一种带环隙空气强制冷却嘴套的精密反应器及纳米级气相法白炭黑的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种带环隙空气强制冷却嘴套的精密反应器及纳米级气相法白炭黑的制备方法，嘴体的头部安装有嘴身，所述嘴身的头部安装有嘴尖，所述嘴体的内部安装有分布器，在嘴体的顶部设置有原料氢气进口管，在嘴体的顶部侧壁上安装有原料氢气、原料四氯化硅汽体及原料空气混合气（汽）进口管，所述嘴尖的头部安装有带环隙空气强制冷却保护嘴套，所述带环隙空气强制冷却保护嘴套的外壁均布设置有多根环隙空气进气管，所述带环隙空气强制冷却保护嘴套内部有对称安装有两根环隙氢气进口管，所述带环隙空气强制冷却保护嘴套的下部安装有挡板。

The nozzle sleeve precision reactor and nano gas cooling a band gap air fumed silica preparation method

The invention discloses a band gap air forced cooling nozzle sleeve precision reactor and preparation method of nano silica gas phase method, nozzle body on the head of the mouth, the mouth of the head body provided with a tip, installed inside the distributor nozzle body, a material inlet pipe of hydrogen the mouth is arranged on the top of the body, the raw material of hydrogen, four of raw materials and raw materials of silicon tetrachloride vapour air mixture is installed on the top of the nozzle body on the side wall of the inlet pipe (steam), the tip head is provided with the protection sleeve mouth forced cooling air gap band, the band gap of forced air cooling nozzle wall protection sets are uniformly arranged with a plurality of annular air inlet pipe, the band gap of forced air cooling protection nozzle sleeve are symmetrically installed inside the inlet pipe of two annular hydrogen, the band gap of forced air cooling protection sleeve provided with a baffle plate lower mouth.

【技术实现步骤摘要】
一种带环隙空气强制冷却嘴套的精密反应器及纳米级气相法白炭黑的制备方法
本专利技术涉及纳米级气相法白炭黑制备领域，具体为一种带环隙空气强制冷却保护嘴套的精密反应器及纳米级气相法白炭黑的制备方法。
技术介绍
纳米级气相法白炭黑（学名气相法二氧化硅）是利用商品级四氯化硅经氢氧焰高温水解所制得的一种精细、特殊的无定形纳米粉体材料，是一种多功能的纳米级添加剂。纳米级气相法白炭黑分疏水型和亲水型两种，本专利技术主要涉及亲水型气相法白炭黑。传统的纳米级气相法白炭黑生产所用普通反应器只设计成一层环隙氢气高温火焰保护层，其目的是通过高温环隙氢气火焰对高温水解反应生成的纳米级气相法白炭黑原生粒子流进行保护，防止发生低温水解反应，因环隙氢气火焰温度较高（特别是环隙氢气不均更易导致局部火焰温度过高），不可避免导致纳米级气相法白炭黑原生粒子表面羟基因局部（环隙氢气火焰高温区）温度过高发生缩合反应而部分丟失，使得纳米级气相法白炭黑产品活性下降，也会造成环隙氢气火焰高温区的氯化氢氧化现象比较严重，高温水解反应副产氯气量较多将导致生产装置碱耗上升，因无洁净干燥的环隙空气对高温水解反应生成的纳米级气相法白炭黑原生粒子流进行隔绝保护，将导致环境中的灰尘、水分等对产品造成污染。
技术实现思路
本专利技术专利所要解决的问题是提供一种带环隙空气冷却保护嘴套的精密反应器及纳米级气相法白炭黑的制备方法，此反应器是通过将原有普通反应器只有一层环隙氢气高温火焰保护层设计成环隙氢气高温火焰保护层+环隙空气冷却保护层的精密反应器，即在环隙氢气高温火焰保护层的外部形成一道均匀的环隙空气强制冷却保护层，其目的是对环隙氢气的高温火焰保护层进行强制冷却，减少纳米级气相法白炭黑原生粒子表面羟基因局部（环隙氢气火焰高温区）温度过高发生严重的缩合反应而丟失，保证了纳米级气相法白炭黑的产品活性；减轻环隙氢气火焰高温区的氯化氢氧化现象，减少高温水解反应副产氯气，降低尾洗系统的液碱消耗量提高装置经济性；洁净干燥的环隙空气冷却保护层有效隔绝环境空气中的灰尘、水分等杂质进入到纳米级气相法白炭黑的原生粒子流中，避免产品受到污染。为了实现上述的技术特征，本专利技术的目的是这样实现的：一种带环隙空气强制冷却嘴套的精密反应器，它包括嘴体，所述嘴体的头部安装有嘴身，所述嘴身的头部安装有嘴尖，所述嘴体的内部安装有分布器，在嘴体的顶部设置有原料氢气进口管，在嘴体的顶部侧壁上安装有原料氢气、原料四氯化硅汽体及原料空气混合气（汽）进口管，所述嘴尖的头部安装有带环隙空气强制冷却保护嘴套，所述带环隙空气强制冷却保护嘴套的外壁均布设置有多根环隙空气进气管，所述带环隙空气强制冷却保护嘴套内部有对称安装有两根环隙氢气进口管，所述带环隙空气强制冷却保护嘴套的下部安装有挡板。所述带环隙空气强制冷却保护嘴套通过均布的多个嘴套固定螺栓固定安装在嘴尖上；所述带环隙空气强制冷却保护嘴套为中空夹套型式，嘴套与嘴身之间形成的环形封隙为氢气环隙，中空夹套型式的嘴套中空部分为空气环隙，洁净干燥的环隙氢气及环隙空气分别经过计量、稳压后进入精密反应器的氢气环隙和空气环隙中喷出，分别在高温水解反应生成的纳米级气相法白炭黑原生粒子流表面形成了高温火氢气焰保护层及强制冷却空气保护层。所述分布器的顶部通过分布器固定螺栓安装在嘴体的顶部。所述嘴体顶部的原料氢气进口管所在的位置与侧壁上切向进入的原料四氯化硅汽体及原料空气混合气（汽）进口管垂直且在同一切线方向。所述嘴体、嘴身和嘴尖通过精密螺纹装配连接，所述嘴尖与带环隙空气冷却保护嘴套、分布器与嘴体之间均采用螺栓固定连接。所述分布器为反应器风翅，所述分布器上的叶片规格尺寸与反应器相匹配，叶片与叶片杆间的焊接时应保证叶片直线度和平行度；叶片与叶片杆间满焊且平行于杆的中心线。所述嘴尖与带环隙空气强制冷却保护嘴套间隙尺寸为0-100mm，根据不同牌号产品的要求，可通过更换不同尺寸嘴尖部分达到要求。精密反应器所有部件材质均为不锈钢321；所述原料氢气、原料四氯化硅汽体及原料空气混合气（汽）进口管和环隙空气进气管的规格尺寸为DN0-100mm；所述原料氢气进口管规格尺寸为DN0-100mm；所述环隙氢气进口规格尺寸为DN0-100mm。所述带环隙空气强制冷却保护嘴套的周向均布设置有四个环隙空气进气管。采用权任意一项所述精密反应器制备纳米级气相法白炭黑的方法，它包括以下步骤：Step1：将原料氢气、原料四氯化硅蒸汽及原料空气混合气（汽）经静态混合器预混后切向进入嘴体上部腔体中并二次混合；Step2：混合气（汽）经分布器改变并稳定流向后从反应器下部嘴尖喷出并发生高温水解反应，生成纳米级气相法白炭黑高温原生粒子流；Step3：将环隙氢气以0-100Nm3/h的流速从带环隙空气强制冷却保护嘴套与嘴尖之间的环形缝隙中喷出，燃烧形成高温环隙氢气火焰保护层，此高温环隙氢气火焰保护层包覆在高温原生粒子流的外层；Step4：将洁净干燥的空气以0-200Nm3/h从带环隙空气强制冷却保护嘴套上部的四个环隙空气进气管同时通入，从环隙空气冷却保护套下部环型缝隙均匀喷出，在高温环隙氢气火焰保护层的外部形成一道均匀的环隙空气强制冷却保护层。本专利技术有如下有益效果：1、本专利技术提供的一种带环隙空气强制冷却嘴套的精密反应器，纳米级气相法白炭黑生产时原料氢气、原料四氯化硅蒸汽及原料空气经静态混合器预混后切向进入嘴体上部腔体中二次混合，混合气（汽）经分布器改变并稳定流向后从反应器下部嘴尖喷出并发生高温水解反应，生成纳米级气相法白炭黑高温原生粒子流，高温原生粒子流的边缘由内向外分别有高温环隙氢气火焰保护层及环隙空气强制冷却保护层。2、环隙空气冷却保护嘴套与嘴尖之间有均匀的环形缝隙，缝隙宽度0-100mm，环隙氢气（0-100Nm3/h）从均匀的环形缝隙中喷出燃烧形成高温环隙氢气火焰保护层，该保护层对高温纳米级气相法白炭黑原生粒子流的边缘形成一道高温环隙氢气火焰保护层，有效避免高温水解反应的边缘部分曓露在低温环境中，从而生成部分不合格的纳米级气相法白炭黑。3、环隙空气冷却保护套被设计成中空夹套型式，中空夹套的空气环隙宽度0-100mm，洁净干燥的空气（0-200Nm3/h）从环隙空气冷却保护套上部均布的四个入口同时进入，从环隙空气冷却保护套下部环型缝隙均匀喷出，在环隙氢气高温火焰保护层的外部形成一道均匀的环隙空气强制冷却保护层，其作用是对环隙氢气高温火焰保护层进行强制冷却，防止纳米级气相法白炭黑原生粒子表面羟基因局部（环隙氢气火焰高温环形区）温度过高发生严重的缩合反应丟失，有效保证纳米级气相法白炭黑的产品活性，降低环隙氢气火焰高温环形区氯化氢氧化现象，减少高温水解反应副产氯气，降低液碱消耗量提高装置经济性。4、洁净干燥的环隙空气冷却保护层可隔绝环境空气中的灰尘、水分等杂质，避免其进入纳米级气相法白炭黑原生粒子流，使产品受到污染。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。图1为本专利技术整体结构示意图。图2为本专利技术带环隙空气强制冷却保护嘴套的俯视图。图3为本专利技术带环隙空气强制冷却保护嘴套的主视图。图中：嘴体1、嘴身2、嘴尖3、分布器4、带环隙空气强制冷却保护嘴套5、分布器固定螺栓6、原料氢气进口管7、原料氢气、原料四氯化硅汽体及原料空气混合气（汽）进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带环隙空气强制冷却嘴套的精密反应器，它包括嘴体（1），所述嘴体（1）的头部安装有嘴身（2），所述嘴身（2）的头部安装有嘴尖（3），所述嘴体（1）的内部安装有分布器（4），在嘴体（1）的顶部设置有原料氢气进口管（7），在嘴体（1）的顶部侧壁上安装有原料氢气、原料四氯化硅汽体及原料空气混合气（汽）进口管（8），其特征在于：所述嘴尖（3）的头部安装有带环隙空气强制冷却保护嘴套（5），所述带环隙空气强制冷却保护嘴套（5）的外壁均布设置有多根环隙空气进气管（10），所述带环隙空气强制冷却保护嘴套（5）内部有对称安装有两根环隙氢气进口管（11），所述带环隙空气强制冷却保护嘴套（5）的下部安装有挡板（12）。

【技术特征摘要】
1.一种带环隙空气强制冷却嘴套的精密反应器，它包括嘴体（1），所述嘴体（1）的头部安装有嘴身（2），所述嘴身（2）的头部安装有嘴尖（3），所述嘴体（1）的内部安装有分布器（4），在嘴体（1）的顶部设置有原料氢气进口管（7），在嘴体（1）的顶部侧壁上安装有原料氢气、原料四氯化硅汽体及原料空气混合气（汽）进口管（8），其特征在于：所述嘴尖（3）的头部安装有带环隙空气强制冷却保护嘴套（5），所述带环隙空气强制冷却保护嘴套（5）的外壁均布设置有多根环隙空气进气管（10），所述带环隙空气强制冷却保护嘴套（5）内部有对称安装有两根环隙氢气进口管（11），所述带环隙空气强制冷却保护嘴套（5）的下部安装有挡板（12）。2.根据权利要求1所述的一种带环隙空气强制冷却嘴套的精密反应器，其特征在于：所述带环隙空气强制冷却保护嘴套（5）通过均布的多个嘴套固定螺栓（9）固定安装在嘴尖（3）上；所述带环隙空气强制冷却保护嘴套（5）为中空夹套型式，嘴套与嘴身之间形成的环形封隙为氢气环隙，中空夹套型式的嘴套中空部分为空气环隙，洁净干燥的环隙氢气及环隙空气分别经过计量、稳压后进入精密反应器的氢气环隙和空气环隙中喷出，分别在高温水解反应生成的纳米级气相法白炭黑原生粒子流表面形成了高温火氢气焰保护层及强制冷却空气保护层。3.根据权利要求1所述的一种带环隙空气强制冷却嘴套的精密反应器，其特征在于：所述分布器（4）的顶部通过分布器固定螺栓（6）安装在嘴体（1）的顶部。4.根据权利要求1所述的一种带环隙空气强制冷却嘴套的精密反应器，其特征在于：所述嘴体（1）顶部的原料氢气进口管（7）所在的位置与侧壁上切向进入的原料四氯化硅汽体及原料空气混合气（汽）进口管（8）垂直且在同一切线方向。5.根据权利要求1所述的一种带环隙空气强制冷却嘴套的精密反应器，其特征在于：所述嘴体（1）、嘴身（2）和嘴尖（3）通过精密螺纹装配连接，所述嘴尖（3）与带环隙空气冷却保护嘴套（5）、分布器（4）与嘴体（1）之间均采用螺栓固定连接。6.根据权利要求1所述的一种带环隙空气强制...

【专利技术属性】
技术研发人员：田洪先，许国华，胡炎平，周锐，潘志敏，汪康，苏有凯，苏元哲，
申请(专利权)人：宜昌南玻硅材料有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42