一种新型全封闭式用于制造气相法二氧化硅的反应器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种新型全封闭式用于制造气相法二氧化硅的反应器，解决了反应器为开式燃烧器与反应器本体两者分离，反应易受外界环境影响的问题。该装置包括燃烧器、反应器本体和点火装置，燃烧器的腔体两端设置有原料入口和喷嘴，且至少燃烧器的喷嘴部分由反应器本体的一端延伸至其内腔中以使燃烧器和反应器本体形成一体式的封闭结构，反应器本体的另一端设置有反应出口；点火装置设置于靠近喷嘴位置处用于点燃反应原料。本实用新型专利技术燃烧器与反应器本体形成一体式的封闭结构，反应火焰不受外界环境和大气影响，避免空气中的杂质和水分进入系统。反应器工作或停车状态下均可避免环境中的水分与系统残留物料接触，进而腐蚀设备的可能性。

【技术实现步骤摘要】
一种新型全封闭式用于制造气相法二氧化硅的反应器
本技术涉及气相法二氧化硅生产设备
，尤其是涉及一种新型全封闭式用于制造气相法二氧化硅的反应器。
技术介绍
气相二氧化硅俗称气相白炭黑，是一种重要的纳米无机化工材料，粒径微小(7～40nm)，比表面积大(50～400m2/g)，产品纯度高(SiO2≥99.9％)。该产品具有优越的表面化学性能以及良好的生理惰性，在硅橡胶、胶粘剂、油漆、涂料、油墨、电子、纸张、化妆品、医药、食品和农业等领域有着广泛的应用，主要起到补强、增稠、触变、消光等作用，是国家基础民生工业、国防工业、高科技领域中不可缺少的原材料和添加助剂，有工业味精之称。气相法二氧化硅的基本制造方法：气化的四氯化硅或一甲基三氯硅烷、压缩空气、氢气为原料，三者充分混合后进入高温水解反应器(简称“反应器”)，发生反应如下：a：SiCl4+3H2+1.5O2→SiO2+4HCl+H2Ob：CH3SiCl3+H2+2.5O2→SiO2+3HCl+H2O+CO2制备的SiO2在反应器呈现纳米级粉体粒子，经过冷却降温，多个粉体粒子相互结合和聚集形成微米级粉体颗粒，粉体颗粒再经过气粉分离、脱酸、干燥等工艺得到成品的气相法二氧化硅粉体。其中，反应器又叫高温水解反应炉，是制造气相二氧化硅的关键设备之一，对气相白炭黑生产稳定性、安全性、产品品质具有十分关键作用，一般由以下部件构成：燃烧器，原料气流高速喷入反应器内进行高温水解反应，是控制反应火焰的核心部件；本体，用于接收反应产物；点火系统，用于启动反应器；以及火焰检测系统和冷却系统，冷却系统，用于迅速带走生成热。本申请人发现现有技术的反应器至少存在以下技术问题：1、反应器为开式，现有的反应器不是全封闭的，燃烧器和反应器本体是分离的两部分，由此易导致以下问题：其一，反应火焰易受外部大气环境影响，造成火焰不稳定；其二，反应的冷却过程依靠反应器本体开口部分的大气气流作为冷却气流，大气中杂质较多，影响产品品质；其三，停车状态下，大气中的水分从开口部位进入反应器，易造成设备腐蚀。2、燃烧器为双层结构，仅有点火气流通道和反应气流通道；燃烧器火焰受大气环境影响大；产品指标调整困难，不能生产高指标产品；产品指标控制范围宽，例如比表面积，一般在指标值±10％波动。3、反应器本体依靠开口处的风冷换热，整个依靠负压吸入大气气流冷却，反应热交换不好，产能低。4、点火系统为人工手动点火，操作不安全。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种新型全封闭式用于制造气相法二氧化硅的反应器，以解决现有技术中存在的反应器为开式，燃烧器与反应器本体两者分离，反应易受外界环境影响的技术问题；本技术提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。为实现上述目的，本技术提供了以下技术方案：本技术提供的一种新型全封闭式用于制造气相法二氧化硅的反应器，包括燃烧器、反应器本体和点火装置，其中：所述燃烧器为多层腔体的套筒结构，且所述燃烧器的腔体两端设置有原料入口和喷嘴，且至少所述燃烧器的喷嘴部分由所述反应器本体的一端延伸至其内腔中以使所述燃烧器和所述反应器本体形成一体式的封闭结构，所述反应器本体的另一端设置有反应出口；所述点火装置设置于靠近所述喷嘴位置处用于点燃反应原料。优选的，所述燃烧器的中轴线与所述反应器本体的中轴线共线设置。优选的，所述燃烧器的多层套筒由内至外依次包括存在有所述原料入口的第一腔体、存在有点火气体入口的第二腔体、存在有助燃气体入口的第三腔体和存在有调节气体入口的第四腔体，上述第一腔体、第二腔体、第三腔体和第四腔体均与所述喷嘴连通。优选的，所述喷嘴可拆卸连接于所述燃烧器的出口端，且所述喷嘴由内至外包括分别与所述第一腔体、所述第二腔体、所述第三腔体及所述第四腔体相连通的多层喷射道。优选的，所述第一腔体内设置有螺旋式扰流混合器以使由所述原料入口进入的各原料气体充分混合。优选的，所述第二腔体、第三腔体和第四腔体的侧壁上垂直设置有管道以便于设置相应气体入口。优选的，所述反应器本体的入口端侧壁上还设置有冷却输送气体入口。优选的，所述冷却输送气体入口与所述喷嘴之间位置处设置有气流分布器以防止气体扰流。优选的，所述反应器还包括冷却系统，所述冷却系统包括：套设于所述反应器本体外围的冷却壳，所述冷却壳与内部的所述反应器本体之间形成有冷却介质夹层；所述冷却壳的两端部设置有与所述冷却介质夹层相通的冷却介质入口和冷却介质出口。优选的，所述反应器本体上靠近所述点火装置位置处还设置有火焰检测器和温度检测器以监控火焰状态。本技术提供的一种新型全封闭式用于制造气相法二氧化硅的反应器，与现有技术相比，具有如下有益效果：燃烧器的至少喷嘴部分设置于反应器本体的内腔中，并形成一体式的封闭结构，原料气体由原料入口进入燃烧器经喷嘴喷射至反应器本体内部并点燃；使得反应火焰不受外界环境和大气影响，避免空气中的杂质和水分进入系统。反应器工作或停车状态下均可避免环境中的水分与系统残留物料接触，进而腐蚀设备的可能性。上述结构的反应器内反应火焰稳定，提升了装置的设备周期。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是新型全封闭式用于制造气相法二氧化硅的反应器的结构示意图；图2是反应器的结构侧视图；图中：100、支架；1、燃烧器；11、喷嘴；2、反应器本体；21、反应出口；3、点火装置；40、冷却壳；41、冷却介质夹层；42、冷却介质入口；43、冷却介质出口；5、扰流混合器；6、防扰流器；7、气流分布器；8、调整垫圈；9、火焰检测器；10、检查口；N1、原料入口；N2、反应燃烧气体入口；N3、点火气体入口；N4、助燃气体入口；N5、调节气体入口；N6、冷却输送气体入口。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本技术所保护的范围。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。在本实用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型全封闭式用于制造气相法二氧化硅的反应器，其特征在于，包括燃烧器、反应器本体和点火装置，其中：/n所述燃烧器为多层腔体的套筒结构，且所述燃烧器的腔体两端设置有原料入口和喷嘴，且至少所述燃烧器的喷嘴部分由所述反应器本体的一端延伸至其内腔中以使所述燃烧器和所述反应器本体形成一体式的封闭结构，所述反应器本体的另一端设置有反应出口；/n所述点火装置设置于靠近所述喷嘴位置处用于点燃反应原料。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型全封闭式用于制造气相法二氧化硅的反应器，其特征在于，包括燃烧器、反应器本体和点火装置，其中：
所述燃烧器为多层腔体的套筒结构，且所述燃烧器的腔体两端设置有原料入口和喷嘴，且至少所述燃烧器的喷嘴部分由所述反应器本体的一端延伸至其内腔中以使所述燃烧器和所述反应器本体形成一体式的封闭结构，所述反应器本体的另一端设置有反应出口；
所述点火装置设置于靠近所述喷嘴位置处用于点燃反应原料。


2.根据权利要求1所述的新型全封闭式用于制造气相法二氧化硅的反应器，其特征在于，所述燃烧器的中轴线与所述反应器本体的中轴线共线设置。


3.根据权利要求1或2所述的新型全封闭式用于制造气相法二氧化硅的反应器，其特征在于，所述燃烧器的多层套筒由内至外依次包括存在有所述原料入口的第一腔体、存在有点火气体入口的第二腔体、存在有助燃气体入口的第三腔体和存在有调节气体入口的第四腔体，上述第一腔体、第二腔体、第三腔体和第四腔体均与所述喷嘴连通。


4.根据权利要求3所述的新型全封闭式用于制造气相法二氧化硅的反应器，其特征在于，所述喷嘴可拆卸连接于所述燃烧器的出口端，且所述喷嘴由内至外包括分别与所述第一腔体、所述第二腔体、所述第三腔体及所述第四腔体相连通的多层喷射道。


5.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：李正宾，袁闯，
申请(专利权)人：郑州格矽科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：河南;41