一種利用四氯化硅生產(chǎn)氣相法白炭黑的生產(chǎn)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于精細化工領(lǐng)域的生產(chǎn)裝置，尤其是一種利用四氯化娃生產(chǎn)氣相法 白炭黑的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 氣相法白炭黑又稱為氣相法二氧化娃，是極其重要的納米級無機原材料之一。氣 相法白炭黑粒徑小、比表面積大、表面吸附力強、表面能大、化學(xué)純度高、分散性能好，具有 優(yōu)越的穩(wěn)定性、補強性、增稠性和觸變性，廣泛應(yīng)用于眾多學(xué)科領(lǐng)域。
[0003] 氣相法白炭黑是由硅烷面化物（主要是四氯化娃和甲基=氯硅烷）在氨氧火焰中 高溫水解生成的納米級白色粉末，再進一步經(jīng)聚集裝置的絮凝、分離裝置的固氣分離、脫酸 裝置脫酸即得氣相法白炭黑，反應(yīng)過程中會產(chǎn)生大量的HC1氣體，由于反應(yīng)溫度很高，還可 能產(chǎn)生Cl2等氣體。
[0004] 尾氣的組成主要為空氣、H2〇、Si〇2、肥1、化和C〇2等氣體。其中，肥1遇空氣中的 水將產(chǎn)生腐蝕性極強的鹽酸氣，對肥1的回收不僅能保護環(huán)境，還可W制備工業(yè)利用價值 很高的鹽酸。
[0005] 傳統(tǒng)的肥1回收裝置為串聯(lián)連接的二級降膜塔吸收，直接將尾氣通入到降膜塔中 進行尾氣回收，但尾氣中含有二氧化娃，容易堵塞降膜塔列管，影響正常生產(chǎn)進度。
[0006][0007][000引公開號為CN103466636A的中國專利文獻公開了一種利用甲基S氯硅烷生產(chǎn)氣相 法白炭黑的系統(tǒng)，按反應(yīng)流程包括依次設(shè)置的反應(yīng)爐、聚集裝置、分離裝置、脫酸裝置W及 尾氣回收裝置。當(dāng)溫度下降時，氣相法白炭黑會在生成系統(tǒng)的管路上聚集成大顆粒，該生產(chǎn) 系統(tǒng)的管路容易被聚集的白炭黑顆粒堵塞。該發(fā)明專利公開的生產(chǎn)系統(tǒng)的尾氣回收裝置包 括布袋除塵器和除塵塔、吸收塔、堿洗塔組成的=級串聯(lián)吸收塔，所述的串聯(lián)吸收塔連接方 式為第一級吸收塔的出口和第二級吸收塔的入口連接，第二級吸收塔的出口和第=級吸收 塔的入口連接。各吸收塔都設(shè)有酸液循環(huán)槽，吸收塔排出的吸收液通過循環(huán)累將吸收液重 新打入各自吸收塔作為吸收液使用，隨著吸收液濃度不斷變高，吸收液對尾氣的吸收效果 越來越差；同時吸收液在單一的吸收塔中循環(huán)使用，吸收液的溫度容易變高，吸收液的溫度 變高，對氯化氨的吸收效果下降。因此，如何實現(xiàn)尾氣的高效回收是生產(chǎn)氣相法白炭黑行業(yè) 急需解決的難題。 【實用新型內(nèi)容】
[0009] 本實用新型提供了一種尾氣回收效果好、設(shè)備布局簡單的利用四氯化娃生產(chǎn)氣相 法白炭黑的系統(tǒng)，生成的氣相法白炭黑顆粒均勻。
[0010] 一種利用四氯化娃生產(chǎn)氣相法白炭黑的生產(chǎn)系統(tǒng)，按反應(yīng)流程包括依次設(shè)置的反 應(yīng)爐、聚集裝置、分離裝置、脫酸裝置W及尾氣回收裝置，所述的尾氣回收裝置包括串聯(lián)的 五級吸收塔，每級吸收塔的吸收液出口均匹配有吸收液儲罐，其中第二、=、四級吸收塔的 吸收液儲罐出口分別與對應(yīng)的前一級吸收塔的吸收液入口連接。
[0011] 為了能較好的吸收反應(yīng)過程中產(chǎn)生的尾氣，本實用新型提供了一套串聯(lián)的五級吸 收塔裝置來回收尾氣。吸收塔的尾氣出、入口通過管路逐級串聯(lián)連接，尾氣從第一級吸收塔 的入口進入尾氣回收裝置，進行逐級吸附，提高尾氣的吸附回收效果。同時各級吸收塔都設(shè) 置有吸收液儲罐，其中第二、=、四級吸收塔的吸收液儲罐出口分別與對應(yīng)的前一級吸收塔 的吸收液入口通過管路連接，其中的管路上還分別設(shè)置有循環(huán)累。通過上述連接方式，實現(xiàn) 了吸收液的多級吸收利用。
[0012] 吸收液在尾氣回收裝置中的流動順序為由第四級吸收塔吸收液入口進入，再依次 經(jīng)過第四、=、二級吸收塔，最后在第一級吸收塔的底端吸收液出口排至第一級吸收液儲 罐。尾氣在尾氣回收裝置中的氣流順序為由第一級吸收塔入口進入，再經(jīng)過第一、二、=、四 及五級吸收塔的逐級吸收最后由第五級吸收塔的出口排出尾氣回收裝置。吸收液和尾氣在 尾氣回收裝置的運行流動順序正好相反，保證了吸收液和尾氣的充分接觸，增加吸收液對 尾氣的吸收效果。
[0013] 作為優(yōu)選，所述的五級吸收塔的各級吸收塔的底端出口和對應(yīng)的各級吸收液儲罐 的入口之間都設(shè)有冷凝器。尾氣的溫度通常都比較高，致使吸收液的溫度也比較高，吸收液 對氯化氨的吸收效果和吸收液的溫度有較大關(guān)系，吸收液的溫度越低吸收的效果越好。通 過在吸收塔的吸收液出口和吸收液儲罐的入口設(shè)置冷凝器，使吸收液能較高效的冷凝，提 高各級尾氣吸收塔的吸收效率。
[0014] 作為優(yōu)選，所述的聚集裝置包括依次連接的直型冷凝管和螺旋冷凝管，反應(yīng)爐出 口和直型冷凝管入口連接，螺旋冷凝管出口和分離裝置入口連接。
[0015] 作為優(yōu)選，所述反應(yīng)爐為立式，所述直型冷凝管豎直布置在反應(yīng)爐下方，且與反應(yīng) 爐的物料出口對接，直型冷凝管的出口通過彎管W及橫置的過渡管路和螺旋冷凝器的入口 連接，螺旋冷凝器由入口至出口螺旋繞置上升。
[0016] 反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)物料溫度很高。起初，物料的溫度不能下降太快，通過直型的冷 凝管冷凝，物料溫度下降較平緩，氣相法白炭黑聚集地程度不大，顆粒中不會包含太多的尾 氣。直型冷凝管的出口通過彎管W及橫置的過渡管路和螺旋冷凝器的入口連接，螺旋冷凝 管和冷凝介質(zhì)的接觸面更大，有利于氣相白炭黑的聚集，螺旋冷凝器由入口至出口螺旋繞 置上升，螺旋冷凝器不易堵塞，設(shè)備安裝簡單。
[0017] 作為優(yōu)選，所述的分離裝置為串聯(lián)連接的=級旋風(fēng)分離器，其中第一級旋風(fēng)分離 器的底端物料出口通過文丘里管和脫酸裝置入口連接，第二、=級旋風(fēng)分離器的底端物料 出口分別通過文丘里管和對應(yīng)的前一級旋風(fēng)分離器的入口連接。
[001引各級旋風(fēng)分離器的上部設(shè)置有入口、頂端設(shè)置有出口、底端設(shè)置有物料出口。=級 旋風(fēng)分離器通過串聯(lián)連接，第一級旋風(fēng)分離器的出口與第二級旋風(fēng)分離器的入口連接，第 二級旋風(fēng)分離器的出口與第=級旋風(fēng)分離器的入口連接，第=級旋風(fēng)分離器的出口與尾氣 回收裝置的入口連接；同時，第二級旋風(fēng)分離器的底端的物料出口通過文丘里管和第一級 旋風(fēng)分離器的入口連接，第=級旋風(fēng)分離器的底端的物料出口通過文丘里管和第二級旋風(fēng) 分離器的入口連接。
[0019] 所述的文丘里管設(shè)置有物料入口、物料出口和工作流體入口。本實用新型選用的 工作流體為壓縮空氣。壓縮空氣通過文氏管產(chǎn)生一個負壓區(qū)，物料入口接入負壓區(qū)，白炭黑 通過該負壓區(qū)被吸入文氏管與壓縮空氣混合后一起輸送出去。
[0020] 第二、S級旋風(fēng)分離器的底端物料出口分別與各自的文丘里管的物料入口連接， 各自文丘里管的物料出口和對應(yīng)的前一級旋風(fēng)分離器的入口連接。第一級旋風(fēng)分離器的底 端物料出口和第一級文丘里管的物料入口連接，第一級文丘里管的物料出口和脫酸裝置的 入口連接；第二級旋風(fēng)分離器的底端物料出口和第二級文丘里管的物料入口連接，第二級 文丘里管的物料出口和第一級旋風(fēng)分離器的入口連接；第=級旋風(fēng)分離器的底端物料出口 和第=級文丘里管的物料入口連接，第=級文丘里管的物料出口和第二級旋風(fēng)分離器的入 口連接，各級文丘里管的工作流體體入口連接壓縮空氣管。
[0021] 該種串聯(lián)連接方式使生成的氣相法白炭黑在分離裝置中進行多級循環(huán)分離，增加 分離效果，降低尾氣中Si化的含量，減輕脫酸裝置脫酸的負擔(dān)，同時連接裝置中采用了文丘 里管為物料提速，文丘里管引入的空氣對白炭黑輸送管路具有吹掃作用，使物料管道比較 暢通，保證生產(chǎn)的連續(xù)流暢性。
[0022] 作為優(yōu)選，所述的脫酸裝置為通過文丘里管串聯(lián)連接的=級脫酸爐，各級脫酸爐 的頂部為尾氣出口，分別和尾氣吸收裝置的入口連接。
[0023] 氣相法白炭黑粉料在脫酸爐的顆粒已經(jīng)比較大，容易堵塞管路，=級脫酸爐的串 聯(lián)連接的管路上分別設(shè)置文丘里管，可較大程度降低管路堵塞的風(fēng)險。同時，通過串聯(lián)連接 的方式也使氣相法白炭黑粉料在脫酸爐的脫酸時間增長，最大程度地脫除白炭黑分子內(nèi)吸 附的氯化氨等廢氣。
[0024] 利用四氯化娃生產(chǎn)氣相法白炭黑的生產(chǎn)系統(tǒng)，還設(shè)有原料供給裝置，該原料供給 裝置包括：
[002引氣化罐，用W氣化四氯化娃；
[0026] 引射器，其工作流體入口接氧氣源，被引射流體入口接所述氣化罐的氣相出口；
[0027] 噴嘴，噴嘴入口分別與引射器流體出口W及氨氣源連通，噴嘴出口與反應(yīng)爐入口 連通。
[002引物料氣化后通過引射器與空氣混合，再在噴嘴里和氨氣混合，通過噴嘴將物料噴 入反應(yīng)爐中反應(yīng)，引射器提高了氣化物料的運動速度，使物料混合更快，混合效果更充分。
[0029] 作為優(yōu)選，所述反應(yīng)爐上設(shè)置有氨氣補氣口，空氣補氣口，所述反應(yīng)爐W及氣化罐 的外壁均設(shè)有換熱夾套，反應(yīng)爐換熱夾套的出口與氣化罐換熱夾套的入口連通。
[0030] 爐體設(shè)有氨氣補氣口、空氣補氣口，可向反應(yīng)體系中補加氨氣、空氣，使化學(xué)反應(yīng) 平衡向正方向移動，提高四氯化娃的轉(zhuǎn)化率。反應(yīng)爐W及氣化罐的外壁均設(shè)有換熱夾套，反 應(yīng)爐換熱夾套的出口與氣化罐換熱夾套的入口連通，可使在反應(yīng)爐夾套內(nèi)換熱的介質(zhì)（如 水、導(dǎo)熱硅油等）循環(huán)至氣化罐的夾套內(nèi)，作為氣化罐的加熱源，提高能源利用率。
[0031] 本實用新型提供的利用四氯化娃生產(chǎn)氣相法白炭黑的系統(tǒng)，通過對反應(yīng)過程中的 尾氣回收裝置的吸收液管路的改造，實現(xiàn)了吸收液在尾氣回收裝置中的多級吸收利用，提 高了尾氣回收效果，同時采用多級串聯(lián)的分離裝置和脫酸裝置，并結(jié)合在管路上設(shè)置的文 丘里管，提高了固氣分離效果，降低了物料堵塞生產(chǎn)系統(tǒng)管路的風(fēng)險，提高生產(chǎn)效率。
[0032] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提供了單套4000T/a的氣相白炭黑合成工藝，采用 密封燃燒技術(shù)、水冷夾套式冷卻技術(shù)、脫酸技術(shù)及尾氣回收技術(shù)提高生產(chǎn)能力。生產(chǎn)裝置能 夠長周期的生產(chǎn)，充分利用熱能，降低消耗，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，大大縮短了和國外產(chǎn)品的差距。
【附圖說明】
[0033] 圖