[实用新型]一种新型全封闭式用于制造气相法二氧化硅的反应器

说明书

本实用新型提供了一种新型全封闭式用于制造气相法二氧化硅的反应器，解决了反应器为开式燃烧器与反应器本体两者分离，反应易受外界环境影响的问题。该装置包括燃烧器、反应器本体和点火装置，燃烧器的腔体两端设置有原料入口和喷嘴，且至少燃烧器的喷嘴部分由反应器本体的一端延伸至其内腔中以使燃烧器和反应器本体形成一体式的封闭结构，反应器本体的另一端设置有反应出口；点火装置设置于靠近喷嘴位置处用于点燃反应原料。本实用新型燃烧器与反应器本体形成一体式的封闭结构，反应火焰不受外界环境和大气影响，避免空气中的杂质和水分进入系统。反应器工作或停车状态下均可避免环境中的水分与系统残留物料接触，进而腐蚀设备的可能性。

技术领域

本实用新型涉及气相法二氧化硅生产设备技术领域，尤其是涉及一种新型全封闭式用于制造气相法二氧化硅的反应器。

背景技术

气相二氧化硅俗称气相白炭黑，是一种重要的纳米无机化工材料，粒径微小(7～40nm)，比表面积大(50～400m²/g)，产品纯度高(SiO₂≥99.9％)。该产品具有优越的表面化学性能以及良好的生理惰性，在硅橡胶、胶粘剂、油漆、涂料、油墨、电子、纸张、化妆品、医药、食品和农业等领域有着广泛的应用，主要起到补强、增稠、触变、消光等作用，是国家基础民生工业、国防工业、高科技领域中不可缺少的原材料和添加助剂，有工业味精之称。

气相法二氧化硅的基本制造方法：气化的四氯化硅或一甲基三氯硅烷、压缩空气、氢气为原料，三者充分混合后进入高温水解反应器(简称“反应器”)，发生反应如下：

a：SiCl₄+3H₂+1.5O₂→SiO₂+4HCl+H₂O

b：CH₃SiCl₃+H₂+2.5O₂→SiO₂+3HCl+H₂O+CO₂

制备的SiO₂在反应器呈现纳米级粉体粒子，经过冷却降温，多个粉体粒子相互结合和聚集形成微米级粉体颗粒，粉体颗粒再经过气粉分离、脱酸、干燥等工艺得到成品的气相法二氧化硅粉体。

其中，反应器又叫高温水解反应炉，是制造气相二氧化硅的关键设备之一，对气相白炭黑生产稳定性、安全性、产品品质具有十分关键作用，一般由以下部件构成：燃烧器，原料气流高速喷入反应器内进行高温水解反应，是控制反应火焰的核心部件；本体，用于接收反应产物；点火系统，用于启动反应器；以及火焰检测系统和冷却系统，冷却系统，用于迅速带走生成热。

本申请人发现现有技术的反应器至少存在以下技术问题：

1、反应器为开式，现有的反应器不是全封闭的，燃烧器和反应器本体是分离的两部分，由此易导致以下问题：

其一，反应火焰易受外部大气环境影响，造成火焰不稳定；其二，反应的冷却过程依靠反应器本体开口部分的大气气流作为冷却气流，大气中杂质较多，影响产品品质；其三，停车状态下，大气中的水分从开口部位进入反应器，易造成设备腐蚀。

2、燃烧器为双层结构，仅有点火气流通道和反应气流通道；燃烧器火焰受大气环境影响大；产品指标调整困难，不能生产高指标产品；产品指标控制范围宽，例如比表面积，一般在指标值±10％波动。

3、反应器本体依靠开口处的风冷换热，整个依靠负压吸入大气气流冷却，反应热交换不好，产能低。

4、点火系统为人工手动点火，操作不安全。

实用新型内容