气相法纳米粉体生产中的气固分离系统的制作方法

本实用新型提供一种气固分离装置，具体为白炭黑气相法制备过程中产生的气固混合物的分离装置及分离方法。

背景技术：

气相法纳米粉体制备一般是采用卤化物如四氯化硅、甲基三氯硅烷、四氟化硅、四氯化钛、氯化铝等为主要原料，在高温下进行水解缩聚反应而制得氧化物粉体材料。其反应原理如下：

由反应式可知，在反应过程中将生成氯化氢或者氟化氢气体，这些气体容易吸附在氧化物粉体材料表面而使得它们具有较强的酸性，从而影响了它们的应用。而氟化氢气体对生产影响更是严重，我们知道，氢氟酸很容易与二氧化硅发生反应，所以如果不及时把氟化氢气体和二氧化硅粒子分离，将影响二氧化硅产品的收率。所以在气相法纳米粉体生产中的气固分离系统的设计，对后续工艺的影响非常大，尤其采用四氟化硅生产气相二氧化硅的工艺中，气固分离系统至关重要。

现有的气相法纳米粉体气固分离系统设备主要包括旋风分离器、文丘里输送器、脱酸炉、布袋除尘器；正常工作流程是从前端过来的高温气固混合物先进入旋风分离器进行气固分离，分离后的粉体沉积在旋风分离器的底部被文丘里送至脱酸炉脱酸,脱酸后的产品被送入产品料仓，脱酸炉顶部的尾气夹带少量粉体被送入布袋除尘器；从旋风分离器顶部出来的气体夹带少量粉体进入布袋除尘器，在布袋除尘器里进行进一步的分离,布袋除尘器底部沉积下的粉体通过文丘里送至旋风分离器进行重新气固分离,从布袋除尘器出来的气体进入尾气洗涤吸收单元。该系统存在以下缺陷：

1.由于系统的波动,旋风分离器底部的文丘里送料能力受到影响，送料大时会将旋风分离器中的酸气抽到脱酸炉中，影响脱酸炉的脱酸效果；送料小时会导致旋风分离器中积料，影响旋风分离器的分离效率，旋风分离器分离效率下降后会加重后续设备布袋除尘器的工作负荷，增加整个系统的阻力，引起生产系统的不稳定。

2.当布袋除尘器阻力上升时，为了保证生产的稳定，一般会加大底部文丘里送料，但是这样会导致旋风分离器进口气量加大，势必会导致旋风分离器的分离效率下降，更多的粉尘会从旋风分离器出口进入布袋除尘器，引起布袋的负荷增加,形成恶性循环。

3.从旋风分离器顶部出来的尾气和脱酸炉顶部出来的尾气混合后一起进入布袋除尘器,旋风分离器出口尾气温度在170-200度之间，脱酸炉尾气温度在300-350度之间，由于流程短,两股尾气混合后温度维持在180～220度之间，高温气体进入布袋除尘器以后对滤袋的使用寿命造成了影响，滤袋的使用周期降低，维护成本增加。

技术实现要素：

本实用新型提供一种新的气相法纳米粉体生产中的气固分离系统，克服了传统分离系统的缺陷，提高了分离效率和生产的稳定性，降低生产成本。下面结合图进行说明：

气相法纳米粉体生产中的气固分离系统，气固混合物管道与旋风分离器连接，旋风分离器底部与产品缓冲罐连接，产品缓冲罐经文丘里输送器一与脱酸炉连接，脱酸炉与文丘里输送器二连接至产品料仓。

所述的脱酸炉顶部经管道与旋风分离器连接。旋风分离器顶部经管道与分离缓冲罐连接，分离缓冲罐底部经文丘里输送器三与旋风分离器连接。所述的分离缓冲罐顶部经管道与换热器连接后再与布袋除尘器连接，布袋除尘器连接至洗涤吸收装置。

所述的布袋除尘器底部经文丘里输送器四与分离缓冲罐连接。

一种所述的气相法纳米粉体生产中的气固分离系统进行气固分离方法，包括如下步骤：

（1）从前端过来的高温气相法白炭黑气固混合物（温度为170-200℃）先进入旋风分离器进行气固分离，分离的粉体由于重力作用沉积到旋风分离器下面的产品缓冲罐中，后被文丘里输送器送至脱酸炉中对粉体进行脱酸，脱酸炉中的粉体完成脱酸后被文丘里输送器送至产品料仓；

（2）脱酸炉顶部含有少量粉体的尾气被重新送入旋风分离器进行分离，从旋风分离器顶部出来的气体引入分离缓冲罐，在分离缓冲罐中粉体由于重力作用沉积在缓冲罐底部，被文丘里输送器重新送至旋风分离器进行分离；

（3）从分离缓冲罐顶部出来的气体经过换热器换热后进入布袋除尘器，在布袋除尘器内对气体中夹带的少量粉体进行过滤，过滤后的尾气被送入尾气洗涤吸收单元，布袋底部沉积的粉体被文丘里输送器送至分离缓冲罐进行沉淀分离，即可完成气固分离。

采用本实用新型的技术方案具有如下有益效果：

1.本实用新型采用在旋风分离器底部加装产品缓冲罐的方式，便于粉体的沉降和分离，由于分离效果明显，文丘里输送器一工作的连续性得到保证，粉体中夹带的酸气大幅减小，产品在后续设备脱酸炉中的脱酸效果明显，产品pH值得到明显提升。

2.本实用新型在旋风分离器和布袋除尘器之间加装了分离缓冲罐，从旋风分离器1出来的气体中夹带的粉体很大部分会在分离缓冲罐中沉积，减小了后续布袋除尘器的工作负荷，保证了布袋除尘器的运行周期。

3. 本实用新型在布袋除尘器前加装了换热器，通过在线温度仪控制了进入布袋除尘器的气体温度，使布袋除尘器中四氟滤袋的使用寿命得到保障，不用频繁更换滤袋,降低了生产成本。

附图说明

图1为一种用于气相法纳米粉体制备的气固分离系统，该系统由旋风分离器1,产品缓冲罐2，文丘里输送器一3，脱酸炉4，文丘里输送器二5，分离缓冲罐6，文丘里输送器三7，布袋除尘器8，文丘里输送器四9，换热器10组成。

具体实施方式

实施例1

气相法纳米粉体生产中的气固分离系统，气固混合物管道与旋风分离器1连接，旋风分离器1底部与产品缓冲罐2连接，产品缓冲罐2经文丘里输送器一3与脱酸炉4连接，脱酸炉4与文丘里输送器二5连接至产品料仓。

脱酸炉4顶部经管道与旋风分离器1连接。旋风分离器1顶部经管道与分离缓冲罐6连接，分离缓冲罐6底部经文丘里输送器三7与旋风分离器1连接。分离缓冲罐6顶部经管道与换热器连接后再与布袋除尘器8连接，布袋除尘器8连接至洗涤吸收装置。布袋除尘器8底部经文丘里输送器四9与分离缓冲罐6连接。

从前端过来的高温气相法纳米粉体气固混合物(180℃)先进入旋风分离器1进行气固分离，分离的粉体由于重力作用沉积到旋风分离器下面的产品缓冲罐2中，后被文丘里输送器一3送至脱酸炉4中对粉体进行脱酸，脱酸炉中的粉体完成脱酸后被文丘里输送器二5送至产品料仓；脱酸炉顶部含有少量粉体的尾气被重新送入旋风分离器1进行分离；从旋风分离器1顶部出来的气体被引入分离缓冲罐6，在分离缓冲罐中粉体由于重力作用沉积在缓冲罐底部，被文丘里输送器三7重新送至旋风分离器进行分离；从分离缓冲罐顶部出来的气体经过换热器10换热后进入布袋除尘器8，在布袋除尘器内对气体中夹带的少量粉体进行过滤，过滤后的尾气被送入尾气洗涤吸收单元，布袋底部沉积的粉体被文丘里输送器9送至分离缓冲罐6进行沉淀分离。

实施例2

从前端过来的高温气相法白炭黑气固混合物(180℃)先进入旋风分离器1进行气固分离，分离的白炭黑由于重力作用沉积到旋风分离器下面的白炭黑缓冲罐2中，后被文丘里输送器一3送至脱酸炉4中对粉体进行脱酸，脱酸炉中的白炭黑粉体完成脱酸后被文丘里输送器二5送至产品料仓，得到合格的气相白炭黑成品；脱酸炉顶部含有少量白炭黑粉体的尾气被重新送入旋风分离器1进行分离；从旋风分离器1顶部出来的气体被引入分离缓冲罐6，在分离缓冲罐中白炭黑粉体由于重力作用沉积在缓冲罐底部，被文丘里输送器三7重新送至旋风分离器进行分离；从分离缓冲罐顶部出来的气体经过换热器10换热后进入布袋除尘器8，在布袋除尘器内对气体中夹带的少量白炭黑粉体进行过滤，过滤后的尾气被送入尾气洗涤吸收单元，布袋底部沉积的白炭黑粉体被文丘里输送器9送至分离缓冲罐6进行沉淀分离。

本实用新型应用于宜昌汇富硅材料二期3×2000吨/年6线生产装置分离系统，本发明系统与传统分离系统相比有以下不同及优势：

1.本实用新型分离系统在旋风分离器1下边加装了产品缓冲罐2；

2.本实用新型分离系统在旋风分离器1和布袋除尘器8之间加装了分离缓冲罐6；

上述缓冲罐的引入，使得进入布袋除尘器的气体中固体含量降低至1%以下，布袋除尘器压差长时间维持在工艺控制范围之内（工艺范围是<15Kpa），大大减轻了布袋除尘器的负荷。

本实用新型分离系统在布袋除尘器8前面加装了冷却器10，采用自控系统控制布袋除尘器进口尾气温度（尾气进入温度为150±10℃）；可保证进入布袋除尘器的尾气温度控制在工艺设定值之内（工艺温度设定在小于等于170℃），延长了布袋除尘器的使用寿命。

3.缓冲罐可采用自然沉降，或者静电除尘，加速粒子沉降分离。

4.本实用新型系统压力稳定，产品质量得到保证产品气相法纳米二氧化硅比表波动范围由原来的±25降低为±10，白炭黑产品的pH值由原来的3.95提升至4.15。使得气相二氧化硅的比表面积和pH值控制水平远远高于国家标准GB/T 20020-2013的要求。

由于气相二氧化硅的生产是在一个连续、密闭的系统中进行，生产过程涉及到原料汽化、混合；燃烧反应、粒子聚集、气固分离、脱酸、尾气处理等工序，整个系统的温度、压力等参数的变化，将对产品的比表面积、粒径大小及分布、产品的pH值的关键技术指标带来影响。采用本实用新型的技术方案，一方面可以保证系统中的压力波动范围小，另一方面，可保证产品进入布袋除尘器的温度波动小，且低于设定温度。因此可以保证产品的比表面积稳定，提高产品的pH值以及延长布袋除尘器的使用寿命。