一种气相二氧化硅表面处理装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种气相二氧化硅表面处理装置包括：汽化器用于将液态的硅烷类表面处理剂汽化；混合器与汽化器连接，混合器上有载气输入口，混合器用于将输入的汽化的硅烷类表面处理剂与载气混合；反应器与混合器连接，反应器内具有加热装置用于加热，使得输入的在载气中的汽化的硅烷类表面处理剂与气相二氧化硅逆向流动反应，得到经过汽化的硅烷类表面处理剂处理的气相二氧化硅；成品料仓与反应器连接，用于接收经过汽化的硅烷类表面处理剂处理的气相二氧化硅；冷凝器与反应器连接，用于将从反应器流出的尾气中的汽化的硅烷类表面处理剂冷凝回收。该气相二氧化硅表面处理装置通过冷凝器将硅烷类表面处理剂冷凝回收后，循环使用，降低生产成本。
【专利说明】一种气相二氧化硅表面处理装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于多晶硅生产【技术领域】，具体涉及一种气相二氧化硅表面处理装置。
【背景技术】
[0002]气相二氧化硅具有特殊的表面结构(带有表面羟基和吸附水)、特殊的颗粒形态(粒子小，比表面积大等)和独特的物理化学性能，广泛应用于橡胶、塑料、涂料、医药、日用化工诸多领域。
[0003]然而，由于气相二氧化硅外表面存在的活性硅醇基容易吸附水，使其呈亲水性，从而在有机相中难以湿润和分散；由于气相二氧化娃的表面存在轻基，表面能较大，其聚集体总倾向于凝聚，因而产品的应用性能受到影响。例如:在橡胶硫化系统里不能与聚合物很好地相容和分散，在涂料产品中容易引起凝聚沉淀，在轮胎中大量使用需要同时加入硅烷偶联剂等等。为此，需要对气相二氧化硅进行表面改性处理，以改善其应用效果，提高产品的附加值，拓展产品的应用领域。经表面改性处理后的气相二氧化硅是一种具有特殊结构的新型无机材料，广泛应用于国民经济的各行各业。
[0004]气相二氧化硅的表面改性是利用表面处理剂通过一定的工艺方法使气相二氧化硅的表面羟基与表面处理剂发生反应，消除或减少其表面活性硅醇基的量，以达到改变表面性质的目的。
[0005]目前世界上只有美国、德国、日本、乌克兰、中国等少数几个国家和地区的企业能生产气相法二氧化娃及其表面改性产品，其中Degussa、Cabot等几大公司技术较为先进，国内只有极少数企业及科研院校对气相二氧化硅表面处理进行研究。其中，发明专利CN100506921C介绍了一种通过连续表面处理制备疏水型纳米二氧化硅的方法，通过将亲水型气相二氧化硅连续输送至表面改性炉与硅烷类表面处理剂在表面改性炉中进行反应，通过调整反应时间、反应温度及物料配比控制表面改性程度，经过表面处理的气相二氧化硅再进入解析塔，通过解析塔将二氧化硅表面未反应的表面处理剂和副产气体脱除。此专利主要研究了气相二氧化硅表面处理的方法，此方法的缺点为:尾气中未反应的表面处理剂未能有效回收，造成表面处理剂的浪费，同时尾气处理较为困难。
实用新型内容
[0006]本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种气相二氧化硅表面处理装置，通过冷凝器将硅烷类表面处理剂冷凝回收后，冷凝后的硅烷类表面处理剂可以循环使用，降低了生产成本。
[0007]解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是提供一种气相二氧化硅表面处理装置，包括:
[0008]汽化器，用于将液态的硅烷类表面处理剂汽化；
[0009]混合器，与所述汽化器连接，所述混合器上有载气输入口，所述混合器用于将输入的汽化的硅烷类表面处理剂与载气混合；
[0010]反应器，与所述混合器连接，所述反应器内具有加热装置用于加热，使得输入的在所述载气中的汽化的硅烷类表面处理剂与气相二氧化硅逆向流动进行反应，得到经过汽化的娃烧类表面处理剂处理的气相二氧化娃;
[0011]成品料仓，与所述反应器连接，所述成品料仓用于接收所述经过汽化的硅烷类表面处理剂处理的气相二氧化硅；
[0012]冷凝器，与所述反应器连接，所述冷凝器用于将从所述反应器流出的尾气中的汽化的硅烷类表面处理剂冷凝回收。
[0013]优选的是，所述反应器为流化床反应器。
[0014]优选的是，所述冷凝器的冷凝温度为-20?_35°C，所述冷凝器内的压力为0.1?0.5Mpa。
[0015]优选的是，所述的气相二氧化硅表面处理装置，还包括:袋滤器，分别与所述反应器、所述冷凝器连接，所述袋滤器用于将从所述反应器流出的尾气中的气相二氧化硅过滤掉，过滤后的尾气再输送到所述冷凝器。
[0016]优选的是，所述的气相二氧化硅表面处理装置，还包括:一级氯硅烷淋洗塔，与所述冷凝器连接，所述一级氯硅烷淋洗塔用于通过氯硅烷淋洗液将所述冷凝器内未被冷凝的汽化的硅烷类表面处理剂吸收掉。
[0017]优选的是，所述的气相二氧化硅表面处理装置，还包括:二级淋洗塔，与所述一级氯硅烷淋洗塔连接，所述二级淋洗塔用于通过水洗将从所述一级氯硅烷淋洗塔流出的尾气中的氯化氢吸收掉。
[0018]优选的是，所述的气相二氧化硅表面处理装置，还包括:第一输送器，分别与所述反应器、所述成品料仓连接，所述第一输送器用于将所述反应器内所述经过汽化的硅烷类表面处理剂处理的气相二氧化硅送入到所述成品料仓内。
[0019]优选的是，所述的气相二氧化硅表面处理装置，还包括:第二输送器，分别与所述袋滤器、所述成品料仓连接，所述第二输送器用于将经过所述袋滤器过滤后的经过汽化的硅烷类表面处理剂处理的气相二氧化硅送入到所述成品料仓内。
[0020]本实施例中的气相二氧化硅表面处理装置有效解决了气相二氧化硅表面处理过程中，硅烷类表面处理剂损耗大，无法有效回收利用的问题，硅烷类表面处理剂价格昂贵，通过冷凝器的冷凝作用将硅烷类表面处理剂冷凝回收后，冷凝后的硅烷类表面处理剂可以循环使用，从而降低了生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是本实用新型实施例中的气相二氧化硅表面处理装置的结构示意图。
[0022]图中:1_汽化器；2-混合器；3_反应器；4_成品料仓；5_冷凝器；6_袋滤器；7- —级氯娃烧淋洗塔；8_ 二级淋洗塔；9_第一输送器；10-第二输送器；11-载气入口 ；12_气相二氧化硅入口 ； 14-冷媒入口 ； 15-冷媒出口 ； 16-硅烷类表面处理剂储罐；17-氯硅烷入口 ；18-氯硅烷储罐；19-水入口 ；20_废液排出口 ；21_尾气排出口。
【具体实施方式】
[0023]为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细描述。
[0024]实施例
[0025]如图1所示，本实施例提供一种气相二氧化硅表面处理装置，包括:
[0026]汽化器1，用于将液态的硅烷类表面处理剂汽化，所述的液态的硅烷类表面处理剂可以是卤硅烷、硅氮烷或硅氧烷类等表面处理剂；本实施例中的汽化器I具体为夹套式换热器，夹套内采用外部蒸汽作为热源。汽化器I包括夹套式换热器罐体，罐体上有液态的硅烷类表面处理剂进入管口、汽化后的硅烷类表面处理剂输出管口。
[0027]混合器2，与所述汽化器I管道连接，所述混合器2用于将由汽化器I输入来的汽化的硅烷类表面处理剂与载气混合；本实施例中的载气具体为惰性气体如氩气或其他惰性气体。混合器2上设置有汽化的硅烷类表面处理剂的入口外，还设置有载气入口 11，该载气入口 11用于向混合器2内通入载气。
[0028]反应器3，与所述混合器2连接，所述反应器3内具有加热装置用于加热，使得从反应器3底部输入的在所述载气中的汽化的娃烧类表面处理剂与从反应器3上部输入的气相二氧化硅逆向流动反应，得到经过汽化的硅烷类表面处理剂处理的气相二氧化硅；本实施例中的反应器3内具有电加热装置，优选的是反应器3还具备温控系统控制温度；进一步优选的是反应器3内还具有分布器，该分布器可以使得输入的在所述载气中的汽化的硅烷类表面处理剂与气相二氧化硅逆向流动并充分接触，且经过汽化的硅烷类表面处理剂处理的气相二氧化娃从反应器3的中部输送出。反应器3上设置有气相二氧化娃入口 12,该气相二氧化娃入口 12用于向反应器3内通入气相二氧化娃。
[0029]成品料仓4，与所述反应器3连接，所述成品料仓4用于接收所述经过汽化的硅烷类表面处理剂处理的气相二氧化硅；
[0030]冷凝器5，与所述反应器3连接，所述冷凝器5用于将从所述反应器3流出的尾气中的汽化的硅烷类表面处理剂冷凝。从所述反应器3流出的尾气主要包括:未反应完的硅烧类表面处理剂、载气、反应后的副产气体以及少量气相二氧化娃粉体。娃烧类表面处理剂价格昂贵，通过冷凝器5的冷凝作用将硅烷类表面处理剂冷凝回收后，冷凝后的硅烷类表面处理剂可以进入硅烷类表面处理剂储罐16内循环使用，从而降低了生产成本。冷凝器5上设置有冷媒入口 14和冷媒出口 15，通过冷媒进行冷凝回收。
[0031]优选的是，所述反应器3为流化床反应器。
[0032]优选的是，所述冷凝器5的冷凝温度为-20?_35°C，所述冷凝器5内的压力为0.1?0.5Mpa。本实施中的冷凝器5具体采用_35°C的盐水或者氟利昂作为冷媒。在上述条件下，可以将60?95%的未反应完的硅烷类表面处理剂冷凝回收，冷凝后的硅烷类表面处理剂进入硅烷类表面处理剂储罐16内循环使用，载气以及反应后的副产气体则无法在此条件下冷凝。
[0033]优选的是，所述的气相二氧化硅表面处理装置，还包括:袋滤器6，分别与所述反应器3、所述冷凝器5连接，所述袋滤器6用于将从所述反应器3流出的尾气中的气相二氧化硅过滤掉，过滤后的尾气再输送到所述冷凝器5。通过该袋滤器6的滤袋将尾气与其中携带的气相二氧化硅粉体进行分离。其中，袋滤器6内部含有自动反吹器，该自动反吹器采用惰性气体反吹滤袋，将滤袋表面的粉体吹落到袋滤器6的锥形料斗内。
[0034]优选的是，所述的气相二氧化硅表面处理装置，还包括:一级氯硅烷淋洗塔7，与所述冷凝器5连接，所述一级氯硅烷淋洗塔7用于通过氯硅烷淋洗液将所述冷凝器5内未被冷凝的汽化的硅烷类表面处理剂吸收掉。一级氯硅烷淋洗塔7上设置有氯硅烷入口 17，通过氯硅烷淋洗液将所述冷凝器5内未被冷凝的汽化的硅烷类表面处理剂吸收掉后进入到氯硅烷储罐18中。
[0035]优选的是，所述的气相二氧化硅表面处理装置，还包括:二级淋洗塔8，与所述一级氯硅烷淋洗塔7连接，所述二级淋洗塔8用于通过水洗将从所述一级氯硅烷淋洗塔7流出的尾气中的氯化氢吸收掉。此时，经过二级淋洗塔8后的尾气中的所有的有害气体分离，从而可以达标排放。二级淋洗塔8上设置有水入口 19、废液排出口 20、尾气排出口 21，通过水入口 19通入水对一级氯硅烷淋洗塔7流出的尾气进行淋洗，得到的废液通过废液排出口20排出，得到的尾气通过尾气排出口 21排出。当然，二级淋洗塔8也可以通过碱液进行淋洗，可以根据从一级氯硅烷淋洗塔7流出的尾气中的氯化氢的量来进行选择是通过水进行淋洗还是碱液淋洗。
[0036]本实施例中的气相二氧化硅表面处理装置同时克服了气相二氧化硅表面处理反应尾气处理困难，无法有效分离处理，容易造成环境污染的缺点。
[0037]优选的是，所述的气相二氧化硅表面处理装置，还包括:第一输送器9，分别与所述反应器3、所述成品料仓4连接，所述第一输送器9用于将所述反应器3内所述经过汽化的娃烧类表面处理剂处理的气相二氧化娃送入到所述成品料仓4内。本实施例中的第一输送器9具体为文丘里结构的输送器。
[0038]优选的是，所述的气相二氧化硅表面处理装置，还包括:第二输送器10，分别与所述袋滤器6、所述成品料仓4连接，所述第二输送器10用于将经过所述袋滤器6过滤后吹落到袋滤器6的锥形料斗内的经过汽化的硅烷类表面处理剂处理的气相二氧化硅送入到所述成品料仓4内。本实施例中的第二输送器10具体为文丘里结构的输送器。
[0039]可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种气相二氧化娃表面处理装置，其特征在于，包括: 汽化器，用于将液态的硅烷类表面处理剂汽化； 混合器，与所述汽化器连接，所述混合器上有载气输入口，所述混合器用于将输入的汽化的硅烷类表面处理剂与载气混合； 反应器，与所述混合器连接，所述反应器内具有加热装置用于加热，使得输入的在所述载气中的汽化的硅烷类表面处理剂与气相二氧化硅逆向流动进行反应，得到经过汽化的硅烧类表面处理剂处理的气相二氧化娃; 成品料仓，与所述反应器连接，所述成品料仓用于接收所述经过汽化的硅烷类表面处理剂处理的气相二氧化硅； 冷凝器，与所述反应器连接，所述冷凝器用于将从所述反应器流出的尾气中的汽化的硅烷类表面处理剂冷凝回收。
2.根据权利要求1所述的气相二氧化硅表面处理装置，其特征在于，所述反应器为流化床反应器。
3.根据权利要求1所述的气相二氧化硅表面处理装置，其特征在于，所述冷凝器的冷凝温度为-20?_35°C，所述冷凝器内的压力为0.1?0.5Mpa。
4.根据权利要求1所述的气相二氧化硅表面处理装置，其特征在于，还包括:袋滤器，分别与所述反应器、所述冷凝器连接，所述袋滤器用于将从所述反应器流出的尾气中的气相二氧化硅过滤掉，过滤后的尾气再输送到所述冷凝器。
5.根据权利要求1所述的气相二氧化硅表面处理装置，其特征在于，还包括:一级氯硅烷淋洗塔，与所述冷凝器连接，所述一级氯硅烷淋洗塔用于通过氯硅烷淋洗液将所述冷凝器内未被冷凝的汽化的硅烷类表面处理剂吸收掉。
6.根据权利要求5所述的气相二氧化硅表面处理装置，其特征在于，还包括:二级淋洗塔，与所述一级氯硅烷淋洗塔连接，所述二级淋洗塔用于通过水洗将从所述一级氯硅烷淋洗塔流出的尾气中的氯化氢吸收掉。
7.根据权利要求1所述的气相二氧化娃表面处理装置，其特征在于，还包括:第一输送器，分别与所述反应器、所述成品料仓连接，所述第一输送器用于将所述反应器内所述经过汽化的硅烷类表面处理剂处理的气相二氧化硅送入到所述成品料仓内。
8.根据权利要求4所述的气相二氧化硅表面处理装置，其特征在于，还包括:第二输送器，分别与所述袋滤器、所述成品料仓连接，所述第二输送器用于将经过所述袋滤器过滤后的经过汽化的硅烷类表面处理剂处理的气相二氧化硅送入到所述成品料仓内。
【文档编号】C09C3/12GK204111646SQ201420388070
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年7月14日 优先权日:2014年7月14日
【发明者】胡光健, 黄彬, 侯雨, 相文强 申请人:新特能源股份有限公司