[实用新型]一种燃烧四甲基硅烷制备白炭黑的装置

说明书

技术领域

本实用新型是关于材料制备领域，特别涉及一种燃烧四甲基硅烷制备白炭黑的装置。

背景技术

白炭黑是一种多功能的添加剂，因其具有优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性而被广泛的应用于硅橡胶、粘胶剂、油漆涂料等方面，被誉为“工业味精”，是世界范围内工业化应用的纳米材料。目前主要有两种制取白炭黑的方法：沉淀法和气相法。

沉淀法是硅酸钠（即水玻璃）与酸（多数情况下是硫酸）发生化学反应，生成硅酸，再经过滤、打浆、干燥而制得白炭黑，副产品是硫酸钠和水。具体工艺是先配制水玻璃溶液, 然后在一定的浓度、温度和PH值等条件下和浓硫酸一起加入反应器进行反应，生成白炭黑沉淀物，反应器出来的粗料浆经压滤机过滤，分离出硫酸钠母液回收，得到副产品硫酸钠，滤饼用水洗去硫酸钠，用压缩空气吹除滤饼中部分水分，经高速搅拌成糊状料浆，最后喷雾干燥，得到白炭黑产品。沉淀法制取的白炭黑比表面积较小，使用领域有所局限，但其工艺相对简单，设备要求较低。它在我国市场需求量大，主要用于作橡胶补强填料。

气相法白炭黑制备技术于1941年由Degussa公司实用新型，是由硅或者硅的氯化物在氢氧焰的高温条件下水解而成，是表面带有羟基官能团的超微细粒子。它的主要原料为可水解的有机硅烷，常见的有卤硅烷如四氯化硅与甲基三氯硅烷等，经过半个世纪的发展该技术已经非常成熟。气相法白炭黑源生粒径大约1～40nm，平均原生粒径为7～18nm，聚集体粒径为1um左右，比表面积很大，可达50～400 m²/g。其工艺过程为: 经气化的四氯化硅与氢和氧组成的均相混合气体在水解炉中燃烧，进行高温水解反应，烟雾状的白炭黑通过聚集器聚集，然后经分离器到脱酸炉中进行脱酸处理，即可得到超细白炭黑。反应生成的氯化氢气体经水洗塔水洗后成为低浓度的盐酸。此法得到的产品相对沉淀法白炭黑品质优异很多，纯度高，分散性好，粒子细而呈球形，表面羟基少。但是从其工艺可知该法耗能大，对设备的要求高，成本较高。

由此可见，沉淀法白炭黑品质不够高、应用领域受局限，气相法白炭黑品质优异但能耗大成本高。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于低能耗、高品质地制备白炭黑的装置。为解决上述技术问题，本实用新型的解决方案是：

提供一种燃烧四甲基硅烷制备白炭黑的装置，包括燃烧器，所述制备白炭黑的装置还包括储罐、输送泵、雾化装置、送风机、炉膛、烟气冷却器、捕集器、引风机和烟囱；储罐、输送泵、雾化装置和燃烧器依次连接，送风机与雾化装置连接在燃烧器的同一端，燃烧器的另一端伸入炉膛内部，且燃烧器在炉膛内部设有出风口，烟气冷却器、捕集器、引风机和烟囱依次连接在炉膛的另一端；所述雾化装置采用蒸发器或者气力雾化喷枪，气力雾化喷枪通过一端插入燃烧器内与燃烧器连接。

作为进一步的改进，所述燃烧器为旋流燃烧器。

作为进一步的改进，所述烟气冷却器内设置有过热器。

作为进一步的改进，所述炉膛内设置有水冷壁。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、传统沉淀法制取白炭黑品质较低，很多领域无法使用，利用本实用新型装置生产的白炭黑品质优异。

2、传统气相法制取白炭黑需要氢氧焰的高能耗，产物有氯化氢需要处理回收，本实用新型装置可通过使用四甲基硅烷（C₄H₁₂Si）燃烧获取白炭黑，温度比1800℃低很多，设备要求也有所降低，有效节能省成本，产物为白炭黑、水和二氧化碳，相对环保。

3、炉膛中的热量可以用于对外供热或发电。

附图说明

图1为本实用新型的实施例1中的制备装置示意图。

图2为本实用新型的实施例2中的制备装置示意图。

图中的附图标记为：1储罐；2输送泵；3蒸发器；4送风机；5燃烧器；6炉膛；7烟气冷却器；8捕集器；9引风机；10烟囱；11气力雾化喷枪。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：