一种采用离子交换法制备硅溶胶的生产系统技术方案

一种采用离子交换法制备硅溶胶的生产系统，包括原料罐、冷却系统，其特征是该系统还包括供气装置、离子交换罐、硅酸中转罐、闭循环反应釜、稀硅溶胶池、超滤池，所述供气装置、原料罐分别与离子交换罐相连，离子交换罐底部的出口与硅酸中转罐入口连接，硅酸中转罐底部的出口通过进料导管与闭循环反应釜进料口相连，闭循环反应釜的出料口通过三向阀与循环泵连接，所述循环泵通过导液管与闭循环反应釜构成回路连接，所述三向阀第三相出料口与稀硅溶胶池连接；本实用新型专利技术中反应液经过多层过滤系统过滤，从而得到的硅溶胶颗粒大、浓度高，具有广泛的社会效益和市场前景。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种制备硅溶胶生产装置，特别涉及一种采用离子交换法制备硅溶胶的生产系统。
技术介绍
硅溶胶为纳米级的二氧化硅颗粒在水中或溶剂中的分散液。硅溶胶属胶体溶液，无臭、无毒。由于硅溶胶中的SiO2含有大量的水及羟基，故硅溶胶也可以表述为SiO2.nH2O。硅溶胶耐水性、耐热性能明显优于有机涂膜致密且较硬，不产生静电，空气中各种尘埃难粘附。在目前的建筑涂料中，它的抗污染能力是较强的。目前，传统的硅溶胶多采用混合、调配、或者简单的合成方法制备，这样的生产方式不仅生产工艺流程多、时间长、生产污染大，而且现有设备繁琐而且效率低下，需要配套的容器设备太多。更为重要的是：由于设备简单、自动化程度低，制备出的硅溶胶颗粒小、大小不均匀、浓度偏低，导致产品产量低、指标不合格，甚至硅溶胶浓度达不到30%，并且无法实现大批量生产。
技术实现思路
本技术的目的是要提供一种采用离子交换法制备硅溶胶的生产系统，以解决现有反应釜反应速度慢、自动化程度低、易造成设备腐蚀、能耗大、产能低、品质低下、不适宜大规模生产需要等技术问题。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：一种采用离子交换法制备硅溶胶的生产系统，包括原料罐、冷却系统，其特征是该系统还包括供气装置、离子交换罐、硅酸中转罐、闭循环反应釜、稀硅溶胶池、超滤池，所述供气装置、原料罐分别与离子交换罐相连，离子交换罐底部的出口与硅酸中转罐入口连接，硅酸中转罐底部的出口通过进料导管与闭循环反应釜进料口相连，闭循环反应釜的出料口通过三向阀与循环泵连接，所述循环泵通过导液管与闭循环反应釜构成回路连接，所述三向阀第三相出料口与稀硅溶胶池连接；所述离子交换罐包括布水器、原料罐、过滤装置，所述布水器设置在离子交换罐的上部，过滤装置位于布水器下部，在离子交换罐上部右侧设有进料管，该进料管一端伸入离子交换罐内与布水器相连，进料管另一端与原料罐连接，在离子交换罐上部左侧设有进气管，该进气管与供气装置相连，所述离子交换罐底部的出口处设有出料管，出料管顶部设有出水挡板，出料管管壁上设有出水孔，所述出料管与硅酸中转罐相连。作为优选，所述闭循环反应釜由内罐、外罐构成，所述内罐的顶部设有进料口和空气循环弯管，进料口与穿过外罐的进料导管连接，内罐内设有电热盘管，内罐的上部设有循环喷头，循环喷头底部设有多个微孔，内罐的底端设有出料口，所述循环喷头通过上导液管与循环泵连接；循环泵通过下导液管、排料三向阀与排液口连接，所述外罐的罐壁上设有冷却管进口和冷却管出口，外罐底端设有污水口。作为优选，所述上导液管上设有加料三向阀，加料三向阀的第三相进料口与加料罐连接。作为优选，所述下导液管上的排料三向阀的第三相出口是反应产物出口。作为优选，所述外罐的冷却管进口和冷却管出口分别与冷却系统连接，所述冷却系统包括冷风室和冷风机、冷却循环泵，其中冷风室内设有三道无纺布湿帘，冷风室右侧与冷风机相连，无纺布湿帘顶部设有喷头，喷头与冷却管出口连接，无纺布湿帘底部设有集水管，集水管通过冷却循环泵与冷却管进口连接。作为优选，所述供气装置包括储气罐，所述储气罐左侧设有空压机，顶部气管分别与离子交换罐和超滤池相连。作为优选，所述过滤装置包括第一树脂托板、第二树脂托板，所述第一树脂托板、第二树脂托板上均设有筛孔，所述第一树脂托板固定在离子交换罐的中部，第二树脂托板固定在离子交换罐的下部，在第一树脂托板、第二树脂托板上分别放置第一树脂层和第二树脂层。作为优选，所述循环喷头呈圆盘状，循环喷头底部设有多个微孔。作为优选，所述稀硅溶胶池的上部设有硅溶胶进口，稀硅溶胶池内部设有水平的过滤膜，将稀硅溶胶池内部分割成过滤舱和聚水舱，所述聚水舱底部均设有排水口，排水口上连接有排污阀，所述过滤舱右侧设有硅溶胶出口，过滤膜底部与振动装置连接，振动装置设置在弹簧立柱上。这种结构可以有效地将稀硅溶胶池中的水分离。本技术具有设计合理，自动化程度高，生产过程无污染等特点。其离子交换罐进行离子交换是一个平衡反应，含有Na+的硅酸溶液通过交换树指时Na+取代了阳离子交换树脂上的H+。于是水玻璃中的Na+已被除去，H+阳离子与硅离子与硅酸钠中的SiO3生成具有活性的硅溶胶稀溶液流出。闭循环反应釜中，反应釜顶端设有主原料进料口，加料三向阀可以添加其他反应原料，循环泵将反应液抽入内罐顺着电热盘管流下，利用这种方式促进反应液循环，使反应液中的水分蒸发，反应液活力明显增加、晶粒迅速长大。冷却系统将水蒸气冷凝成水珠，经外罐底部排水口排出，从而增加了硅溶胶的浓度，闭循环反应釜不同温度环境使蒸发的水蒸气迅速凝结而不容易回流到内层罐。稀硅溶胶池对硅溶胶进行初步过滤，活性炭纤维过滤膜将稀硅溶胶进行过滤后，得到初步浓缩的稀硅溶胶。超滤池对硅溶胶进行进一步浓缩，其位于透水舱内超滤芯的只允许水及可溶性的盐透过，不允许溶胶颗粒透过，因此可以快速浓缩。吹气管可以吹除高压气流，将超滤膜上沉淀物进行剥离，在超滤池吹气管冒泡情况下可以连续进行超滤。反应液经过多层过滤系统过滤，从而得到的硅溶胶颗粒大、浓度高，具有广泛的社会效益和市场前景。附图说明图1是本技术的结构示意图；图2所示是本技术离子交换罐的结构示意图；图3所示是本技术闭循环反应釜的结构示意图；图4所示是本技术稀硅溶胶池的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，对本技术的技术方案作进一步具体的说明。如图1、2、3、4所示，一种采用离子交换法制备硅溶胶的生产系统，包括原料罐514、冷却系统，其特征是该系统包括还供气装置99、离子交换罐5、硅酸中转罐510、闭循环反应釜1、稀硅溶胶池14、超滤池6，供气装置99、原料罐514分别与离子交换罐5相连，离子交换罐5底部的出口与硅酸中转罐510入口连接，硅酸中转罐510底部的出口通过进料导管310与闭循环反应釜1的进料口10相连，闭循环反应釜1的出料口13通过三向阀22与循环泵20连接，循环泵20通过导液管与闭循环反应釜1构成回路连接，三向阀22第三相出料口220与稀硅溶胶池14连接，稀硅溶胶池14与连续超滤池6连接。离子交换罐5包括布水器51、原料罐514、过滤装置512，布水器51设置在离子交换罐5的上部，过滤装置512位于布水器51下，在离子交换罐5上部右侧设有进料管52，该进料管一端伸入离子交换罐内与布水器51相连，进料管52另一端与原料罐514连接，在离子交换罐5上部左侧设有进气管511，该进气管511与供气装置99相连，供气装置99包括储气罐59，所述储气罐的进气管515与空压机连接，储气罐顶部出气管516与离子交换罐5的进气管511连接。离子交换罐5底部设有出料管50，出料管50顶部设有出水挡板57，出料管50管壁上设有出水孔58，出料管50与硅酸中转罐510相连；离子交换罐5内部还设有过滤装置512，过滤装置512自上而下依次设有第一树脂层53、第一树脂托板54、第二树脂层55和第二树脂托板56。原料罐514中的原料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用离子交换法制备硅溶胶的生产系统，包括原料罐、冷却系统，其特征是该系统还包括供气装置、离子交换罐、硅酸中转罐、闭循环反应釜、稀硅溶胶池、超滤池，所述供气装置、原料罐分别与离子交换罐相连，离子交换罐底部的出口与硅酸中转罐入口连接，硅酸中转罐底部的出口通过进料导管与闭循环反应釜进料口相连，闭循环反应釜的出料口通过三向阀与循环泵连接，所述循环泵通过导液管与闭循环反应釜构成回路连接，所述三向阀第三相出料口与稀硅溶胶池连接； 所述闭循环反应釜由内罐、外罐构成，所述内罐的顶部设有进料口和空气循环弯管，进料口与穿过外罐的进料导管连接，内罐内设有电热盘管，内罐的上部设有圆盘状循环喷头，循环喷头底部设有多个微孔，内罐的底端设有出料口，所述循环喷头通过上导液管与循环泵连接；循环泵通过下导液管、排料三向阀与排液口连接，所述外罐的罐壁上设有冷却管进口和冷却管出口，外罐底端设有污水口。

【技术特征摘要】
1.一种采用离子交换法制备硅溶胶的生产系统，包括原料罐、冷却系统，其特征是该系统还包括供气装置、离子交换罐、硅酸中转罐、闭循环反应釜、稀硅溶胶池、超滤池，所述供气装置、原料罐分别与离子交换罐相连，离子交换罐底部的出口与硅酸中转罐入口连接，硅酸中转罐底部的出口通过进料导管与闭循环反应釜进料口相连，闭循环反应釜的出料口通过三向阀与循环泵连接，所述循环泵通过导液管与闭循环反应釜构成回路连接，所述三向阀第三相出料口与稀硅溶胶池连接；
所述闭循环反应釜由内罐、外罐构成，所述内罐的顶部设有进料口和空气循环弯管，进料口与穿过外罐的进料导管连接，内罐内设有电热盘管，内罐的上部设有圆盘状循环喷头，循环喷头底部设有多个微孔，内罐的底端设有出料口，所述循环喷头通过上导液管与循环泵...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖凯，曲其昌，边琼姣，张国军，李坤位，
申请(专利权)人：湖北金伟新材料有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42