一种汽化器、生产白炭黑的设备和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无机精细化工技术领域，尤其涉及一种一种汽化器、生产白炭黑的设备和方法。
【背景技术】
[0002]白炭黑是白色粉末状X-射线无定形硅酸和硅酸盐产品的总称，主要是指沉淀二氧化硅、气相二氧化硅、超细二氧化硅凝胶和气凝胶，也包括粉末状合成硅酸铝和硅酸钙等。白炭黑是多孔性物质，其组成可用S12.ηΗ20表示，其中ηΗ20是以表面羟基的形式存在，耐高温、不燃、无味、无嗅、具有很好的电绝缘性。白炭黑作为一种环保、性能优异的助齐U，主要用于橡胶制品(包括高温硫化硅橡胶)、纺织、造纸、农药、食品添加剂领域。
[0003]白炭黑按生产方法大体分为沉淀法白炭黑和气相法白炭黑。其中气相法白炭黑常态下为白色无定形絮状半透明固体胶状纳米粒子(粒径小于lOOnm)，无毒，有巨大的比表面积。而且气相法白炭黑全部是纳米二氧化硅，产品纯度可达99%，粒径可达10?20nm。气相白炭黑主要用作硅橡胶的补强剂、涂料和不饱和树脂增稠剂等。
[0004]传统气相法白炭黑的生产工艺为将汽化后的硅氧烷气体在氢气和氧气(或空气)的混合气流中，在燃烧室里进行高温水解。反应后的含有二氧化硅的气溶胶进入凝聚室停留一定时间，待形成絮状的二氧化硅后送旋风分离，成品进行脱酸，使产品中的HCl含量降至指标以下，最后包装。对于气相法白炭黑的生产，现有技术大多都是采用水环式真空泵将整个合成、分离及尾气吸收系统抽成负压，脱酸尾气进一步返回到气固分离器。现有技术这种设备生产得到的白炭黑比表面积波动较大，降低了白炭黑的质量。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种汽化器、生产白炭黑的设备和方法，本发明提供的汽化器能够用于甲基三氯硅烷的汽化，采用本发明提供的汽化器在对甲基三氯硅烷汽化的过程中，汽化压力稳定，从而使得到的白炭黑的比表面积波动小，提高了白炭黑的质量。
[0006]本发明提供了一种汽化器，包括壳体；
[0007]竖直设置于所述壳体下部的列管；
[0008]设置于所述壳体顶部的物料气相出口；
[0009]设置于所述壳体底部的物料液相进口 ；
[0010]和设置于所述壳体中的液位计，所述液位计控制壳体中的液位高于列管上表面30mm ?60mmo
[0011]优选的，所述列管的高度不高于所述汽化器的中心位置。
[0012]优选的，所述液位计控制汽化器中的液位高于所述列管上表面35mm?55mm。
[0013]本发明提供了一种生产白炭黑的设备，包括甲基三氯硅烷汽化器、空气加热器、氢气加热器、反应器、合成炉、白炭黑冷却装置、除尘器和脱酸装置；
[0014]所述甲基三氯硅烷汽化器为上述技术方案所述的汽化器；
[0015]所述甲基三氯硅烷汽化器的气相出口、所述空气加热器的出口、所述氢气加热器的出口分别与所述反应器的进料口相连；
[0016]所述反应器的出料口与所述合成炉的进料口相连；
[0017]所述合成炉的出料口与所述白炭黑冷却装置的进料口相连；
[0018]所述白炭黑冷却装置的出料口与所述除尘装置的进料口相连；
[0019]所述除尘装置的出料口与所述脱酸装置的进料口相连；
[0020]所述合成炉、白炭黑冷却装置外壁设置有冷却装置。
[0021]优选的，所述白炭黑冷却装置包括竖管和横管；
[0022]所述竖管的进料口与所述合成炉的出料口相连；
[0023]所述竖管的出料口与所述横管的进料口相连；
[0024]所述横管的出料口与所述除尘装置的进料口相连。
[0025]优选的，所述除尘器包括大布袋除尘器和小布袋除尘器；
[0026]所述大布袋除尘器的进料口与所述白炭黑冷却装置的出料口相连；
[0027]所述大布袋除尘器的出料口与所述脱酸装置的进料口相连；
[0028]所述小布袋除尘器的出料口与所述脱酸装置的进料口相连；
[0029]所述脱酸装置的脱酸尾气出口与所述小布袋除尘器的进气口相连。
[0030]优选的,所述冷却装置为夹套,所述夹套中通入冷却水。
[0031]本发明提供了一种生产白炭黑的方法，采用上述技术方案所述的生产白炭黑的设备，包括以下步骤:
[0032]将甲基三氯硅烷通过甲基三氯硅烷汽化器，得到甲基三氯硅烷气相；
[0033]将所述甲基三氯硅烷气相通入反应器；
[0034]将空气通过所述空气加热器，将预热后的空气通入反应器；
[0035]将氢气通过所述氢气加热器，将预热后的氢气通入反应器；
[0036]将所述甲基三氯硅烷气相、预热后的空气和预热后的氢气在反应器中混合，将得到的混合物料通入合成炉中进行水解反应，得到水解产物；
[0037]将所述水解产物输送至白炭黑冷却装置，进行冷却；
[0038]将所述冷却后的水解产物通入所述除尘装置中进行除尘；
[0039]将所述除尘后的水解产物通入所述脱酸装置中进行脱酸，得到白炭黑。
[0040]优选的，所述甲基三氯硅烷气相、空气和氢气的摩尔比为1: (10?25): (I?4)。
[0041]优选的，所述合成炉外壁夹套中冷却水的进口温度为60°C?100°C ；
[0042]所述合成炉外壁夹套中冷却水的出口温度为75°C?100°C ；
[0043]所述白炭黑冷却装置外壁夹套中冷却水的进口温度为60 V?100°C ；
[0044]所述白炭黑冷却装置外壁夹套中冷却水的出口温度为75°C?100°C。
[0045]本发明提供了一种汽化器、生产白炭黑的设备和方法，所述汽化器包括壳体；竖直设置于所述壳体下部的列管；设置于所述壳体顶部的物料气相出口 ；设置于所述壳体底部的物料液相进口 ；和设置于所述壳体中的液位计，所述液位计控制壳体中的液位高于列管上表面30mm?60mm。本发明提供的汽化器可以用作甲基三氯硅烷的汽化器，用以对甲基三氯硅烷进行汽化，将甲基三氯硅烷气相和空气与氢气进行水解反应，制备白炭黑。本发明提供的汽化器中设置有液位计，所述液位计控制汽化器内腔中的液位高于列管上表面30mm?60mm，并且所述汽化器内腔的上部有一定的汽化缓冲空间，从而使得甲基三氯硅烷能够稳定的汽化，汽化压力稳定，降低了甲基三氯硅烷气相流量的波动，从而使得到的白炭黑的比表面积波动小，提高了白炭黑的质量。而且本发明提供的白炭黑的生产方法得到的白炭黑酸值较高，利于其应用。实验结果表明，本发明得到的白炭黑比表面积稳定，且酸值保持在4.4?4.6之间，具有较高的酸值。
【附图说明】
[0046]图1为本发明实施例提供的汽化器的结构示意图；
[0047]图2为本发明实施例提供的生产白炭黑的装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0048]本发明提供了一种汽化器，包括壳体；
[0049]竖直设置于所述壳体下部的列管；
[0050]设置于所述壳体顶部的物料气相出口；
[0051]设置于所述壳体底部的物料液相进口 ；
[0052]和设置于所述壳体中的液位计，所述液位计控制壳体中的液位高于列管上表面30mm ?60mmo
[0053]本发明提供的汽化器中设置于液位计，所述液位计控制汽化器内腔中的液位高于列管上表面30mm?60mm，从而在对甲基三氯硅烷进行汽化时，具有稳定的汽化压力，使得到的白炭黑具有稳定的比表面积，提高了白炭黑的质量。
[0054]参见图1，图1为本发明实施例提供的汽化器的结构示意图，其中20为除沫器，21为列管，m为物料气相出口，k为物料液相进口，LI为第一液位计口，L2为第二液位计口。
[0055]本发明提供的汽化器包括壳体(图1中未标出)和竖直设置于所述壳体下部的列管，所述列管的设置提高了换热面积，有利于对液相的甲基三氯硅烷进行汽化。本发明对所述列管的尺寸及设置的数量没有特殊的限制，本领域技术人员可根据汽化器换热面积的需要设置合适尺寸和数量的列管。
[0056]本发明提供的汽化器包括设置于所述壳体中的液位计，所述液位计控制汽化器内腔中液位高于列管上表面30mm?60mm。在本发明的实施例中，所述汽化器内腔中液位的高度还可以为35mm?55mm,如可以为30mm、35mm、40mm、45mm、50mm或55mm。在本发明的实施例中，为了便于对汽化器内腔中的液位进行观察，在所述壳体壁上设置有第一液位计口和第二液位计口，用于对所述液位计的安装。本发明对所述液位计的种类没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的液位计即可。
[0057]本发明提供的汽化器包括物料液相进口，所述物料液相进口设置于所述壳体的底部，有利于汽化器中液相和气相的分离；
[0058]本发明提供的汽化器包括物料气相出口，所述物料气相出口设置于所述壳体的顶部，汽化器内腔中的液相物料被汽化后，得到的气相物料上升至汽化器的上部，从所述物料气相出口输出。
[0059]为了避免气液夹带现象的发生，本发明实施例提供的汽化器还可以包括设置于所述壳体顶部的除沫器，所述除沫器设置于所述壳体顶部的封头处。
[0060]本发明提供的汽化器可以用于甲基三氯硅烷的汽化，将得到的甲基三氯硅烷气相与空气和氢气进行水解反应，得到白炭黑。
[0061]本发明提供了一种生产白炭黑的设备，包括甲基三氯硅烷汽化器、空气加热器、氢气加热器、反应器、合成炉、白炭黑冷却装置、除尘器和脱酸装置；
[0062]所述甲基三氯硅烷汽化器为上述技术方案所述的汽化器；
[0063]所述甲基三氯硅烷汽化器的气相出口、所述空气加热器的出口、所述氢气加热器的出口与所述反应器的进