)進(jìn)膠管615與加壓泵611連接，加壓泵611與進(jìn)料管連接，超濾池6內(nèi)部左右側(cè)分別設(shè)有左、右封閉盤66、67，左、右封閉盤66、67將超濾池內(nèi)部分割成原膠艙612、透水艙613、濃縮艙614，在加壓泵611的作用下，反應(yīng)液進(jìn)入原膠艙612，在加壓泵611壓力的持續(xù)作用下，將反應(yīng)液擠壓進(jìn)透水艙613；透水艙613底部設(shè)有排液口68，反應(yīng)液中的水、鹽類物質(zhì)經(jīng)過(guò)超濾芯65時(shí)，經(jīng)過(guò)超濾芯65的過(guò)濾，從超濾芯65表面濾孔透出并匯集在水艙613內(nèi)，最后從排液口68排出。

經(jīng)過(guò)濃縮后的硅溶膠，在加壓泵611的作用下進(jìn)入濃縮艙614內(nèi)，濃縮艙614右側(cè)底部設(shè)有排膠口62，排膠口62上還連接有電動(dòng)排膠閥610，原膠艙612、透水艙613、濃縮艙614均設(shè)有微型攝像頭64，微型攝像頭64、電動(dòng)排膠閥610與計(jì)算機(jī)69連接，實(shí)時(shí)監(jiān)控超濾池6內(nèi)反應(yīng)液的狀態(tài)，通過(guò)調(diào)節(jié)電動(dòng)控制閥610，將符合質(zhì)量要求的硅溶膠通過(guò)濃縮艙614底部的排膠口62及時(shí)排出。在超濾芯過(guò)濾功能下降時(shí)，開(kāi)啟空壓機(jī)513，空壓機(jī)513將儲(chǔ)氣罐59內(nèi)的空氣噴射到原透水艙613，對(duì)超濾芯65進(jìn)行射頻清洗，洗掉吸附在超濾芯65上的附著物后，以便有利于超濾芯65持續(xù)過(guò)濾。

最后，應(yīng)當(dāng)指出，以上具體實(shí)施方式僅是本發(fā)明較有代表性的例子。顯然，本發(fā)明不限于上述具體實(shí)施方式。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上具體實(shí)施方式所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均應(yīng)認(rèn)為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。