[发明专利]生产高分散二氧化硅的沉淀反应器

说明书

技术领域

本发明涉及合成反应装置技术领域，特别是涉及一种生产高分散二氧化硅的沉淀反应器。 

背景技术

沉淀水合二氧化硅，又称白炭黑，其化学式为SiO₂·n H₂O。白炭黑是橡胶工业重要的补强材料，将白炭黑用于轮胎胎面,可以显著降低轮胎的滚动阻力,同时能保持较好的抗冰滑性和抗湿滑性,其耐磨性仅有稍许降低。 

以水玻璃为原料的硫酸沉淀法是目前国内外已实现工业化的生产白炭黑的现行工艺，图1所示为沉淀法生产二氧化硅的流程图，硫酸沉淀法的主要技术特点是：在沉淀反应器中，向一定浓度的水玻璃中分段加入一定浓度的浓硫酸，并控制整个反应过程中的PH值，反应方程式为：Na₂O·mSiO₂+H₂SO₄+n H₂O→mSiO₂·(n+1）H₂O↓+Na₂SO₄，将所得的稀二氧化硅桨液经过过滤器洗涤过滤出Na₂SO₄母液，得到的二氧化硅滤饼再经过浆化罐处理得到浓二氧化硅浆液，并通过干燥器进行干燥实现固液分离，最终制得产品白炭黑。 

传统的沉淀法制备二氧化硅工艺虽然简单，但是生产高分散产品却很难，而分散性差直接影响了白炭黑的补强性，造成这种状况的原因主要有以下两个方面：首先是粘度的影响，水玻璃水溶液的粘度并不是很大，但是当初级粒子和固相沉淀生成后料液粘度会大幅度上升，达到水玻璃溶液粘度的上百倍甚至几百倍，粘度的迅速增大，严重影响了继续加入的硫酸与水玻璃料液的充分混合接触，所以极易出现硫酸或水玻璃局部过浓而引起整体反应不均一的现象，从而造成产品结构紧实，一次初生粒子大，团聚后粒子更大，不易在橡胶中分散； 其次，硅酸聚合反应强烈地受到pH影响，不同的pH反应速率相差很大，并存在一个反应最快的极大值点对应的pH。水玻璃溶液碱性很强，pH一般在10~12之间，所以酸化反应过程中的pH会经过或接近最大聚合速率点对应的pH。在此pH附近硅酸凝胶时间仅为几秒甚至更短，如果反应介质不能瞬间快速混合反应，不仅会影响产品品质，而且极易生成硅酸凝胶，引起整体反应不均一，使生产出的产品不易在橡胶中分散。 

发明内容

（一）要解决的技术问题 

本发明的目的是提供一种生产高分散二氧化硅的沉淀反应器，用以解决现有沉淀法制备的二氧化硅分散性差的问题。 

（二）技术方案 

为了解决上述技术问题，本发明提供一种生产高分散二氧化硅的沉淀反应器，包括釜体和设置在所述釜体内部用于搅拌所述釜体内反应介质的搅拌器，其中，所述搅拌器为折叶涡轮搅拌器，包括搅拌杆，所述搅拌杆的侧壁沿轴向方向上设置有多组搅拌桨，所述每组搅拌桨由若干个搅拌桨叶组成。 

如上所述的生产高分散二氧化硅的沉淀反应器，优选的是，所述搅拌桨叶为底部的前缘具有向下倾斜弧度的不规则形状。 

如上所述的生产高分散二氧化硅的沉淀反应器，优选的是，所述倾斜弧度为1°~30°。 

如上所述的生产高分散二氧化硅的沉淀反应器，优选的是，所述每组搅拌桨的若干个搅拌桨叶等间隔设置在所述搅拌杆的同一横截面上，且所述若干个搅拌桨叶相同。 

如上所述的生产高分散二氧化硅的沉淀反应器，优选的是，所述搅拌桨叶的垂直长度为40~100cm。 

如上所述的生产高分散二氧化硅的沉淀反应器，优选的是，所述 釜体为圆形锥底结构。 

如上所述的生产高分散二氧化硅的沉淀反应器，优选的是，所述釜体的锥底侧壁上设置有下料管。 

如上所述的生产高分散二氧化硅的沉淀反应器，优选的是，所述搅拌器还包括固定设置在所述搅拌杆上的桨毂，所述每组搅拌桨的若干个搅拌桨叶通过所述桨毂固定连接在所述搅拌杆上。 

如上所述的生产高分散二氧化硅的沉淀反应器，优选的是，所述搅拌杆的转动速率为25~100转/分。 

如上所述的生产高分散二氧化硅的沉淀反应器，优选的是，所述釜体的体积为20~80m³。 

（三）有益效果