本发明专利技术涉及材料制备领域，旨在提供一种燃烧四甲基硅烷制备白炭黑的方法及其制备装置。该方法包括将四甲基硅烷雾化后送入炉膛内充分燃烧，燃烧产物经过捕集器捕集白炭黑，最终尾气排入大气；该方法所需的制备装置包括燃烧器、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。本发明专利技术使用四甲基硅烷（C4H12Si）燃烧来获取白炭黑，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，并且生产的白炭黑品质优异。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术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方法及其制备装置。
技术介绍
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公司专利技术，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I 40nm，平均原生粒径为7 18nm，聚集体粒径为Ium左右，比表面积很大，可达50 400 π /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。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种低能耗、高品质的白炭黑制备方法及其制备装置。为解决上述技术问题，本专利技术的解决方案是:提供一种燃烧四甲基硅烷制备白炭黑的方法，包括四甲基硅烷的燃烧，具体步骤包括:A、四甲基硅烷通过输送泵从储罐进入到雾化装置，在雾化装置内气化后，以气态的四甲基硅烷送入到燃烧器；B、送风机将风送给燃烧器；C、四甲基硅烷和风喷出燃烧器，在炉膛内充分燃烧，根据化学反应式:C4H12Si +802==4C02+6H20+SiO2,生成白炭黑、水和二氧化碳；D、燃烧产生的高温烟气流经烟气冷却器冷却后，进入捕集器捕集烟气中的白炭黑，然后尾气经引风机，通过烟 排入大气。在本专利技术中，所述送风机送给燃烧器的风量为过量空气系数1.0 1.5。在本专利技术中，所述炉膛中的燃烧温度为800 1400°C。在本专利技术中，所述捕集器中的烟气温度为80 150°C。提供一种用于所述制备白炭黑的方法的制备装置，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 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。在本专利技术中，所述燃烧器为旋流燃烧器。在本专利技术中，所述烟气冷却器内设置有过热器。在本专利技术中，所述炉膛内设置有水冷壁。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是:1、传统沉淀法制取白炭黑品质较低，很多领域无法使用，本专利技术方法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，本专利技术方法使用四甲基硅烷(C4H12Si)燃烧获取白炭黑，温度比1800°C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为本专利技术的实施例1中的制备装置示意图。图2为本专利技术的实施例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。具体实施例方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述:—种燃烧四甲基硅烷制备白炭黑的方法，具体步骤包括:A、四甲基硅烷通过输送泵2从储罐I进入到雾化装置，在雾化装置内气化后，以气态的四甲基硅烷送入到燃烧器5 ;B、送风机4将风送给燃烧器5,风量为过量空气系数1.0 1.5 ;C、四甲基硅烷和风喷出燃烧器5，在炉膛6内充分燃烧，燃烧温度为800 1400°C，根据化学反应式:C4H12Si+802==4C02+6H20+Si02，生成白炭黑、水和二氧化碳；D、燃烧产生的高温烟气流经烟气冷却器7冷却后进入捕集器8，此时烟气的温度为80 150°C，捕集器8捕集烟气中的白炭黑，然后尾气经弓I风机9，通过烟囱10排入大气。用于上述方法制备白炭黑的制备装置包括储罐1、输送泵2、雾化装置、送风机4、燃烧器5、炉膛6、烟气冷却器7、捕集器8、引风机9和烟囱10。储罐1、输送泵2、雾化装置和燃烧器5依次连接，送风机4与雾化装置连接在燃烧器5的同一端，燃烧器5的另一端伸入炉膛6内部，且燃烧器5在炉膛6内部设有出风口，烟气冷却器7、捕集器8、引风机9和烟囱10依次连接在炉膛6的另一端。所述燃烧器5为旋流燃烧器，烟气冷却器7内设置有过热器，炉膛6内设置有水冷壁，工质水在炉膛6水冷壁和过热器内吸热、汽化和过热，产生的热量可以用于对外供热或发电。图1中的制备白炭黑的装置，雾化装置采用蒸发器3。在储罐I中的四甲基硅烷经输送泵2进入到蒸发器3中，再送入燃烧器5，由送风机4按照过量空气系数1.0 1.3配适当风量输送燃烧器5。四甲基硅烷和风在炉膛6内发生燃烧反应C4H12Si+802==4C02+6H20+Si02，炉膛6内烟气温度为1100 1400°C。燃烧完全后的尾气中含有生成的白炭黑、水蒸气和二氧化碳，经烟气冷却器7降温后到捕集器8中完成白炭黑的捕集，捕集器8中烟气温度为80 150°C左右。尾气由引风机9运送至烟囱10排放。工质水在炉膛6水冷壁和过热器内吸热、汽化和过热，输出后进入汽轮机做功发电。图2中的制备白炭黑的装置，雾化装置采用气力雾化喷枪11，气力雾化喷枪11通过一端插入燃烧器5内与燃烧器5连接。在储罐I中的四甲基硅烷经输送泵2泵入气力雾化喷枪11，由送风机4按照过量空气系数13 1.5配给适当风量送入燃烧器5。四甲基硅烷和风混合燃烧，燃烧反应为C4H12Si+802==4C02+6H20+Si02，炉膛6内烟气温度为800 1200°C。燃烧完全后的尾气中含有生成的白炭黑、水蒸气和二氧化碳，经烟气冷却器7降温后到捕集器8中完成白炭黑的捕集，尾气由引风机9运送至烟囱10排放。当然，上述具体实施方案都只能认为是对本专利技术的说明而不能限制本专利技术，在不违背本专利技术的精神和主要特征的具 体形式，都应认为是包括在本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种燃烧四甲基硅烷制备白炭黑的方法，包括四甲基硅烷的燃烧，其特征在于，具体步骤包括：A、四甲基硅烷通过输送泵从储罐进入到雾化装置，在雾化装置内气化后，以气态的四甲基硅烷送入到燃烧器；B、送风机将风送给燃烧器；C、四甲基硅烷和风喷出燃烧器，在炉膛内充分燃烧，根据化学反应式：C4H12Si+8O2==4CO2+6H2O+SiO2，生成白炭黑、水和二氧化碳；D、燃烧产生的高温烟气流经烟气冷却器冷却后，进入捕集器捕集烟气中的白炭黑，然后尾气经引风机，通过烟囱排入大气。
【技术特征摘要】
1.一种燃烧四甲基硅烷制备白炭黑的方法，包括四甲基硅烷的燃烧，其特征在于，具体步骤包括: A、四甲基硅烷通过输送泵从储罐进入到雾化装置，在雾化装置内气化后，以气态的四甲基硅烷送入到燃烧器； B、送风机将风送给燃烧器； C、四甲基硅烷和风喷出燃烧器，在炉膛内充分燃烧，根据化学反应式:C4H12Si +802==4C02+6H20+SiO2,生成白炭黑、水和二氧化碳； D、燃烧产生的高温烟气流经烟气冷却器冷却后，进入捕集器捕集烟气中的白炭黑，然后尾气经引风机，通过烟 排入大气。2.根据权利要求1所述的制备白炭黑的方法，其特征在于，所述送风机送给燃烧器的风量为过量空气系数1.0 1.5。3.根据权利要求1所述的制备白炭黑的方法，其特征在于，所述炉膛中的燃烧温度为800 1400。。。4.根据权利要求1所述的制备白炭黑的方...
【专利技术属性】
技术研发人员：周俊虎，杨卫娟，张彦威，刘建忠，周志军，王智化，黄镇宇，程军，岑可法，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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