[发明专利]生产气相二氧化硅的系统及方法

说明书

本发明公开了一种生产气相二氧化硅的系统及方法，该系统包括：燃烧器，用于通入原料氯硅烷、氢气、氧气或空气点火燃烧；反应炉，与燃烧器连接，燃烧器的出口设置于反应炉内，反应炉为密闭式反应炉，原料氯硅烷、氢气、氧气或空气在反应炉内燃烧发生水解反应生成气相二氧化硅。生产气相二氧化硅的系统采用的反应炉为密闭式反应炉，避免了吸入外界的冷空气影响反应炉内的物料浓度，提高了反应炉内的反应温度的控制，避免了反应炉内的氯硅烷发生低温水解产生部分大颗粒二氧化硅，从而使得反应炉内反应生成了气相二氧化硅的粒径比及比表面积分布均匀，能够提升产品稳定性，将气相二氧化硅产品比表面积波动范围大大降低，提高了产品的应用性能。

技术领域

本发明属于气相二氧化硅生产技术领域，具体涉及一种生产气相二氧化硅的系统及方法。

背景技术

气相二氧化硅是利用氯硅烷经氢氧焰高温水解制得的一种精细、特殊的无定形粉体材料，平均原生粒径约为7-40纳米。气相二氧化硅粒径小、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。

目前，国内的气相二氧化硅存在以下问题：(1)产品质量波动较大，尤其气相二氧化硅比表面积波动范围较大，增稠触变、补强性能不稳定，对下游的生产造成一定影响；(2)气相二氧化硅中含有一定量的大颗粒二氧化硅，主要是低温水解和高温烧结产生的二氧化硅，影响下游产品的透明度，限制了气相二氧化硅的应用领域，与国外产品有较大差距。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供生产气相二氧化硅的系统及方法，避免了反应炉内的氯硅烷发生低温水解产生部分大颗粒二氧化硅，从而使得反应炉内反应生成了气相二氧化硅的粒径比及比表面积分布均匀。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是提供一种生产气相二氧化硅的系统，包括：

燃烧器，用于通入原料氯硅烷、氢气、氧气或空气点火燃烧；

反应炉，与燃烧器连接，燃烧器的出口设置于反应炉内，反应炉为密闭式反应炉，原料氯硅烷、氢气、氧气或空气在反应炉内燃烧发生水解反应生成气相二氧化硅。

优选的是，燃烧器包括：由内到外依次设置的第一通道、第二通道、第三通道，第一通道、第二通道、第三通道均与燃烧器的出口连通，第一通道用于通入原料，第二通道用于通入燃烧气，第三通道用于通入保护气对第二通道进行降温、补充反应炉内的氧气。

优选的是，第一通道内还设置有内置混合器，用于对第一通道内的气体进行混合。

优选的是，内置混合器设置于第一通道的轴向中心位置。

优选的是，反应炉包括：炉腔和设置于炉腔外的夹套，夹套用于通入冷媒对炉腔进行冷却。

优选的是，所述的生产气相二氧化硅的系统，还包括：

除杂装置，与反应炉连接，除杂装置用于除去气相二氧化硅中的杂质。

优选的是，除杂装置包括：

脱酸炉，脱酸炉与反应炉连接，脱酸炉用于脱除气相二氧化硅中的氯化氢气体；

干燥炉，与脱酸炉连接，干燥炉用于对气相二氧化硅干燥脱水，得到成品气相二氧化硅。

优选的是，脱酸炉的加热方式为辐射加热。

优选的是，除杂装置还包括：聚集器、袋式过滤器，聚集器、袋式过滤器设置于反应炉与脱酸炉之间，

聚集器，与反应炉连接，反应炉内的气相二氧化硅以及尾气进入到聚集器中，聚集器用于将气相二氧化硅聚集为预设粒度的气相二氧化硅；