[发明专利]一种带环隙空气强制冷却嘴套的精密反应器及纳米级气相法白炭黑的制备方法

说明书

本发明公开了一种带环隙空气强制冷却嘴套的精密反应器及纳米级气相法白炭黑的制备方法，嘴体的头部安装有嘴身，所述嘴身的头部安装有嘴尖，所述嘴体的内部安装有分布器，在嘴体的顶部设置有原料氢气进口管，在嘴体的顶部侧壁上安装有原料氢气、原料四氯化硅汽体及原料空气混合气（汽）进口管，所述嘴尖的头部安装有带环隙空气强制冷却保护嘴套，所述带环隙空气强制冷却保护嘴套的外壁均布设置有多根环隙空气进气管，所述带环隙空气强制冷却保护嘴套内部有对称安装有两根环隙氢气进口管，所述带环隙空气强制冷却保护嘴套的下部安装有挡板。

技术领域

本发明涉及纳米级气相法白炭黑制备领域，具体为一种带环隙空气强制冷却保护嘴套的精密反应器及纳米级气相法白炭黑的制备方法。

背景技术

纳米级气相法白炭黑（学名气相法二氧化硅）是利用商品级四氯化硅经氢氧焰高温水解所制得的一种精细、特殊的无定形纳米粉体材料，是一种多功能的纳米级添加剂。纳米级气相法白炭黑分疏水型和亲水型两种，本发明主要涉及亲水型气相法白炭黑。

传统的纳米级气相法白炭黑生产所用普通反应器只设计成一层环隙氢气高温火焰保护层，其目的是通过高温环隙氢气火焰对高温水解反应生成的纳米级气相法白炭黑原生粒子流进行保护，防止发生低温水解反应，因环隙氢气火焰温度较高（特别是环隙氢气不均更易导致局部火焰温度过高），不可避免导致纳米级气相法白炭黑原生粒子表面羟基因局部（环隙氢气火焰高温区）温度过高发生缩合反应而部分丟失，使得纳米级气相法白炭黑产品活性下降，也会造成环隙氢气火焰高温区的氯化氢氧化现象比较严重，高温水解反应副产氯气量较多将导致生产装置碱耗上升，因无洁净干燥的环隙空气对高温水解反应生成的纳米级气相法白炭黑原生粒子流进行隔绝保护，将导致环境中的灰尘、水分等对产品造成污染。

发明内容

本发明专利所要解决的问题是提供一种带环隙空气冷却保护嘴套的精密反应器及纳米级气相法白炭黑的制备方法，此反应器是通过将原有普通反应器只有一层环隙氢气高温火焰保护层设计成环隙氢气高温火焰保护层+环隙空气冷却保护层的精密反应器，即在环隙氢气高温火焰保护层的外部形成一道均匀的环隙空气强制冷却保护层，其目的是对环隙氢气的高温火焰保护层进行强制冷却，减少纳米级气相法白炭黑原生粒子表面羟基因局部（环隙氢气火焰高温区）温度过高发生严重的缩合反应而丟失，保证了纳米级气相法白炭黑的产品活性；减轻环隙氢气火焰高温区的氯化氢氧化现象，减少高温水解反应副产氯气，降低尾洗系统的液碱消耗量提高装置经济性；洁净干燥的环隙空气冷却保护层有效隔绝环境空气中的灰尘、水分等杂质进入到纳米级气相法白炭黑的原生粒子流中，避免产品受到污染。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种带环隙空气强制冷却嘴套的精密反应器，它包括嘴体，所述嘴体的头部安装有嘴身，所述嘴身的头部安装有嘴尖，所述嘴体的内部安装有分布器，在嘴体的顶部设置有原料氢气进口管，在嘴体的顶部侧壁上安装有原料氢气、原料四氯化硅汽体及原料空气混合气（汽）进口管，所述嘴尖的头部安装有带环隙空气强制冷却保护嘴套，所述带环隙空气强制冷却保护嘴套的外壁均布设置有多根环隙空气进气管，所述带环隙空气强制冷却保护嘴套内部有对称安装有两根环隙氢气进口管，所述带环隙空气强制冷却保护嘴套的下部安装有挡板。

所述带环隙空气强制冷却保护嘴套通过均布的多个嘴套固定螺栓固定安装在嘴尖上；所述带环隙空气强制冷却保护嘴套为中空夹套型式，嘴套与嘴身之间形成的环形封隙为氢气环隙，中空夹套型式的嘴套中空部分为空气环隙，洁净干燥的环隙氢气及环隙空气分别经过计量、稳压后进入精密反应器的氢气环隙和空气环隙中喷出，分别在高温水解反应生成的纳米级气相法白炭黑原生粒子流表面形成了高温火氢气焰保护层及强制冷却空气保护层。

所述分布器的顶部通过分布器固定螺栓安装在嘴体的顶部。

所述嘴体顶部的原料氢气进口管所在的位置与侧壁上切向进入的原料四氯化硅汽体及原料空气混合气（汽）进口管垂直且在同一切线方向。