一種用氣相法生產納米級二氧化矽的反應器的製造方法
2023-09-17 12:30:10
一種用氣相法生產納米級二氧化矽的反應器的製造方法
【專利摘要】一種用氣相法生產納米級二氧化矽的反應器，其中，反應器由本體和分布器兩部分組成；反應器本體為圓筒形的反應腔體，本體分為三段，其三段之間由螺紋連接；反應器一段有兩個進料口，反應器一段頂部的進料口為氫氣進料口；反應器一段側面延腔體切線方向的進料口為氯矽烷與空氣的混合氣相進料口，反應器一段底部與反應器二段連接；反應器二段為圓筒形腔體，反應器二段底部與反應器三段連接；反應器三段底部為反應器的出料口，反應器三段腔體外部有一層環形夾套，夾套頂部進料口為環隙氫氣進料口，反應器三段腔體出料口底端與環隙夾套底端平齊。通過對反應器的結構進行改造，克服了反應器內部出現結疤堵塞的缺陷；方便了反應器的拆裝。
【專利說明】一種用氣相法生產納米級二氧化矽的反應器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用氣相法生產納米級二氧化矽的反應器，屬於納米級二氧化矽生產【技術領域】。
【背景技術】
[0002]納米級二氧化矽是一種用途廣泛的納米粉體材料。氣相法生產納米級二氧化矽是利用氯矽烷經氫氧焰高溫水解製得的一種精細、特殊的無定形粉體材料，平均原生粒徑約為7-40納米，聚集體粒徑約為200-500納米，比表面積50?380m2/g，產品純度高，SiO2含量不小於99.8 %，是一種多功能添加劑，在橡膠、塗料、膠粘劑、油漆、油墨、塑料、化妝品以及農業、醫藥等行業有著廣泛的應用，具有良好的補強、增稠、觸變、消光、抗紫外線、殺菌等多種作用。
[0003]反應器對於納米級二氧化矽的生產具有重要的作用，物料在燃燒反應區的混合分布情況、停留時間以及反應器噴嘴處結疤情況都與反應器的結構有一定關係。
[0004]專利文獻CN 102167335 A公開了一種用於多晶矽副產物四氯化矽處理的反應器，包括:限定有反應腔的反應器本體，所述反應器本體的上部設有四氯化矽-空氣入口和氫氣入口，所述反應器本體的底部設有反應器出口 ；嘴套，所述嘴套套設在所述反應器本體的下端以與所述反應器本體限定出向下開口的環形空間；與所述嘴套相連以向所述環形空間內供給氫氣的環隙氫氣進口管；和設置在所述反應腔內用於均勻分布從所述四氯化矽-空氣入口和所述氫氣入口供給到反應腔內的四氯化娃-空氣和氫氣的分布器。
[0005]此種反應器依舊未能解決反應器噴嘴處結疤的問題，使用過程中噴嘴處極易結疤，嚴重製約了氣相法二氧化矽的生產連續性；另外，此反應器分成多個部分，拆卸安裝均不方便，尤其是嘴套與反應器本體採用螺杆固定，嘴套與反應器的間隙很小，安裝不穩定則會影響反應的進行。
【發明內容】
[0006]針對現有技術的反應器的缺陷，本實用新型的目的在於提供一種用氣相法生產納米級二氧化矽的反應器。該反應器可以有效的解決反應器內壁易結疤的問題，以及方便反應器的拆卸與安裝。
[0007]本實用新型的技術方案是:一種用氣相法生產納米級二氧化矽的反應器，包括，氫氣進料口⑷，混合氣相進料口(5)，環隙氫氣進料口(6)，出料口(7)，環形夾套(8)，分布器(9)，其特徵在於，反應器由本體和分布器⑶兩部分組成；反應器本體為圓筒形的反應腔體，本體分為三段，分別是反應器一段⑴、反應器二段⑵、反應器三段⑶，其三段之間由螺紋連接；反應器一段⑴有兩個進料口，反應器一段⑴頂部的進料口為氫氣進料口⑷；反應器一段⑴側面延腔體切線方向的進料口為氯矽烷與空氣的混合氣相進料口(5)，反應器一段⑴底部與反應器二段⑵連接；反應器二段⑵為圓筒形腔體，反應器二段⑵底部與反應器三段⑶連接；反應器三段⑶底部為反應器的出料口(7)，反應器三段⑶腔體外部有一層環形夾套(8)，夾套頂部進料口為環隙氫氣進料口(6)，反應器三段⑶腔體出料口(7)底端與環隙夾套(8)底端平齊。
[0008]本實用新型通過對反應器的結構進行改造，克服反應器內部頻繁出現結疤堵塞的缺陷；另外，將反應器與外層的環形夾套設計成一體形式，方便了反應器的拆裝。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]附圖用於對本實用新型的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與本實用新型的實施例一起用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的限制。在附圖中:
[0010]圖1為本實用新型一種用氣相法生產納米級二氧化矽的反應器結構示意圖；
[0011]圖中:1-反應器一段2-反應器二段3-反應器三段4-氫氣進料口 5-混合氣相進料口 6-環隙氫氣進料口 7-出料口 8-環形夾套9-分布器。
【具體實施方式】
[0012]以下結合附圖和實施例，對本實用新型一種用氣相法生產納米級二氧化矽的反應器，作詳細的解釋。
[0013]圖1是本實用新型一種用氣相法生產納米級二氧化矽的反應器結構示意圖；
[0014]從圖中可看出，本實用新型的一種用氣相法生產納米級二氧化矽的反應器，其主要作用是將反應物(氯矽烷、氫氣、空氣)混合均勻，其主要結構包括:反應器本體和分布器兩部分組成。包括，氫氣進料口 4，混合氣相進料口 5，環隙氫氣進料口 6，出料口 7，環形夾套8，分布器9，反應器由本體和分布器9兩部分組成；反應器本體為圓筒形的反應腔體，本體分為三段，分別是反應器一段1、反應器二段2、反應器三段3，其三段之間由螺紋連接；反應器一段I有兩個進料口，反應器一段I頂部的進料口為氫氣進料口 4 ;反應器一段I側面延腔體切線方向的進料口為氯矽烷與空氣的混合氣相進料口 5，反應器一段I底部與反應器二段2連接；反應器二段2為圓筒形腔體，反應器二段2底部與反應器三段3連接；反應器三段3底部為反應器的出料口 7，反應器三段3腔體外部有一層環形夾套8，夾套頂部進料口為環隙氫氣進料口 6，反應器三段3腔體出料口 7底端與環隙夾套8底端平齊。
[0015]本實用新型針對反應器內壁結疤的原理，對反應器進行改造，從而解決反應器內壁易結疤的問題。造成反應器易結疤的問題主要有兩方面:一方面是反應物混合氣體流速較低，造成反應器腔體內出現回火現象即混合氣體在反應器內部出現燃燒反應現象；另一方面是反應器噴嘴處溫度過高達到1700-200(TC，造成反應器三段整體溫度高，造成部分二氧化矽燒結，導致反應器三段內壁結疤頻繁。
[0016]針對反應物混合氣體流速低造成結疤的問題:本實用新型根據反應物混合氣體的流量，通過改變反應器的管徑，提高反應混合氣體的流速，反應器內的混合氣體流速優選60?90m/s,反應器管徑優選40?50_。
[0017]針對反應器噴嘴溫度過高，造成反應器三段整體溫度高，部分二氧化矽燒結，導致反應器三段內壁結疤的問題:專利CN 102167335 A反應器本體下端只含有一個很短的嘴套，主要作用是反應器點火，對反應器下部冷卻效果較差，容易導致反應器下部內壁結疤；另外，嘴套採用一根螺杆固定，安裝時嘴套不穩固，容易造成火焰偏心，影響整個反應。本專利通過增加反應器外層夾套的長度，將整個反應器三段外層安裝夾套，將夾套內通入低溫的氫氣，一方面用於冷卻反應器三段，防止反應器內壁結症；另一方面在放氫氣出料口形成一圈環形火焰，不僅保證了中心火焰的穩定性，同時還可以防止中心火焰與燃燒反應區的冷空氣直接接觸摻混，從而提高了反應區內溫度場和濃度場的均勻性。另外，本專利將反應器三段與外層夾套做成一體形式，方便反應器的拆卸及安裝。
[0018]針對反應物混合氣體流速低造成結疤的問題:本實用新型根據反應物混合氣體的流量，通過改變反應器的管徑，提高反應混合氣體的流速，反應器內的混合氣體流速優選60?90m/s,反應器管徑優選40?50_。
[0019]本實用新型不局限於上述最佳實施方式，任何人在本實用新型的啟示下都可得出其他各種形式的技術方案。對於本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種用氣相法生產納米級二氧化矽的反應器，包括，氫氣進料口⑷，混合氣相進料口(5)，環隙氫氣進料口(6)，出料口 (7)，環形夾套(8)，分布器(9)，其特徵在於，反應器由本體和分布器⑶兩部分組成；反應器本體為圓筒形的反應腔體，本體分為三段，分別是反應器一段(I)、反應器二段⑵、反應器三段⑶，其三段之間由螺紋連接；反應器一段⑴有兩個進料口，反應器一段⑴頂部的進料口為氫氣進料口⑷；反應器一段⑴側面延腔體切線方向的進料口，為氯矽烷與空氣的混合氣相進料口(5)，反應器一段⑴底部與反應器二段⑵連接；反應器二段⑵為圓筒形腔體，反應器二段⑵底部與反應器三段⑶連接；反應器三段⑶底部為反應器的出料口(7)，反應器三段⑶腔體外部有一層環形夾套(8)，夾套頂部進料口為環隙氫氣進料口(6)，反應器三段⑶腔體出料口(7)底端與環隙夾套(8)底端平齊。
【文檔編號】B01J12/02GK203540510SQ201320700102
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年11月8日 優先權日:2013年11月8日
【發明者】胡光健, 黃彬, 陳喜清 申請人:新特能源股份有限公司