专利名称：生产二氧化硅的沉淀反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及合成反应技术领域，特别是涉及一种生产二氧化硅的沉淀反应器。
背景技术：
水合二氧化硅，又称白炭黑，其化学式为SiO2 nH20，是一种重要的精细无机化工产品，在橡胶、塑料、农药、油漆、制药、造纸、日用化学品等各个领域有着广泛用途。目前国内外生产白炭黑的现行工艺已实现工业化的主要有两种，一是以水玻璃为原料的硫酸沉淀法，二是以四氯化硅为原料的气相法。图I所示为沉淀法生产二氧化硅的 流程图，硫酸沉淀法的主要技术特点是在沉淀反应器中，向一定浓度的水玻璃中分段加入一定浓度的浓硫酸，并控制整个反应过程中的PH值，反应方程式为Na2O mSiO2+H2S04+nH20 — mSi02 (n+1) H2O \ +Na2SO4将所得的稀二氧化硅桨液经过过滤器洗涤过滤出Na2SO4母液，得到的二氧化硅滤饼经过浆化罐处理得到浓二氧化硅浆液，再通过干燥器进行干燥实现固液分离，最终制得产品白炭黑。沉淀法制备二氧化硅工艺虽然简单，但由于在沉淀反应器中水玻璃和硫酸混合不均匀，生成二氧化硅的反应时间太长，生产效率低，能量消耗大，很难实现规模化生产。
实用新型内容(一)要解决的技术问题本实用新型的目的是提供一种生产二氧化硅的沉淀反应器，用以解决现有沉淀法制备二氧化硅反应时间长，生产效率低，能量消耗高的问题。(二)技术方案为实现上述实用新型目的，本实用新型提供一种生产二氧化硅的沉淀反应器，包括釜体和设置在所述釜体内部用于搅拌所述釜体内反应介质的搅拌器，其中，所述搅拌器包括搅拌杆和设置在所述搅拌杆侧壁上的多组用于搅拌反应介质的搅拌桨叶，所述每组搅拌桨叶包括与所述搅拌杆固定连接的第一搅拌桨叶和与所述第一搅拌桨叶固定连接的第二搅拌桨叶，且所述第一搅拌桨叶和第二搅拌桨叶的宽度不同。如上所述的生产二氧化硅的沉淀反应器，优选的是，所述第一搅拌桨叶的宽度大于所述第二搅拌桨叶的宽度。如上所述的生产二氧化硅的沉淀反应器，优选的是，所述每组搅拌桨叶还包括用于连接所述第一搅拌桨叶和第二搅拌桨叶的连接装置，所述连接装置为可以调节所述第一搅拌桨叶和第二搅拌桨叶之间距离的装置。如上所述的生产二氧化硅的沉淀反应器，优选的是，所述连接装置为钢板，所述钢板上横向等间隔设置有多个孔，其中，所述第一搅拌桨叶与所述钢板的一端通过与所述孔配合的螺钉固定连接，所述第二搅拌桨叶与所述钢板的另一端通过与所述孔配合的螺钉固定连接。如上所述的生产二氧化硅的沉淀反应器，优选的是，所述多组搅拌桨叶等间隔设置在所述搅拌杆的同一横截面上，且靠近所述釜体的底部。如上所述的生产二氧化硅的沉淀反应器，优选的是，所述搅拌杆上固定设置有桨毂，所述第一搅拌桨叶通过所述桨毂与所述搅拌杆连接。如上所述的生产二氧化硅的沉淀反应器，优选的是，所述釜体为圆筒状结构且底部具有倾斜角。如上所述的生产二氧化硅的沉淀反应器，优选的是，所述釜体底部的倾斜角一侧设置有用于排出二氧化硅桨液的下料管。如上所述的生产二氧化硅的沉淀反应器，优选的是，所述釜体的侧壁设置有用于向所述釜体内部通入水蒸汽的进汽管； 所述釜体顶部还设置有用于排出反应介质反应过程中产生的酸蒸汽的排汽管。如上所述的生产二氧化硅的沉淀反应器，优选的是，所述釜体的材质为不锈钢。如上所述的生产二氧化硅的沉淀反应器，优选的是，所述釜体的体积为45 130m3。如上所述的生产二氧化硅的沉淀反应器，优选的是，所述搅拌杆的转动速率为25 100转/分。(三)有益效果本实用新型所提供的生产二氧化硅的沉淀反应器通过对搅拌桨叶的改进，将搅拌桨叶由原来的一块变成宽度不同的两块，可以在两块搅拌桨叶之间形成涡流，使反应介质的搅拌更充分均匀，缩短沉淀反应器中反应介质的反应时间，提高了反应效率，而且能耗低，可以实现二氧化硅的大规模生产。
图I为沉淀法生产二氧化硅的流程图；图2为本实用新型实施例中生产二氧化硅的沉淀反应器的结构示意图；图3为本实用新型实施例中搅拌器的结构示意图；图4为本实用新型实施例中钢板的主视图；其中，I :耳座；2 :人孔；3 :进酸管；4 :搅拌电机；5 :釜体；6 :进水玻璃管；7 :下料管；8 :搅拌器；9 :搅拌杆；10 :搅拌桨叶；11 :第一搅拌桨叶；12 :第二搅拌桨叶；13 :连接装置；14 :孔；15 :固定装置；21 :进汽管；22 :排汽管。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。图2所示为本实用新型实施例中生产二氧化硅的沉淀反应器的结构示意图。如图2所示，生产二氧化硅的沉淀反应器(简称“沉淀反应器”)包括釜体5和设置在釜体5内部用于搅拌釜体5内反应介质的搅拌器8，本实施例中釜体5上设置有进酸管3和进水玻璃管6(进酸管3和进水玻璃管6的位置关系并不局限于附图2所示位置关系)，釜体5内的反应介质为由进酸管3进入沉淀反应器的硫酸和由进水玻璃管6进入沉淀反应器的水玻璃，其中，搅拌器8包括搅拌杆9和设置在搅拌杆9侧壁上的多组用于搅拌反应介质的搅拌桨叶10，本实施例中为两组，如图3所示，每组搅拌桨叶10包括与搅拌杆9固定连接的第一搅拌桨叶11和与第一搅拌桨叶11固定连接的第二搅拌桨叶12，且第一搅拌桨叶11和第二搅拌桨叶12的宽度不同，在搅拌过程中可以在第一搅拌桨叶11和第二搅拌桨叶12之间形成涡流，使得对反应介质的搅拌更充分均匀，缩短反应时间，能量消耗小。优选第一搅拌桨叶11的宽度大于第二搅拌桨叶12的宽度，在实现充分搅拌反应介质的同时，还可以有效减小搅拌产生的力矩。为了使得搅拌效果更好，本实施例中两组搅拌桨叶10等间隔设置在搅拌杆9的同一横截面上，且靠近釜体5的底部，因为水玻璃在重力作用下会积聚在釜体5的底部，同一横截面上设置两组搅拌桨叶10，使得搅拌力度更强，搅拌的反应介质更均匀。为了给搅拌器8提供动力来源，本实施例中可以在釜体5的顶部设置与搅拌杆9一端连接的搅拌电机4，用于转动搅拌杆9，从而带动搅拌桨叶10转动搅拌沉淀反应器中的 反应介质，一般搅拌杆9的转动速率为15 45转/秒。还可以在沉淀反应器的底部设置与搅拌杆9另一端可转动连接的固定装置15，用于增强在搅拌过程中搅拌杆9的稳固性，现有技术中能够实现这种功能的固定装置15有很多，在此不再赘述。其中，釜体5的侧壁上还设置有进汽管22，用于在反应过程中向釜体5内部通入水蒸汽，保持釜体5内的温度为5(T10(TC，满足反应介质的反应条件，同时由于温度较高，在反应过程中会产生少量的酸蒸汽，优选在釜体5顶部设置排汽管22，用于排出酸蒸汽。为了防止釜体5被硫酸、水蒸汽等腐蚀，本实施例中釜体5的材质可以选择型号为316L的不锈钢。在沉淀法生产二氧化硅过程中，水玻璃和硫酸按照一定的流率分别由进水玻璃管6和进酸管3进入沉淀反应器，开启搅拌电机4，利用搅拌桨叶10的搅拌作用充分搅拌反应介质，并通过控制硫酸的流率来控制反应过程中的PH值，同时通过进汽管22向沉淀反应器内通入水蒸汽加热，反应过程中产生的少量的酸蒸汽从反应器顶部的排汽管12排出。在釜体5的底部还设置有下料管7，在反应结束后，生成的二氧化硅浆液可以从下料管7排出，优选釜体5为圆筒状结构且底部具有倾斜角a，下料管7设置在倾斜角a —侧，有利于沉淀反应器中的二氧化硅浆液排净。本实用新型实施例中通过对现有生产二氧化硅的沉淀反应器中的搅拌桨叶进行改进，将搅拌桨叶由原来的一块变成宽度不同的两块，可以在两块搅拌桨叶之间形成涡流，使反应介质的搅拌更充分均匀，缩短沉淀反应器中反应介质的反应时间，提高了反应效率，而且能耗低，可以实现二氧化硅的大规模生产。其中，第一搅拌桨叶11可以通过焊接方式与搅拌杆9固定连接，也可以通过桨毂(图中未示出)实现与搅拌杆9的固定连接，使得搅拌器8的拆装更加灵活。搅拌桨叶10的第一搅拌桨叶11与第二搅拌桨叶12之间需要固定连接，从而实现同步旋转，同时搅拌反应介质，本实施例中可以设置连接装置13来连接第一搅拌桨叶11和第二搅拌桨叶12，同时根据釜体5的直径大小可以通过连接装置13来调节第一搅拌桨叶11和第二搅拌桨叶12之间的距离，通常搅拌桨叶10的长度为釜体5直径的1/3，有利于反应介质的搅拌。能够实现上述功能的连接装置13有很多种，例如可以选择钢板，钢板的两端可以分别与第一搅拌桨叶11和第二搅拌桨叶12焊接在一起，实现第一搅拌桨叶11和第二搅拌桨叶12同步旋转搅拌，当需要调节第一搅拌桨叶11和第二搅拌桨叶12之间的距离时，可以通过更换不同长度的钢板来实现。但焊接的连接方式会导致不方便调节第一搅拌桨叶11和第二搅拌桨叶12之间的距离，为解决这个问题，本实施例中优选在钢板上横向等间隔设置有多个孔14，如图4所示，第一搅拌桨叶11与钢板的一端通过与孔14配合的螺钉固定连接，第二搅拌桨叶12与钢管的另一端通过与孔14配合的螺钉固定连接，可以通过调整螺钉的位置来调节第一搅拌桨叶11与第二搅拌桨叶12之间的距离。当然还有其它调整第一搅拌桨叶11与第二搅拌桨叶12之间距离的方式，不再赘述，其都属于本实用新型的保护范围。为了便于釜体5的固定和维护，在釜体5上还设置有用于固定沉淀反应器的两个耳座I和人孔2，人可以通过人孔2进出沉淀反应器，进行设备的清洗和维护。其中釜体5 的体积大小优选45 130m3，能够满足人进出釜体5。在5(T10(TC温度条件下水玻璃和硫酸通过本实用新型所提供的沉淀反应器在90分钟内完成反应，可以实现沉淀法生产二氧化硅的大规模生产，有效的提高了能源利用效率，减小了能耗，降低了生产成本。当然本实用新型也适用于其他具有一定粘度液体的混合反应介质在反应过程中需要充分搅拌的情况，并不限于本实用新型实施例中的水玻璃和硫酸，其也属于本实用新型的保护范围。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种生产ニ氧化硅的沉淀反应器，包括釜体和设置在所述釜体内部用于搅拌所述釜体内反应介质的搅拌器，其特征在于，所述搅拌器包括搅拌杆和设置在所述搅拌杆侧壁上的多组用于搅拌反应介质的搅拌桨叶，所述每组搅拌桨叶包括与所述搅拌杆固定连接的第一搅拌桨叶和与所述第一搅拌桨叶固定连接的第二搅拌桨叶，且所述第一搅拌桨叶和第二搅拌桨叶的宽度不同。
2.根据权利要求1所述的生产ニ氧化硅的沉淀反应器，其特征在于，所述第一搅拌桨叶的宽度大于所述第二搅拌桨叶的宽度。
3.根据权利要求1所述的生产ニ氧化硅的沉淀反应器，其特征在于，所述每组搅拌桨叶还包括用于连接所述第一搅拌桨叶和第二搅拌桨叶的连接装置，所述连接装置为可以调节所述第一搅拌桨叶和第二搅拌桨叶之间距离的装置。
4.根据权利要求3所述的生产ニ氧化硅的沉淀反应器，其特征在于，所述连接装置为钢板，所述钢板上横向等间隔设置有多个孔，其中，所述第一搅拌桨叶与所述钢板的一端通过与所述孔配合的螺钉固定连接，所述第二搅拌桨叶与所述钢板的另一端通过与所述孔配合的螺钉固定连接。
5.根据权利要求1所述的生产ニ氧化硅的沉淀反应器，其特征在于，所述多组搅拌桨叶等间隔设置在所述搅拌杆的同一横截面上，且靠近所述釜体的底部。
6.根据权利要求1所述的生产ニ氧化硅的沉淀反应器，其特征在于，所述搅拌杆上固定设置有桨毂，所述第一搅拌桨叶通过所述桨毂与所述搅拌杆连接。
7.根据权利要求1-6任一所述的生产ニ氧化硅的沉淀反应器，其特征在于，所述釜体为圆筒状结构且底部具有傾斜角。
8.根据权利要求7所述的生产ニ氧化硅的沉淀反应器，其特征在于，所述釜体底部的倾斜角一侧设置有用于排出ニ氧化硅浆液的下料管。
9.根据权利要求1-6任一所述的生产ニ氧化硅的沉淀反应器，其特征在于，所述釜体的侧壁设置有用于向所述釜体内部通入水蒸汽的进汽管； 所述釜体顶部还设置有用于排出反应介质反应过程中产生的酸蒸汽的排汽管。
10.根据权利要求1-6任一所述的生产ニ氧化硅的沉淀反应器，其特征在于，所述釜体的材质为不锈钢。
11.根据权利要求1-6任一所述的生产ニ氧化硅的沉淀反应器，其特征在于，所述釜体的体积为45 130m3。
12.根据权利要求1-6任一所述的生产ニ氧化硅的沉淀反应器，其特征在于，所述搅拌杆的转动速率为25 100转/分。
专利摘要本实用新型属于合成反应技术领域，公开了一种生产二氧化硅的沉淀反应器，包括釜体和搅拌器，所述搅拌器包括搅拌杆和设置在所述搅拌杆侧壁上的多组用于搅拌反应介质的搅拌桨叶，所述每组搅拌桨叶包括与所述搅拌杆固定连接的第一搅拌桨叶和与所述第一搅拌桨叶固定连接的第二搅拌桨叶，且所述第一搅拌桨叶和第二搅拌桨叶的宽度不同。该生产二氧化硅的沉淀反应器通过将搅拌桨叶由原来的一块变成宽度不同的两块，可以在两块搅拌桨叶之间形成涡流，使反应介质的搅拌更充分均匀，缩短沉淀反应器中反应介质的反应时间，提高了反应效率，而且能耗低，可以实现二氧化硅的大规模生产。
文档编号B01J19/18GK202752019SQ20122039112
公开日2013年2月27日 申请日期2012年8月8日 优先权日2012年8月8日
发明者阙伟东, 吴永煌 申请人:确成硅化学股份有限公司