一种燃烧四甲基硅烷制备白炭黑的方法及其制备装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103073005A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103073005103073005A(43)申请公布日2013.05.01(21)申请号201310013787.0(22)申请日2013.01.14(71)申请人浙江大学地址310027浙江省杭州市西湖区浙大路38号(72)发明人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(74)专利代理机构杭州中成专利事务所有限公司33212代理人周世骏(51)Int.Cl.C01B33/12(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图1页附图1页(54)发明名称一种燃烧四甲基硅烷制备白炭黑的方法及其制备装置(57)摘要本发明涉及材料制备领域，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。CN103073005ACN10375ACN103073005A权利要求书1/1页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+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。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法，其特征在于，所述捕集器中的烟气温度为80～150℃。5.一种用于权利要求1所述制备白炭黑的方法的制备装置，包括燃烧器，其特征在于，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、引风机和烟囱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。6.根据权利要求5所述的制备装置，其特征在于，所述燃烧器为旋流燃烧器。7.根据权利要求5所述的制备装置，其特征在于，所述烟气冷却器内设置有过热器。8.根据权利要求5所述的制备装置，其特征在于，所述炉膛内设置有水冷壁。2CN103073005A说明书1/3页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领域[0001]本发明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。背景技术[0002]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。[0003]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。[0004]气相法白炭黑制备技术于1941年由Degussa公司发明，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1～40nm，平均原生粒径为7～18nm，聚集体粒径为1um左右