[实用新型]一种利用四氯化硅生产气相法白炭黑的生产系统

说明书

技术领域

本实用新型属于精细化工领域的生产装置，尤其是一种利用四氯化硅生产气相法白炭黑的系统。

背景技术

气相法白炭黑又称为气相法二氧化硅，是极其重要的纳米级无机原材料之一。气相法白炭黑粒径小、比表面积大、表面吸附力强、表面能大、化学纯度高、分散性能好，具有优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性，广泛应用于众多学科领域。

气相法白炭黑是由硅烷卤化物(主要是四氯化硅和甲基三氯硅烷)在氢氧火焰中高温水解生成的纳米级白色粉末，再进一步经聚集装置的絮凝、分离装置的固气分离、脱酸装置脱酸即得气相法白炭黑，反应过程中会产生大量的HCl气体，由于反应温度很高，还可能产生Cl₂等气体。

尾气的组成主要为空气、H₂O、SiO₂、HCl、Cl₂和CO₂等气体。其中，HCl遇空气中的水将产生腐蚀性极强的盐酸气，对HCl的回收不仅能保护环境，还可以制备工业利用价值很高的盐酸。

传统的HCl回收装置为串联连接的二级降膜塔吸收，直接将尾气通入到降膜塔中进行尾气回收，但尾气中含有二氧化硅，容易堵塞降膜塔列管，影响正常生产进度。

公开号为CN103073005A、CN203006956U的中国专利文献公开了一种燃烧四甲基硅烷制备白炭黑的方法及其制备装置。该方法包括将四甲基硅烷雾化后送入炉膛内充分燃烧，燃烧产物经过捕集器捕集白炭黑，最终尾气排入大气；该方法所需的制备装置包括燃烧器、储罐、输送泵、雾化装置、送风机、炉膛、烟气冷却器、捕集器、引风机和烟囱。本发明使用四甲基硅烷燃烧来获取白炭黑，但生产的白炭黑产品性能不能达到相关国家标准。

公开号为CN101723384A的中国专利文献公开了一种气相白炭黑的合成方法及装置，该装置由燃烧炉、溴化锂机组及冷冻盐酸循环系统组成，燃烧炉通过回水管及上水管与溴化锂机组连接，溴化锂机组的另一端上部通过回水管及上水管与冷冻盐酸循环系统连接，将预热处理后的硅卤化物、空气及氢气连续输入密闭的燃烧炉中进行高温水解，得到白炭黑气固混合物，产生的热量通过燃烧炉的水冷夹套带走。

公开号为CN103466636A的中国专利文献公开了一种利用甲基三氯硅烷生产气相法白炭黑的系统，按反应流程包括依次设置的反应炉、聚集装置、分离装置、脱酸装置以及尾气回收装置。当温度下降时，气相法白炭黑会在生成系统的管路上聚集成大颗粒，该生产系统的管路容易被聚集的白炭黑颗粒堵塞。该发明专利公开的生产系统的尾气回收装置包括布袋除尘器和除尘塔、吸收塔、碱洗塔组成的三级串联吸收塔，所述的串联吸收塔连接方式为第一级吸收塔的出口和第二级吸收塔的入口连接，第二级吸收塔的出口和第三级吸收塔的入口连接。各吸收塔都设有酸液循环槽，吸收塔排出的吸收液通过循环泵将吸收液重新打入各自吸收塔作为吸收液使用，随着吸收液浓度不断变高，吸收液对尾气的吸收效果越来越差；同时吸收液在单一的吸收塔中循环使用，吸收液的温度容易变高，吸收液的温度变高，对氯化氢的吸收效果下降。因此，如何实现尾气的高效回收是生产气相法白炭黑行业急需解决的难题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种尾气回收效果好、设备布局简单的利用四氯化硅生产气相法白炭黑的系统，生成的气相法白炭黑颗粒均匀。

一种利用四氯化硅生产气相法白炭黑的生产系统，按反应流程包括依次设置的反应炉、聚集装置、分离装置、脱酸装置以及尾气回收装置，所述的尾气回收装置包括串联的五级吸收塔，每级吸收塔的吸收液出口均匹配有吸收液储罐，其中第二、三、四级吸收塔的吸收液储罐出口分别与对应的前一级吸收塔的吸收液入口连接。

为了能较好的吸收反应过程中产生的尾气，本实用新型提供了一套串联的五级吸收塔装置来回收尾气。吸收塔的尾气出、入口通过管路逐级串联连接，尾气从第一级吸收塔的入口进入尾气回收装置，进行逐级吸附，提高尾气的吸附回收效果。同时各级吸收塔都设置有吸收液储罐，其中第二、三、四级吸收塔的吸收液储罐出口分别与对应的前一级吸收塔的吸收液入口通过管路连接，其中的管路上还分别设置有循环泵。通过上述连接方式，实现了吸收液的多级吸收利用。