一種采用離子交換法制備硅溶膠的生產(chǎn)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種制備硅溶膠生產(chǎn)裝置，特別涉及一種采用離子交換法制備硅溶膠的生產(chǎn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]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，無臭、無毒。由于硅溶膠中的Si02含有大量的水及羥基，故硅溶膠也可以表述為Si02.nH20。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。
[0003]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%，并且無法實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是要提供一種采用離子交換法制備硅溶膠的生產(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)問題。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0006]—種采用離子交換法制備硅溶膠的生產(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)釜的出料口通過三向閥與循環(huán)栗連接，所述循環(huán)栗通過導(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；
[0007]所述離子交換罐包括布水器、原料罐、過濾裝置，所述布水器設(shè)置在離子交換罐的上部，過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。
[0008]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)噴頭通過上導(dǎo)液管與循環(huán)栗連接;循環(huán)栗通過下導(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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011 ]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)栗，其中冷風(fēng)室內(nèi)設(shè)有三道無紡布濕簾，冷風(fēng)室右側(cè)與冷風(fēng)機(jī)相連，無紡布濕簾頂部設(shè)有噴頭，噴頭與冷卻管出口連接，無紡布濕簾底部設(shè)有集水管，集水管通過冷卻循環(huán)栗與冷卻管進(jìn)口連接。
[0012]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。
[0013]作為優(yōu)選，所述過濾裝置包括第一樹脂托板、第二樹脂托板，所述第一樹脂托板、第二樹脂托板上均設(shè)有篩孔，所述第一樹脂托板固定在離子交換罐的中部，第二樹脂托板固定在離子交換罐的下部，在第一樹脂托板、第二樹脂托板上分別放置第一樹脂層和第二樹脂層。
[0014]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。
[0015]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)有水平的過濾膜，將稀硅溶膠池內(nèi)部分割成過濾艙和聚水艙，所述聚水艙底部均設(shè)有排水口，排水口上連接有排污閥，所述過濾艙右側(cè)設(shè)有硅溶膠出口，過濾膜底部與振動(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。
[0016]本實(shí)用新型具有設(shè)計(jì)合理，自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)過程無污染等特點(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+的硅酸溶液通過交換樹指時(shí)Na+取代了陽離子交換樹脂上的H+。于是水玻璃中的Na+已被除去，H+陽離子與硅離子與硅酸鈉中的Si03生成具有活性的硅溶膠稀溶液流出。
[0017]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)栗將反應(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)將水蒸氣冷凝成水珠，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)行初步過濾，活性炭纖維過濾膜將稀硅溶膠進(jìn)行過濾后，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，不允許溶膠顆粒透過，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)過多層過濾系統(tǒng)過濾，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。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0019]圖2所示是本實(shí)用新型離子交換罐的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3所示是本實(shí)用新型閉循環(huán)反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖4所示是本實(shí)用新型稀硅溶膠池的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。
[0023]如圖1、2、3、4所示，一種采用離子交換法制備硅溶膠的生產(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底部的出口通過進(jìn)料導(dǎo)管310與閉循環(huán)反應(yīng)釜I的進(jìn)料口 10相連，閉循環(huán)反應(yīng)釜I的出料口 13通過三向閥22與循環(huán)栗20連接，循環(huán)栗20通過導(dǎo)液管與閉循環(huán)反應(yīng)釜I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。
[0024]離子交換罐5包括布水器51、原料罐514、過濾裝置512，布水器51設(shè)置在離子交換罐5的上部，過濾裝置512位于布水器51下，在離子