一种利用四氯化硅生产气相法白炭黑的生产系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 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娃生产气相法 白炭黑的系统。
【背景技术】
[0002] 气相法白炭黑又称为气相法二氧化娃，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。
[0003] 气相法白炭黑是由硅烷面化物（主要是四氯化娃和甲基=氯硅烷）在氨氧火焰中 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HC1气体，由于反应温度很高，还可 能产生Cl2等气体。
[0004] 尾气的组成主要为空气、H2〇、Si〇2、肥1、化和C〇2等气体。其中，肥1遇空气中的 水将产生腐蚀性极强的盐酸气，对肥1的回收不仅能保护环境，还可W制备工业利用价值 很高的盐酸。
[0005] 传统的肥1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娃，容易堵塞降膜塔列管，影响正常生产进度。
[0006][0007][000引公开号为CN103466636A的中国专利文献公开了一种利用甲基S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W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=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=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累将吸收液重 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，对氯化氨的吸收效果下降。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】
[0009] 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娃生产气相 法白炭黑的系统，生成的气相法白炭黑颗粒均匀。
[0010] 一种利用四氯化娃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W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、=、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。
[0011] 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、=、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累。通过上述连接方式，实现 了吸收液的多级吸收利用。
[0012] 吸收液在尾气回收装置中的流动顺序为由第四级吸收塔吸收液入口进入，再依次 经过第四、=、二级吸收塔，最后在第一级吸收塔的底端吸收液出口排至第一级吸收液储 罐。尾气在尾气回收装置中的气流顺序为由第一级吸收塔入口进入，再经过第一、二、=、四 及五级吸收塔的逐级吸收最后由第五级吸收塔的出口排出尾气回收装置。吸收液和尾气在 尾气回收装置的运行流动顺序正好相反，保证了吸收液和尾气的充分接触，增加吸收液对 尾气的吸收效果。
[0013] 作为优选，所述的五级吸收塔的各级吸收塔的底端出口和对应的各级吸收液储罐 的入口之间都设有冷凝器。尾气的温度通常都比较高，致使吸收液的温度也比较高，吸收液 对氯化氨的吸收效果和吸收液的温度有较大关系，吸收液的温度越低吸收的效果越好。通 过在吸收塔的吸收液出口和吸收液储罐的入口设置冷凝器，使吸收液能较高效的冷凝，提 高各级尾气吸收塔的吸收效率。
[0014] 作为优选，所述的聚集装置包括依次连接的直型冷凝管和螺旋冷凝管，反应炉出 口和直型冷凝管入口连接，螺旋冷凝管出口和分离装置入口连接。
[0015] 作为优选，所述反应炉为立式，所述直型冷凝管竖直布置在反应炉下方，且与反应 炉的物料出口对接，直型冷凝管的出口通过弯管W及横置的过渡管路和螺旋冷凝器的入口 连接，螺旋冷凝器由入口至出口螺旋绕置上升。
[0016] 反应结束后，反应物料温度很高。起初，物料的温度不能下降太快，通过直型的冷 凝管冷凝，物料温度下降较平缓，气相法白炭黑聚集地程度不大，颗粒中不会包含太多的尾 气。直型冷凝管的出口通过弯管W及横置的过渡管路和螺旋冷凝器的入口连接，螺旋冷凝 管和冷凝介质的接触面更大，有利于气相白炭黑的聚集，螺旋冷凝器由入口至出口螺旋绕 置上升，螺旋冷凝器不易堵塞，设备安装简单。
[0017] 作为优选，所述的分离装置为串联连接的=级旋风分离器，其中第一级旋风分离 器的底端物料出口通过文丘里管和脱酸装置入口连接，第二、=级旋风分离器的底端物料 出口分别通过文丘里管和对应的前一级旋风分离器的入口连接。
[001引各级旋风分离器的上部设置有入口、顶端设置有出口、底端设置有物料出口。=级 旋风分离器通过串联连接，第一级旋风分离器的出口与第二级旋风分离器的入口连接，第 二级旋风分离器的出口与第=级旋风分离器的入口连接，第=级旋风分离器的出口与尾气 回收装置的入口连接；同时，第二级旋风分离器的底端的物料出口通过文丘里管和第一级 旋风分离器的入口连接，第=级旋风分离器的底端的物料出口通过文丘里管和第二级旋风 分离器的入口连接。
[0019] 所述的文丘里管设置有物料入口、物料出口和工作流体入口。本实用新型选用的 工作流体为压缩空气。压缩空气通过文氏管产生一个负压区，物料入口接入负压区，白炭黑 通过该负压区被吸入文氏管与压缩空气混合后一起输送出去。
[0020] 第二、S级旋风分离器的底端物料出口分别与各自的文丘里管的物料入口连接， 各自文丘里管的物料出口和对应的前一级旋风分离器的入口连接。第一级旋风分离器的底 端物料出口和第一级文丘里管的物料入口连接，第一级文丘里管的物料出口和脱酸装置的 入口连接；第二级旋风分离器的底端物料出口和第二级文丘里管的物料入口连接，第二级 文丘里管的物料出口和第一级旋风分离器的入口连接；第=级旋风分离器的底端物料出口 和第=级文丘里管的物料入口连接，第=级文丘里管的物料出口和第二级旋风分离器的入 口连接，各级文丘里管的工作流体体入口连接压缩空气管。
[0021] 该种串联连接方式使生成的气相法白炭黑在分离装置中进行多级循环分离，增加 分离效果，降低尾气中Si化的含量，减轻脱酸装置脱酸的负担，同时连接装置中采用了文丘 里管为物料提速，文丘里管引入的空气对白炭黑输送管路具有吹扫作用，使物料管道比较 畅通，保证生产的连续流畅性。
[0022] 作为优选，所述的脱酸装置为通过文丘里管串联连接的=级脱酸炉，各级脱酸炉 的顶部为尾气出口，分别和尾气吸收装置的入口连接。
[0023] 气相法白炭黑粉料在脱酸炉的颗粒已经比较大，容易堵塞管路，=级脱酸炉的串 联连接的管路上分别设置文丘里管，可较大程度降低管路堵塞的风险。同时，通过串联连接 的方式也使气相法白炭黑粉料在脱酸炉的脱酸时间增长，最大程度地脱除白炭黑分子内吸 附的氯化氨等废气。
[0024] 利用四氯化娃生产气相法白炭黑的生产系统，还设有原料供给装置，该原料供给 装置包括：
[002引气化罐，用W气化四氯化娃；
[0026] 引射器，其工作流体入口接氧气源，被引射流体入口接所述气化罐的气相出口；
[0027] 喷嘴，喷嘴入口分别与引射器流体出口W及氨气源连通，喷嘴出口与反应炉入口 连通。
[002引物料气化后通过引射器与空气混合，再在喷嘴里和氨气混合，通过喷嘴将物料喷 入反应炉中反应，引射器提高了气化物料的运动速度，使物料混合更快，混合效果更充分。
[0029] 作为优选，所述反应炉上设置有氨气补气口，空气补气口，所述反应炉W及气化罐 的外壁均设有换热夹套，反应炉换热夹套的出口与气化罐换热夹套的入口连通。
[0030] 炉体设有氨气补气口、空气补气口，可向反应体系中补加氨气、空气，使化学反应 平衡向正方向移动，提高四氯化娃的转化率。反应炉W及气化罐的外壁均设有换热夹套，反 应炉换热夹套的出口与气化罐换热夹套的入口连通，可使在反应炉夹套内换热的介质（如 水、导热硅油等）循环至气化罐的夹套内，作为气化罐的加热源，提高能源利用率。
[0031] 本实用新型提供的利用四氯化娃生产气相法白炭黑的系统，通过对反应过程中的 尾气回收装置的吸收液管路的改造，实现了吸收液在尾气回收装置中的多级吸收利用，提 高了尾气回收效果，同时采用多级串联的分离装置和脱酸装置，并结合在管路上设置的文 丘里管，提高了固气分离效果，降低了物料堵塞生产系统管路的风险，提高生产效率。
[0032] 与现有技术相比，本实用新型提供了单套4000T/a的气相白炭黑合成工艺，采用 密封燃烧技术、水冷夹套式冷却技术、脱酸技术及尾气回收技术提高生产能力。生产装置能 够长周期的生产，充分利用热能，降低消耗，产品质量稳定，大大缩短了和国外产品的差距。
【附图说明】
[0033] 图