一種氣相二氧化硅表面處理裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種氣相二氧化硅表面處理裝置包括：汽化器用于將液態的硅烷類表面處理劑汽化；混合器與汽化器連接，混合器上有載氣輸入口，混合器用于將輸入的汽化的硅烷類表面處理劑與載氣混合；反應器與混合器連接，反應器內具有加熱裝置用于加熱，使得輸入的在載氣中的汽化的硅烷類表面處理劑與氣相二氧化硅逆向流動反應，得到經過汽化的硅烷類表面處理劑處理的氣相二氧化硅；成品料倉與反應器連接，用于接收經過汽化的硅烷類表面處理劑處理的氣相二氧化硅；冷凝器與反應器連接，用于將從反應器流出的尾氣中的汽化的硅烷類表面處理劑冷凝回收。該氣相二氧化硅表面處理裝置通過冷凝器將硅烷類表面處理劑冷凝回收后，循環使用，降低生產成本。
【專利說明】一種氣相二氧化硅表面處理裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于多晶硅生產【技術領域】，具體涉及一種氣相二氧化硅表面處理裝置。
【背景技術】
[0002]氣相二氧化硅具有特殊的表面結構(帶有表面羥基和吸附水)、特殊的顆粒形態(粒子小，比表面積大等)和獨特的物理化學性能，廣泛應用于橡膠、塑料、涂料、醫藥、日用化工諸多領域。
[0003]然而，由于氣相二氧化硅外表面存在的活性硅醇基容易吸附水，使其呈親水性，從而在有機相中難以濕潤和分散；由于氣相二氧化娃的表面存在輕基，表面能較大，其聚集體總傾向于凝聚，因而產品的應用性能受到影響。例如:在橡膠硫化系統里不能與聚合物很好地相容和分散，在涂料產品中容易引起凝聚沉淀，在輪胎中大量使用需要同時加入硅烷偶聯劑等等。為此，需要對氣相二氧化硅進行表面改性處理，以改善其應用效果，提高產品的附加值，拓展產品的應用領域。經表面改性處理后的氣相二氧化硅是一種具有特殊結構的新型無機材料，廣泛應用于國民經濟的各行各業。
[0004]氣相二氧化硅的表面改性是利用表面處理劑通過一定的工藝方法使氣相二氧化硅的表面羥基與表面處理劑發生反應，消除或減少其表面活性硅醇基的量，以達到改變表面性質的目的。
[0005]目前世界上只有美國、德國、日本、烏克蘭、中國等少數幾個國家和地區的企業能生產氣相法二氧化娃及其表面改性產品，其中Degussa、Cabot等幾大公司技術較為先進，國內只有極少數企業及科研院校對氣相二氧化硅表面處理進行研究。其中，發明專利CN100506921C介紹了一種通過連續表面處理制備疏水型納米二氧化硅的方法，通過將親水型氣相二氧化硅連續輸送至表面改性爐與硅烷類表面處理劑在表面改性爐中進行反應，通過調整反應時間、反應溫度及物料配比控制表面改性程度，經過表面處理的氣相二氧化硅再進入解析塔，通過解析塔將二氧化硅表面未反應的表面處理劑和副產氣體脫除。此專利主要研究了氣相二氧化硅表面處理的方法，此方法的缺點為:尾氣中未反應的表面處理劑未能有效回收，造成表面處理劑的浪費，同時尾氣處理較為困難。
實用新型內容
[0006]本實用新型所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的上述不足，提供一種氣相二氧化硅表面處理裝置，通過冷凝器將硅烷類表面處理劑冷凝回收后，冷凝后的硅烷類表面處理劑可以循環使用，降低了生產成本。
[0007]解決本實用新型技術問題所采用的技術方案是提供一種氣相二氧化硅表面處理裝置，包括:
[0008]汽化器，用于將液態的硅烷類表面處理劑汽化；
[0009]混合器，與所述汽化器連接，所述混合器上有載氣輸入口，所述混合器用于將輸入的汽化的硅烷類表面處理劑與載氣混合；
[0010]反應器，與所述混合器連接，所述反應器內具有加熱裝置用于加熱，使得輸入的在所述載氣中的汽化的硅烷類表面處理劑與氣相二氧化硅逆向流動進行反應，得到經過汽化的娃燒類表面處理劑處理的氣相二氧化娃;
[0011]成品料倉，與所述反應器連接，所述成品料倉用于接收所述經過汽化的硅烷類表面處理劑處理的氣相二氧化硅；
[0012]冷凝器，與所述反應器連接，所述冷凝器用于將從所述反應器流出的尾氣中的汽化的硅烷類表面處理劑冷凝回收。
[0013]優選的是，所述反應器為流化床反應器。
[0014]優選的是，所述冷凝器的冷凝溫度為-20?_35°C，所述冷凝器內的壓力為0.1?0.5Mpa。
[0015]優選的是，所述的氣相二氧化硅表面處理裝置，還包括:袋濾器，分別與所述反應器、所述冷凝器連接，所述袋濾器用于將從所述反應器流出的尾氣中的氣相二氧化硅過濾掉，過濾后的尾氣再輸送到所述冷凝器。
[0016]優選的是，所述的氣相二氧化硅表面處理裝置，還包括:一級氯硅烷淋洗塔，與所述冷凝器連接，所述一級氯硅烷淋洗塔用于通過氯硅烷淋洗液將所述冷凝器內未被冷凝的汽化的硅烷類表面處理劑吸收掉。
[0017]優選的是，所述的氣相二氧化硅表面處理裝置，還包括:二級淋洗塔，與所述一級氯硅烷淋洗塔連接，所述二級淋洗塔用于通過水洗將從所述一級氯硅烷淋洗塔流出的尾氣中的氯化氫吸收掉。
[0018]優選的是，所述的氣相二氧化硅表面處理裝置，還包括:第一輸送器，分別與所述反應器、所述成品料倉連接，所述第一輸送器用于將所述反應器內所述經過汽化的硅烷類表面處理劑處理的氣相二氧化硅送入到所述成品料倉內。
[0019]優選的是，所述的氣相二氧化硅表面處理裝置，還包括:第二輸送器，分別與所述袋濾器、所述成品料倉連接，所述第二輸送器用于將經過所述袋濾器過濾后的經過汽化的硅烷類表面處理劑處理的氣相二氧化硅送入到所述成品料倉內。
[0020]本實施例中的氣相二氧化硅表面處理裝置有效解決了氣相二氧化硅表面處理過程中，硅烷類表面處理劑損耗大，無法有效回收利用的問題，硅烷類表面處理劑價格昂貴，通過冷凝器的冷凝作用將硅烷類表面處理劑冷凝回收后，冷凝后的硅烷類表面處理劑可以循環使用，從而降低了生產成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是本實用新型實施例中的氣相二氧化硅表面處理裝置的結構示意圖。
[0022]圖中:1_汽化器；2-混合器；3_反應器；4_成品料倉；5_冷凝器；6_袋濾器；7- —級氯娃燒淋洗塔；8_ 二級淋洗塔；9_第一輸送器；10-第二輸送器；11-載氣入口 ；12_氣相二氧化硅入口 ； 14-冷媒入口 ； 15-冷媒出口 ； 16-硅烷類表面處理劑儲罐；17-氯硅烷入口 ；18-氯硅烷儲罐；19-水入口 ；20_廢液排出口 ；21_尾氣排出口。
【具體實施方式】
[0023]為使本領域技術人員更好地理解本實用新型的技術方案，下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細描述。
[0024]實施例
[0025]如圖1所示，本實施例提供一種氣相二氧化硅表面處理裝置，包括:
[0026]汽化器1，用于將液態的硅烷類表面處理劑汽化，所述的液態的硅烷類表面處理劑可以是鹵硅烷、硅氮烷或硅氧烷類等表面處理劑；本實施例中的汽化器I具體為夾套式換熱器，夾套內采用外部蒸汽作為熱源。汽化器I包括夾套式換熱器罐體，罐體上有液態的硅烷類表面處理劑進入管口、汽化后的硅烷類表面處理劑輸出管口。
[0027]混合器2，與所述汽化器I管道連接，所述混合器2用于將由汽化器I輸入來的汽化的硅烷類表面處理劑與載氣混合；本實施例中的載氣具體為惰性氣體如氬氣或其他惰性氣體。混合器2上設置有汽化的硅烷類表面處理劑的入口外，還設置有載氣入口 11，該載氣入口 11用于向混合器2內通入載氣。
[0028]反應器3，與所述混合器2連接，所述反應器3內具有加熱裝置用于加熱，使得從反應器3底部輸入的在所述載氣中的汽化的娃燒類表面處理劑與從反應器3上部輸入的氣相二氧化硅逆向流動反應，得到經過汽化的硅烷類表面處理劑處理的氣相二氧化硅；本實施例中的反應器3內具有電加熱裝置，優選的是反應器3還具備溫控系統控制溫度；進一步優選的是反應器3內還具有分布器，該分布器可以使得輸入的在所述載氣中的汽化的硅烷類表面處理劑與氣相二氧化硅逆向流動并充分接觸，且經過汽化的硅烷類表面處理劑處理的氣相二氧化娃從反應器3的中部輸送出。反應器3上設置有氣相二氧化娃入口 12,該氣相二氧化娃入口 12用于向反應器3內通入氣相二氧化娃。
[0029]成品料倉4，與所述反應器3連接，所述成品料倉4用于接收所述經過汽化的硅烷類表面處理劑處理的氣相二氧化硅；
[0030]冷凝器5，與所述反應器3連接，所述冷凝器5用于將從所述反應器3流出的尾氣中的汽化的硅烷類表面處理劑冷凝。從所述反應器3流出的尾氣主要包括:未反應完的硅燒類表面處理劑、載氣、反應后的副產氣體以及少量氣相二氧化娃粉體。娃燒類表面處理劑價格昂貴，通過冷凝器5的冷凝作用將硅烷類表面處理劑冷凝回收后，冷凝后的硅烷類表面處理劑可以進入硅烷類表面處理劑儲罐16內循環使用，從而降低了生產成本。冷凝器5上設置有冷媒入口 14和冷媒出口 15，通過冷媒進行冷凝回收。
[0031]優選的是，所述反應器3為流化床反應器。
[0032]優選的是，所述冷凝器5的冷凝溫度為-20?_35°C，所述冷凝器5內的壓力為0.1?0.5Mpa。本實施中的冷凝器5具體采用_35°C的鹽水或者氟利昂作為冷媒。在上述條件下，可以將60?95%的未反應完的硅烷類表面處理劑冷凝回收，冷凝后的硅烷類表面處理劑進入硅烷類表面處理劑儲罐16內循環使用，載氣以及反應后的副產氣體則無法在此條件下冷凝。
[0033]優選的是，所述的氣相二氧化硅表面處理裝置，還包括:袋濾器6，分別與所述反應器3、所述冷凝器5連接，所述袋濾器6用于將從所述反應器3流出的尾氣中的氣相二氧化硅過濾掉，過濾后的尾氣再輸送到所述冷凝器5。通過該袋濾器6的濾袋將尾氣與其中攜帶的氣相二氧化硅粉體進行分離。其中，袋濾器6內部含有自動反吹器，該自動反吹器采用惰性氣體反吹濾袋，將濾袋表面的粉體吹落到袋濾器6的錐形料斗內。
[0034]優選的是，所述的氣相二氧化硅表面處理裝置，還包括:一級氯硅烷淋洗塔7，與所述冷凝器5連接，所述一級氯硅烷淋洗塔7用于通過氯硅烷淋洗液將所述冷凝器5內未被冷凝的汽化的硅烷類表面處理劑吸收掉。一級氯硅烷淋洗塔7上設置有氯硅烷入口 17，通過氯硅烷淋洗液將所述冷凝器5內未被冷凝的汽化的硅烷類表面處理劑吸收掉后進入到氯硅烷儲罐18中。
[0035]優選的是，所述的氣相二氧化硅表面處理裝置，還包括:二級淋洗塔8，與所述一級氯硅烷淋洗塔7連接，所述二級淋洗塔8用于通過水洗將從所述一級氯硅烷淋洗塔7流出的尾氣中的氯化氫吸收掉。此時，經過二級淋洗塔8后的尾氣中的所有的有害氣體分離，從而可以達標排放。二級淋洗塔8上設置有水入口 19、廢液排出口 20、尾氣排出口 21，通過水入口 19通入水對一級氯硅烷淋洗塔7流出的尾氣進行淋洗，得到的廢液通過廢液排出口20排出，得到的尾氣通過尾氣排出口 21排出。當然，二級淋洗塔8也可以通過堿液進行淋洗，可以根據從一級氯硅烷淋洗塔7流出的尾氣中的氯化氫的量來進行選擇是通過水進行淋洗還是堿液淋洗。
[0036]本實施例中的氣相二氧化硅表面處理裝置同時克服了氣相二氧化硅表面處理反應尾氣處理困難，無法有效分離處理，容易造成環境污染的缺點。
[0037]優選的是，所述的氣相二氧化硅表面處理裝置，還包括:第一輸送器9，分別與所述反應器3、所述成品料倉4連接，所述第一輸送器9用于將所述反應器3內所述經過汽化的娃燒類表面處理劑處理的氣相二氧化娃送入到所述成品料倉4內。本實施例中的第一輸送器9具體為文丘里結構的輸送器。
[0038]優選的是，所述的氣相二氧化硅表面處理裝置，還包括:第二輸送器10，分別與所述袋濾器6、所述成品料倉4連接，所述第二輸送器10用于將經過所述袋濾器6過濾后吹落到袋濾器6的錐形料斗內的經過汽化的硅烷類表面處理劑處理的氣相二氧化硅送入到所述成品料倉4內。本實施例中的第二輸送器10具體為文丘里結構的輸送器。
[0039]可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本實用新型的原理而采用的示例性實施方式，然而本實用新型并不局限于此。對于本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本實用新型的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種氣相二氧化娃表面處理裝置，其特征在于，包括: 汽化器，用于將液態的硅烷類表面處理劑汽化； 混合器，與所述汽化器連接，所述混合器上有載氣輸入口，所述混合器用于將輸入的汽化的硅烷類表面處理劑與載氣混合； 反應器，與所述混合器連接，所述反應器內具有加熱裝置用于加熱，使得輸入的在所述載氣中的汽化的硅烷類表面處理劑與氣相二氧化硅逆向流動進行反應，得到經過汽化的硅燒類表面處理劑處理的氣相二氧化娃; 成品料倉，與所述反應器連接，所述成品料倉用于接收所述經過汽化的硅烷類表面處理劑處理的氣相二氧化硅； 冷凝器，與所述反應器連接，所述冷凝器用于將從所述反應器流出的尾氣中的汽化的硅烷類表面處理劑冷凝回收。
2.根據權利要求1所述的氣相二氧化硅表面處理裝置，其特征在于，所述反應器為流化床反應器。
3.根據權利要求1所述的氣相二氧化硅表面處理裝置，其特征在于，所述冷凝器的冷凝溫度為-20?_35°C，所述冷凝器內的壓力為0.1?0.5Mpa。
4.根據權利要求1所述的氣相二氧化硅表面處理裝置，其特征在于，還包括:袋濾器，分別與所述反應器、所述冷凝器連接，所述袋濾器用于將從所述反應器流出的尾氣中的氣相二氧化硅過濾掉，過濾后的尾氣再輸送到所述冷凝器。
5.根據權利要求1所述的氣相二氧化硅表面處理裝置，其特征在于，還包括:一級氯硅烷淋洗塔，與所述冷凝器連接，所述一級氯硅烷淋洗塔用于通過氯硅烷淋洗液將所述冷凝器內未被冷凝的汽化的硅烷類表面處理劑吸收掉。
6.根據權利要求5所述的氣相二氧化硅表面處理裝置，其特征在于，還包括:二級淋洗塔，與所述一級氯硅烷淋洗塔連接，所述二級淋洗塔用于通過水洗將從所述一級氯硅烷淋洗塔流出的尾氣中的氯化氫吸收掉。
7.根據權利要求1所述的氣相二氧化娃表面處理裝置，其特征在于，還包括:第一輸送器，分別與所述反應器、所述成品料倉連接，所述第一輸送器用于將所述反應器內所述經過汽化的硅烷類表面處理劑處理的氣相二氧化硅送入到所述成品料倉內。
8.根據權利要求4所述的氣相二氧化硅表面處理裝置，其特征在于，還包括:第二輸送器，分別與所述袋濾器、所述成品料倉連接，所述第二輸送器用于將經過所述袋濾器過濾后的經過汽化的硅烷類表面處理劑處理的氣相二氧化硅送入到所述成品料倉內。
【文檔編號】C09C3/12GK204111646SQ201420388070
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年7月14日 優先權日:2014年7月14日
【發明者】胡光健, 黃彬, 侯雨, 相文強 申請人:新特能源股份有限公司