[实用新型]一种气相白炭黑生产进料装置

说明书

本实用新型涉及化工领域，公开了一种气相白炭黑生产进料装置，包括水解炉及四氯化硅或甲基三氯硅烷进料单元，氢气进料单元，天然气进料单元，空气进料单元。氢气进料单元包括氢气过滤器和燃料混合预热器。天然气进料单元包括天然气过滤器和燃料混合预热器；氢气和天然气在燃料混合预热器中混合后一股与进料单元合流后通入水解炉，另一股单独通入水解炉；空气进料单元包括空气过滤器、主风机和空气预热器；空气在经过空气预热器分为两股分别通入水解炉。本实用新型将空气分成两股，一股先与原料和其他辅料在燃烧器混合均匀，出燃烧器后再与另外一股空气经点火器点火后发生反应，在反应火焰周围包裹一层氢氧焰，可减少外界环境对反应的影响。

技术领域

本实用新型涉及化工领域，尤其涉及一种气相白炭黑生产进料装置。

背景技术

白炭黑按生产方法大体分为沉淀法白炭黑和气相法白炭黑。气相法白炭黑常态下为白色无定形絮状半透明固体胶状纳米粒子（粒径小于100nm），无毒，有巨大的比表面积（100~400m²/g）。气相法白炭黑全部是纳米二氧化硅，产品纯度可达99.8%，粒径可达10-20nm，但制备工艺复杂，价格昂贵；沉淀法白炭黑又分为传统沉淀法白炭黑和特殊沉淀法白炭黑前者是指以硫酸、 盐酸、CO₂与水玻璃为基本原料生产的二氧化硅，后者是指采用超重力技术、溶胶-凝胶法、化学晶体法、二次结晶法或反相胶束微乳液法等特殊方法生产的二氧化硅。

气相法生产白炭黑：1941年德国 DEGUSSA 公司发明气相二氧化硅制备技术时，是采用四氯化硅为原材料。随着全球有机硅的单体工业的发展，副产物甲基三氯硅烷和高低沸物成为束缚有机硅单体工业发展的瓶颈。为此，生产商使用有机硅副产物作为制备气相二氧化硅的主体原材料，而生产气相二氧化硅的副产物盐酸，则返回有机硅厂用于有机的合成，形成一个资源循环利用 , 相互促进发展的良性循环。

我国从20世纪60年代开始小规模生产气相二氧化硅。2002年前国内仅有沈阳化工股份有限公司，上海氯碱化工股份有限公司和广州吉必时科技事业有限公司3家公司生产气相二氧化硅。其中沈阳化工股份有限公司，上海氯碱化工股份有限公司所用原料均为四氯化硅；广州吉必时科技实业有限公司在国内首次实现利用有机硅副产物甲基三氯硅烷生产气相二氧化硅。气相法白炭黑的生产工艺主要为化学气相沉积 ( CAV )法，该工艺又称热解法、干法或燃烧法，工艺流程见图3。其原料一般为四氯化硅、氧气 (或空气 ) 和氢气，它们在高温下反应而成。反应式为：

STC：SiCl₄ +2H₂ +O₂→ SiO₂ + 4HCl

M1：CH₃SiCl₃ +2O₂ → SiO₂ + 3HCl_{+ CO2}

氢气和天然气（当使用MTS（甲基三氯硅烷）做原料时不消耗天然气）分别经过滤器过滤后、再利用4.0bar低压蒸汽（换热器）将其升温到90℃，与经汽化器汽化和过滤器过滤后的STC（四氯化硅）或MTS（甲基三氯硅烷）在管道处混合均匀后送入燃烧嘴；与其中一股经主风机增压到0.36bar后，并用4.0bar低压蒸汽预热（换热器）到90℃的空气在烧嘴处充分混合均匀后进入合成水解焚烧炉。

STC（四氯化硅）或MTS（甲基三氯硅烷）与一定量的水和1500℃左右的高温下进行气相水解。此时生成的气相二氧化硅颗粒极细，与气体形成气溶胶，不易捕集，故使其先在聚集器中聚集成较大颗粒，然后经布袋分离器收集，再送入脱酸炉，用空气和氧气燃烧产生水蒸气并放热，对气相二氧化硅吸附的氯化氢进行脱附和干燥。成品送去包装系统。副产氯化氢进行盐酸回收和尾气处理后达标排放。