一种二氧化硅表面改性和干燥装置的制作方法

本实用新型涉及二氧化硅水相中的湿法表面改性后进行干燥的装置。

背景技术：

二氧化硅质轻、化学稳定性好、耐高温、不燃烧、亲水性、电绝缘性强，在化工、轻工等行业中应用广泛，如橡胶、塑料、造纸、涂料、油墨及牙膏等。由于二氧化硅表面存在大量羟基，使其呈亲水疏油的特性，在有机相中难以润湿和分散，因此限制了二氧化硅的应用范围，影响产品应用性能。为此，需对二氧化硅粒子的表面进行改性，提高产品的亲油性和分散性。

目前工业上常用干法对二氧化硅的表面进行改性，其过程简单、后处理工艺少，但改性剂定额高、操作条件严格、设备要求高，改性的效果也不均匀。采用湿法改性，工艺简单，改性效果好，产品质量容易稳定，改性剂定额较低，改性装置也出现个别报道。但目前的改性装置，不含打浆功能或打浆效果不理想，也就是对需要改性的二氧化硅有要求，需经过打浆制成细浆后才能进行改性；且现有的改性装置不含回流装置，对改性温度和改性剂造成了限制。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种可同时进行二氧化硅打浆与湿法表面改性以及干燥的装置，能缩短生产改性二氧化硅的时间，提高生产效率。

本实用新型的目的是这样实现的，一种二氧化硅表面改性和干燥装置，包括浆槽和浆槽壳体，在位于浆槽壳体的顶部上设置有减速机，在浆槽壳体的顶部与浆槽壳体的竖直外壁之间有斜壁，所述斜壁的两侧上分别设有蒸汽出口和进料口，其特征在于在浆槽壳体的下部外侧设有热源进口，在浆槽壳体的上部外侧设有热源出口，在浆槽壳体的中下部外侧设有温度数显仪，一热电偶贯穿浆槽壳体的内外壁后与温度数显仪连接，浆槽壳体内设有圆柱形的搅拌轴，搅拌轴上端与减速机连接，出料口设在浆槽的槽体底部的正中位置处，搅拌轴上设有上中下三层搅拌桨；出料口通过液泵与喷雾干燥装置的改性二氧化硅浆料进口相连接；所述喷雾干燥装置包括干燥塔，干燥塔的顶部设置有离心喷雾设备，干燥塔的底部为改性二氧化硅出料口，改性二氧化硅出料口连接一带脉冲的袋滤器，在干燥塔的左右两侧面设置有气流压力喷雾设备，气流压力喷雾设备包括压缩空气进口和改性二氧化硅浆料进口。

所述的减速机、液泵、离心喷雾设备、气流压力喷雾设备与微处理器连接。

在位于搅拌轴上的上层搅拌桨叶与中层搅拌桨叶俯视呈互为90 度，上层搅拌桨叶与下层搅拌桨叶俯视呈互为45度，中层搅拌桨叶与下层搅拌桨叶俯视呈互为45度。

所述上层搅拌桨叶与水平方向夹角呈-45～-65度。

中层搅拌桨叶与水平方向夹角呈-45～-65度。

下层搅拌桨叶与水平方向夹角呈-160～-165度。

本实用新型的优点：下层搅拌选用四折叶桨式搅拌桨，运行时功耗小，能使流体在上下层间循环，达到将二氧化硅改性剂充分分散的效果，也使得体系温度均匀；上层和中层搅拌选用双折叶桨式搅拌桨，能促使流体形成大的轴向循环，提供大的剪切力，能将从槽底部循环上来的二氧化硅团块进行破碎并分散；保证二氧化硅滤饼破碎和分散以及改性剂分散效果的前提下，将上层搅拌桨叶与浆槽壳体的竖直内壁的距离为100-150 mm，上层搅拌桨叶与水平方向夹角呈-45～-65度，中层搅拌桨叶与浆槽壳体竖直内壁的距离为180-250 mm，中层搅拌桨叶与水平方向夹角呈-45～-65度，下层搅拌桨叶与浆槽壳体竖直内壁的距离为20-40 mm，与浆槽的槽体底部的距离为15-25 mm；下层搅拌桨叶与水平方向夹角呈-160～-165度，以降低运行功耗，节约成本。搅拌轴底部与设在浆槽的槽体底部正中的出料口相距15-25 mm，搅拌轴直径比出料口的口径小20-30 mm，可以有效防止二氧化硅小团块进入出料口。蒸汽出口的设置，可以根据改性工艺与改性剂的不同选择是否连接回流装置，扩大了改性温度和改性剂的可选范围，也避免了改性剂与溶剂的损失。本实用新型的喷雾干燥装置具有气流压力喷雾设备。此压力喷雾设备生产的成品颗粒度会粗化，将离心喷雾设备和气流压力喷雾设备这两种设备结合在一起，从而达到一塔多用的效果。

附图说明

图1 为本实用新型的二氧化硅表面改性的装置的结构示意图。

图1-1为与图1的表面改性的装置的出料口连接的喷雾干燥装置的结构示意图。

图1-2为控制原理框图。

图2 为图1 中上层搅拌桨的结构示意图。

图3 为图1 中中层搅拌桨的结构示意图。

图4 为图1 中下层搅拌桨的结构示意图。

图5为图1中上层与中层搅拌桨的结构俯视图。

图6为图1中下层搅拌桨的俯视图。

图7为图1中中层与下层搅拌桨的结构俯视图。

图8为图2中上层搅拌桨的桨叶A-A 剖视结构示意图。

图9为图3中中层搅拌桨的桨叶B-B 剖视结构示意图。

图10为图4中下层搅拌桨的桨叶C-C 剖视结构示意图。

图中：1、浆槽壳体；2、减速机；3、蒸汽出口；4、进料口；5、搅拌轴；6、热源出口；7、上层搅拌桨叶；8、中层搅拌桨叶；9、热电偶；10、温度数显仪；11、下层搅拌桨叶；12、热源进口；13、槽体底部；14、出料口；15、干燥塔；16、离心喷雾设备；17、改性二氧化硅出料口；18、袋滤器；19、气流压力喷雾设备；20、压缩空气进口；21、改性二氧化硅浆料进口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的结构和工作原理及工作过程进行详细说明：

如附图所示，本实用新型所述的一种二氧化硅表面改性的装置，它包括浆槽和浆槽壳体1，浆槽壳体1外部的顶部上设置有减速机2，在浆槽壳体1外部的顶部与浆槽壳体1的竖直外壁之间有斜壁，在位于浆槽壳体1外部的顶部的两侧的斜壁上分别设有蒸汽出口3和进料口4，浆槽壳体1外还设有热源进口12、热源出口和一贯穿浆槽壳体1内外壁且与温度数显仪10相连接的热电偶9，浆槽壳体1内设有圆柱形搅拌轴5，搅拌轴5上端与减速机2连接，出料口14设在槽体底部13正中位置，搅拌轴5上设有上中下三层搅拌桨，上层搅拌桨叶7与中层搅拌桨叶8俯视呈互为90 度，上层搅拌桨叶7与下层搅拌桨叶11俯视呈互为45度，中层搅拌桨叶8与下层搅拌桨叶11俯视呈互为45度。搅拌轴1底部与设在槽体底部13正中的出料口14相距15 mm，搅拌轴5直径比出料口14口径小20 mm，可以有效防止二氧化硅小团块进入出料口。

如图1-1所示，为与图1的表面改性的装置的出料口14连接的喷雾干燥装置结构图，出料口14通过液泵22与喷雾干燥装置的改性二氧化硅浆料进口21相连接。所述喷雾干燥装置包括干燥塔15，干燥塔15的顶部设置有离心喷雾设备16，干燥塔15的底部为改性二氧化硅出料口17，改性二氧化硅出料口17连接一带脉冲的袋滤器18，在干燥塔15的侧面设置有气流压力喷雾设备19，气流压力喷雾设备19为现有技术，它包括压缩空气进口20和改性二氧化硅浆料进口21，一般在干燥塔15的左右两侧面各安装有一个气流压力喷雾设备19，当然气流压力喷雾设备19的安装个数也可按需安装。

如图1-2所示，所述的减速机、液泵、离心喷雾设备、气流压力喷雾设备、微处理器（MCU）为现有技术，所述的减速机、液泵、离心喷雾设备、气流压力喷雾设备与微处理器连接且受控于微处理器，减速机、液泵、离心喷雾设备、气流压力喷雾设备、微处理器（MCU）由现有技术的电源电路供电；当本实用新型工作时，微处理器控制减速机转动，使图1所示的二氧化硅表面改性的装置工作，二氧化硅在浆槽中进行改性，当改性完成后，微处理器控制离心喷雾设备、气流压力喷雾设备工作，接着控制液泵工作、将浆槽中的改性二氧化硅浆料经出料口14出来后经改性二氧化硅浆料进口21进入干燥塔15进行干燥，当浆槽中的改性二氧化硅浆料基本泵出后，微处理器控制减速机和液泵停止工作，当干燥塔15中的改性二氧化硅完成干燥后，微处理器控制离心喷雾设备、气流压力喷雾设备停止工作，此时打开干燥塔15的底部的改性二氧化硅出料口17进行出料。

所述上层搅拌桨叶7与浆槽壳体1的竖直内壁的距离为100 mm，上层搅拌桨叶7与水平方向夹角呈-45度；中层搅拌桨叶8与浆槽壳体1竖直内壁的距离为180 mm，中层搅拌桨叶8与水平方向夹角呈-45度；下层搅拌桨叶11与浆槽壳体1竖直内壁的距离为20 mm，与浆槽的槽体底部13的距离为15 mm；下层搅拌桨叶11与水平方向夹角呈-160度。所述搅拌桨叶为不锈钢材料制成。

所述的热源进口12设在浆槽壳体1的一侧外壁上距槽体底部100 mm处，与能控温的热源发生装置相连，在另一侧外壁距浆槽壳体1底部4/5处设有热源出口。一热电偶9贯穿浆槽壳体1内外壁，处在上层搅拌桨叶7与中层搅拌桨叶8高度之间与安装在和热电偶9同侧且处在同一高度的浆槽壳体1外壁上的温度数显仪10相连接，用来实时监控浆槽壳体1内体系温度。

蒸汽出口3设置在浆槽壳体1外部的顶部的一侧斜壁上，依据所选择的改性温度和改性剂的种类来选择是否与回流装置连接，能避免改性剂与溶剂的损失。

所述下层搅拌桨叶11选用四折叶桨式搅拌桨，运行时功耗较小，能使流体在上下层间循环，达到将二氧化硅改性剂充分分散的效果，也使得体系温度均匀；上层搅拌桨叶7和中层搅拌桨叶8选用双折叶桨式搅拌桨，能促使流体形成大的轴向循环，提供大的剪切力，能将从槽体底部13循环上来的二氧化硅团块进行破碎并分散，也将改性剂充分分散，与二氧化硅充分接触，达到良好的改性效果。