一种气相二氧化硅燃烧反应装置的制作方法

本技术属于白炭黑生产设备，具体涉及一种气相二氧化硅燃烧反应装置。

背景技术：

1、气相二氧化硅又名气相白炭黑，是由氯硅烷在氢气、氧气流中于高温下水解得到的像烟雾轻盈或絮状的二氧化硅，产品为透明、半透明状。其特点是纯度高，杂质少，粒径小(15nm～25nm),补强性高，结合水含量低。且气相二氧化硅价格高(是沉淀法白炭黑的10倍至20倍)，主要用于硅橡胶中，应用领域包括印刷油墨、油漆涂料、不饱和树脂、pvc行业、日化行业以及食品医疗等。

2、在气相白炭黑生产过程中，通过混合器将反应空气、反应氢气及氯硅烷(四氯化硅、三氯氢硅、甲基硅烷)进行混合后，通入燃烧反应器进行高温水解反应，其中混合器主要进行反应原料初步混合，燃烧反应器进行物料燃烧使用。目前使用的混合器大部分采用静态混合器，混合管线长度较长，生产过程中存在较大安全隐患，并且当气体流速低时，极易产生回火现象。而目前市场使用的燃烧反应器还存在混合不均的缺陷，并且生产过程中燃烧反应器容易受燃烧热影响导致喷嘴偏心，一旦发生偏心形变，将会导致火焰均匀度和混合度发生变化，直接影响气相白炭黑的产品质量。

技术实现思路

1、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燃烧反应装置，该装置的混合程度高，安全性好，且结构合理不易变形，保证产品质量。

2、本实用新型提供一种气相二氧化硅燃烧反应装置，包括一次喷嘴、二次喷嘴和混合器，所述一次喷嘴的两端同轴设置有第一进口和第一出口，所述混合器设置在一次喷嘴的内部，位于第一进口和第一出口之间，用于混合通过一次喷嘴喷出的反应气体，所述二次喷嘴同轴套设在一次喷嘴的外部，用于通过一次喷嘴和二次喷嘴之间的第一环形流道喷出助燃气体和/或可燃气体，所述第一环形流道内设有多组支撑件，各组支撑件沿一次喷嘴的轴向分布，用于沿径向撑起一次喷嘴和二次喷嘴之间的间隙。

3、优选的，每组所述支撑件包括多个菱锥状结构，多个菱锥状结构环绕一次喷嘴的轴线分布，所述菱锥状结构的底平面连接一次喷嘴，菱锥尖点支撑所述二次喷嘴，组成所述菱锥尖点的各斜面用于为第一环形流道内的气体导向。

4、优选的，所述混合器包括壳体和分布板，所述壳体为筒状结构，外侧壁连接于一次喷嘴的内侧壁上，壳体的两端开口分别作为第一进口和第一出口，所述分布板设有多个，各分布板沿壳体的轴向分布并连接在壳体的内侧壁上，且分布板呈十字型结构，上下相邻的分布板的板条相错。

5、优选的，所述二次喷嘴中靠近第一进口的一端设有第二进口，靠近第一出口的一端设有第二出口，所述第一出口的外侧壁呈沿气体喷出方向逐渐减小的锥面，所述第二出口套设在第一出口外，第二出口的内侧壁呈与第一出口外侧壁锥面斜度一致的锥面。

6、优选的，所述锥面的斜度为15°～20°。

7、优选的，气相二氧化硅燃烧反应装置还包括三次喷嘴，所述三次喷嘴同轴套设在二次喷嘴的外部，用于向三次喷嘴和二次喷嘴之间的第二环形流道提供冷却气体。

8、优选的，所述三次喷嘴的内侧壁上设有突出的第一环状隔板，所述第二环形流道由第一环状隔板分隔为相互隔离的两部分，三次喷嘴在第二环形流道中靠近第一进口的部分处设有第三进口，用于通入冷却气体；第一环状隔板上绕三次喷嘴的轴向均匀开设多个第一通孔，用于将冷却气体均匀导入第二环形流道中靠近第一出口的部分。

9、优选的，所述三次喷嘴中靠近第一出口的一端设有第三出口，所述第三出口套设在第一出口外，所述冷却气体为助燃气体和/或可燃气体。

10、优选的，气相二氧化硅燃烧反应装置还包括四次喷嘴，所述四次喷嘴同轴套设在三次喷嘴的外部，用于向四次喷嘴和三次喷嘴之间的第三环形流道提供冷却气体。

11、优选的，所述四次喷嘴靠近第一进口的端部上设有第四进口，第四进口与第三环形流道连通，四次喷嘴靠近第一出口的端部内侧壁上设有突出的第二环状隔板，第二环状隔板上绕四次喷嘴的轴向均匀开设多个第二通孔，用于将冷却气体均匀导出第三环形流道。

12、本实用新型提供一种气相二氧化硅燃烧反应装置，其中混合器设置在一次喷嘴的内部，位于第一进口和第一出口之间，用于混合通过一次喷嘴喷出的反应气体，即混合器直接设置在喷嘴当中，反应气体直接在喷嘴内部完成混合后喷出，相比于静态混合器来说，这种设置方式管线更短，且流速更高，因此能够有效避免回火情况发生，提高生产效率。

13、而用于辅助的二次喷嘴同轴套设在一次喷嘴的外部，二者之间的第一环形流道内设有多组支撑件，各支撑件沿一次喷嘴的轴向分布，用于沿径向撑起一次喷嘴和二次喷嘴之间的间隙。第一环形流道不仅能够为燃烧反应提供进一步的辅助气体，其中设置的支撑件还能起到支撑喷嘴的作用，避免喷嘴在受热情况下发生变形，确保喷嘴的轴线始终处于燃烧反应中心，因此火焰的均匀度以及气体的混合度都能得到保证，还能进一步避免喷嘴受热不一致导致的变形问题，同时进一步规避因喷嘴发生形变影响气体混合程度的情况，从而有效提高产品质量。

技术特征：

1.一种气相二氧化硅燃烧反应装置，其特征在于：包括一次喷嘴(1)、二次喷嘴(2)和混合器(3)，

2.根据权利要求1所述的气相二氧化硅燃烧反应装置，其特征在于：每组所述支撑件(4)包括多个菱锥状结构，多个菱锥状结构环绕一次喷嘴(1)的轴线分布，

3.根据权利要求1所述的气相二氧化硅燃烧反应装置，其特征在于：所述混合器(3)包括壳体(31)和分布板(32)，

4.根据权利要求1所述的气相二氧化硅燃烧反应装置，其特征在于：所述二次喷嘴(2)中靠近第一进口(11)的一端设有第二进口(22)，靠近第一出口(12)的一端设有第二出口(23)，

5.根据权利要求4所述的气相二氧化硅燃烧反应装置，其特征在于：所述锥面的斜度为15°～20°。

6.根据权利要求1或4所述的气相二氧化硅燃烧反应装置，其特征在于：还包括三次喷嘴(5)，所述三次喷嘴(5)同轴套设在二次喷嘴(2)的外部，用于向三次喷嘴(5)和二次喷嘴(2)之间的第二环形流道(51)提供冷却气体。

7.根据权利要求6所述的气相二氧化硅燃烧反应装置，其特征在于：所述三次喷嘴(5)的内侧壁上设有突出的第一环状隔板(52)，所述第二环形流道(51)由第一环状隔板(52)分隔为相互隔离的两部分，

8.根据权利要求6所述的气相二氧化硅燃烧反应装置，其特征在于：所述三次喷嘴(5)中靠近第一出口(12)的一端设有第三出口(54)，所述第三出口(54)套设在第一出口(12)外，所述冷却气体为助燃气体和/或可燃气体。

9.根据权利要求6所述的气相二氧化硅燃烧反应装置，其特征在于：还包括四次喷嘴(6)，所述四次喷嘴(6)同轴套设在三次喷嘴(5)的外部，用于向四次喷嘴(6)和三次喷嘴(5)之间的第三环形流道(61)提供冷却气体。

10.根据权利要求9所述的气相二氧化硅燃烧反应装置，其特征在于：所述四次喷嘴(6)靠近第一进口(11)的端部上设有第四进口(62)，第四进口(62)与第三环形流道(61)连通，

技术总结
本技术公开了一种气相二氧化硅燃烧反应装置，包括一次喷嘴、二次喷嘴和混合器，所述一次喷嘴的两端同轴设置有第一进口和第一出口，所述混合器设置在一次喷嘴的内部，位于第一进口和第一出口之间，用于混合通过一次喷嘴喷出的反应气体，所述二次喷嘴同轴套设在一次喷嘴的外部，用于通过一次喷嘴和二次喷嘴之间的第一环形流道喷出助燃气体和/或可燃气体，所述第一环形流道内设有多组支撑件，各支撑件沿一次喷嘴的轴向分布，用于沿径向撑起一次喷嘴和二次喷嘴之间的间隙。本技术的气相二氧化硅燃烧反应装置混合程度高，安全性好，且结构合理不易变形，保证产品质量。

技术研发人员：包全星,杨立新,潘小龙,杨涛,吴文财,陈喜清,田宗浩
受保护的技术使用者：新疆晶硕新材料有限公司
技术研发日：20230609
技术公布日：2024/2/1