影响气相法白炭黑质量的因素及处理措施

2010-09-26陈霞

河南化工 2010年20期

关键词：四氯化硅脱酸白炭黑

陈霞

(山东瑞阳硅业科技有限公司，山东泰安 271200)

影响气相法白炭黑质量的因素及处理措施

陈霞

(山东瑞阳硅业科技有限公司，山东泰安 271200)

论述了利用600 t履带吊车采用高空平移法吊装300 t重吊件吊装过程中的安全性问题，指出吊装过程中的每个细节都需要进行仔细考虑和科学的论证。

气相法白炭黑;二氧化硅;质量;改进措施

气相法白炭黑即气相法二氧化硅，其化学式为SiO2·nH2O，是由卤硅烷在氢氧焰中高温水解而得到的一种极其微细的纳米级无定形二氧化硅，具有很高的表面活性。广泛应用于高分子复合材料、硅橡胶、涂料、电子封装材料、胶体蓄电池、陶瓷、塑料、玻璃钢、密封剂、造纸、食品等行业，可起到补强、增稠、触变、消光等作用。

气相法白炭黑工艺主要用于有机硅生产中的副产物和多晶硅生产中的副产物的环保处理;但因国内气相法白炭黑起步较晚，生产工艺不够成熟，生产过程中还存在很多问题，致使整条多晶硅生产线不能完全无害化循环生产。本文简要介绍气相法白炭黑生产的影响因素，并根据实际生产经验提出其处理措施，以期提高产品质量，延长生产周期。

1 气相法白炭黑的生产工艺

气相法白炭黑的反应原理如下：

作为多晶硅生产企业，采用副产品四氯化硅作为白炭黑生产的原料，原理为(1)式。生产工艺流程为：预热至100～110℃的净化空气与加热后的四氯化硅蒸气被输送至燃烧器，与氢气均匀混合，氢气在空气中燃烧，四氯化硅发生高温水解反应，生成纳米二氧化硅颗粒、水蒸气和氯化氢等物质的气固混合物，再彻底进行高温水解反应，产生的气固混合物进入聚集器进行自然冷却，并不断碰撞长大成7～20 μm的粒子;然后进入旋风分离器进行气固分离。固相送入脱酸炉进行高温脱酸，脱酸后成为合格的气相法白炭黑产品，输送至料仓进行真空包装、码垛、出库销售。

2 气相法白炭黑生产中存在的问题

国内气相法白炭黑生产中目前存在最大的问题为生产周期短，比表面积均匀性差。此外还普遍存在着原料质量不稳定、系统管线设备腐蚀严重、输送管线易堵塞、脱酸配件损坏率高等现象。现就这些现象进行以下分析。

2.1 生产周期短

大多数国内企业采用的生产方式会直接导致尾气系统频繁堵塞，10～14 d即停车处理，严重缩短了生产周期。为解决此问题，我国部分企业参照国外的布袋除尘方案，将含尘尾气由布袋过滤后，滤渣返回系统继续回收分离，滤掉粉尘的尾气送往尾气处理工序进行吸收处理。目前我公司使用的脉冲袋式除尘机组效果尚佳，生产周期可延长到60 d左右。

2.2 比表面积均匀性差

目前国内气相法白炭黑产品比表面积能够很好的控制在国标要求范围内，但与日本、韩国进口产品相比，比表面积均匀性稍差，用国产白炭黑制作的高温硅橡胶透明度稍差，拉伸率偏低，其他物理性质基本符合要求。

2.3 原料质量不稳定

因白炭黑生产基本以有机硅、多晶硅的副产物为原料，该原料的纯度等指标较低，使得工艺参数调整频繁，而且严重影响产品质量。此外空气、氢气露点、纯度不合格也会导致产品质量不稳。

2.4 系统设备管线腐蚀严重

因生产周期短，系统经常性开停车，开停车过程中，系统温度低，白炭黑吸潮，产生大量凝酸附着设备管壁，致使系统腐蚀严重。

3 气相法白炭黑生产的改进方案

3.1 增设布袋除尘器，延长生产周期

国外生产厂家一般采用袋式除尘设施除掉工艺尾气中的粉尘，国内广州吉必盛等几家已采用该技术进行生产周期调整。目前我公司用的袋式除尘设施完全正常，达到了设计使用效果。

3.2 提高原材料质量，确保系统稳定

通过调整间歇塔的塔釜温度，提高四氯化硅的产品质量，同时做好空气、氢气露点检测，避免出现四氯化硅在空气中提前水解，致使燃烧器堵塞，损坏设备，影响系统。

3.3 改进开停车程序，改善保温效果，避免系统腐蚀

为确保系统开停车过程中凝酸对系统的腐蚀，应尽量减少开停车次数，同时将开停车操作时间尽量延长，增加电加热、电伴热和保温等措施，降低系统温度变化梯度，并将停料、系统空烧赶气、热气吹扫和冷气降温工作逐步检测进行，可达到产品金属杂质含量明显下降的效果。

3.4 寻找优质设备配件，延长使用寿命

脱酸炉系统电加热管系石英玻璃，若改进为316L，则系统更换加热管的频率将大大降低，产品成本也将下降。但因316L耐腐蚀性及高温耐氧化性稍差，该材质是否可用尚需论证、试验。

4 结论

①延长装置的运行周期，必须引入布袋除尘装置，布袋除尘装置的材质、运行程序还需不断改进;②为确保产品质量，原材料和公用工程必须保证各项指标合格;③调整工艺参数，确保白炭黑质量稳定，比表面积均匀;④尽量减少开停车，改善系统的开停车环境，保证装置管线的使用寿命;⑤研究、改进装置各设备、配件材质和质量。气相法白炭黑的生产还存在很多亟待解决的问题，系统工艺还需不断改进，气相法白炭黑起步晚，还需做很多工作。