CN110606492B - 一种连续合成白炭黑及氟化钠的方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种连续合成白炭黑及氟化钠的方法，包括如下步骤：将纯碱溶液与氟硅酸钠溶液同步泵入管式反应器的进料口形成混合液，混合液流经管式反应器于75‑88℃下反应≥5min，从管式反应器的出料口流出反应后液，将反应后液排气、固固分离获得氟化钠粗产物以及含白炭黑粗产物的浆液，将氟化钠粗产物经洗涤、净化、干燥获得氟化钠成品；将含白炭黑粗产物的浆液经固液分离、洗涤、干燥获得白炭黑成品，本发明首创的提供了一种连续化生产的高纯高活性白炭黑及高品质氟化钠的方法。所获得的白炭黑各项指标均远超越目前沉淀法白炭黑一级品要求，BET＞240m²/g，质量稳定，粒度分布窄，可以部分替代气相法白炭黑，是一种高端的白炭黑产品。

Description

一种连续合成白炭黑及氟化钠的方法

技术领域

本发明涉及一种连续合成白炭黑及氟化钠的方法，属于化工领域。

背景技术

氟化钠在涂装工业中作磷化促进剂，使磷化液稳定，磷化细化，改良磷化膜性能。铝及其合金磷化中封闭具有危害性很大的负催化作用的Al³⁺，使磷化顺利进行，木材防腐剂、农业杀虫剂、酿造业杀菌剂、医药防腐剂、焊接助焊剂、碱性锌酸盐镀锌添加剂及搪瓷、造纸业等。

白炭黑主要用在彩色橡胶制品中以替代炭黑进行补强，满足白色或半透明产品的需要。白炭黑同时具有超强的粘附力、抗撕裂及耐热抗老化性能，所以在黑色橡胶制品中亦可替代部分炭黑，以获得高质量的橡胶制品，如越野轮胎、工程轮胎、子午胎等。白炭黑还可以用于塑料(改善加工性能)、造纸、涂料、农药等。

目前成熟白炭黑工艺有两大类：以四氯化硅为原料，氢氧燃烧水解的气相法工艺，该工艺成本高；以石英砂为原料合成水玻璃，再与酸中和的沉淀法工艺，该工艺合成的白炭黑BET不高，粒径分布宽，基本上不能满足高端产品要求。最近提出的水玻璃碳化法依然属于沉淀法工艺，其产品与传统酸中和水玻璃的方法，品质上没有很大提高。而气相法白炭黑存在大量的副产物盐酸及原料价高已经制约了该产品的竞争力，水玻璃沉淀法所得白炭黑品质与性能差。

工业上常采用氟硅酸、氟硅酸钠与纯碱复分解反应生产氟化钠联产白炭黑；采用的是反应间歇法合成氟化钠，采用间歇法反应，由于氟化钠在反应器中浓度变化大，将导致反应器壁结疤，导致热阻增大，传热效率降低，经常导致的反应中断，同时所得二氧化硅的品质低。

专利(CN108751227A)公开了一种利用氟硅酸钠生产氟化钠联产白炭黑的生产工艺，具体利用了采用新型超声反应器，有效防止反应产物在反应器器壁结疤，反应器热阻小，传热效率高，可实现间歇法进料不间断，但是仍然不能实现连续化生产，同时也未解决二氧化硅品质低的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用氟硅酸钠与纯碱连续合成高纯高活性白炭黑及高品质氟化钠的方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明一种连续合成白炭黑及氟化钠的方法，包括如下步骤：将纯碱溶液与氟硅酸钠溶液同步泵入管式反应器的进料口形成混合液，混合液流经管式反应器于75-88℃下反应≥5min，从管式反应器的出料口流出反应后液，将反应后液排气、固固分离获得氟化钠粗产物以及含白炭黑粗产物的浆液，将氟化钠粗产物经洗涤、净化、干燥获得氟化钠成品；将含白炭黑粗产物的浆液经固液分离、洗涤、干燥获得白炭黑成品，

所述管式反应器由依次连接的直径逐步扩大的n个反应管组成，所述n≥2其中进料口位于第一个反应管A1的前端,出料口位于第n个反应管An的末端，同时控制第n个反应管An的温度>第n-1个反应管An-1的温度。

本发明首创的提供了一种连续进料合成白炭黑及氟化钠的方法，在本发明中，通过将原料同步泵入管式反应器中位于反应管A1的前端进料口，混合后的原料依次流经反应管A1、反应管A2……反应管An-1，反应管An，完成反应，在本发明中将管式反应器分成n段，直径依次增大，这是由于随着反应的进行，会产生大量的二氧化碳，反应液逐步变成气固液三相混合物，如果采用一种规格的反应管，反应液流速将快速提高，过高的流速，将导致氟化钠很难结晶，同时白炭黑会出现“胶冻”，无法将白炭黑与氟化钠晶体分离。而反应温度逐步提高，是由于反应越往后，反应物浓度越低，反应难以彻底。逐步提高反应温度就可以达到缩短反应时间并使反应彻底。在本发明中，通过控制不同反应管的温度，以实现反应温度的逐步提升，并且通过本发明中管式反应器的设计以及温度控制，可充分利用了反应过程中气固液三相共存，反应过程体积膨胀的优势，达到反应速度控制与反应彻底的效果，最终所产出的白炭黑BET＞240m²/g，质量稳定，粒度分布窄，品质可达气相法生产的高端白炭黑产品。

在现有技术中，采用间歇式的加料与放料，氟化钠在反应器中浓度变化大，使得氟化钠粘附反应器，而本发明采用管式反应器，进行连续法加料反应，管道中物料流速快，管道中每一点反应物的浓度与温度基本稳定，并且氟化钠的浓度低，是间歇法终点浓度的1/4左右，在本发明管式反应器的特殊结构设计下，物料在其中做不规则运动，物料在可控的流速下快速流动是对反应管道的高强冲洗，不会出现“胶冻”，同时也避免了结垢，因此可以很好的实现连续性反应。

为了获得高比表面积的白炭黑，反应温度应该有效控制，若反应过程温度控制大于90℃，所生成的白炭黑BET低于200m²/g，同时，反应温度低于70℃，反应速度明显降低，可能出现“胶冻”现象。

优选的方案，所述n为2-5，进一步优选为3。

作为更进一步的优选，当n为3中，反应管A1中的反温度为78-80℃，反应管A2的温度为82-84℃；反应管A3中的温度为86-88℃。

作为更进一步的优选，所述反应管A1的直径：反应管A2的直径：反应管A3的直径＝1：1.15-1.3:1.4-1.7。

在本发明中，纯碱溶液由纯碱溶于成品母液中获得，氟硅酸钠溶液由氟硅酸钠溶于成品母液获得。

在本发明中将白炭黑浆料经过固液分离所得到的液相统称成品母液。成品母液的成分以过量的纯碱为主(以碳酸氢钠形式存在)，还包括部分未结晶的氟化钠共同构成的稀溶液。该部分溶液(成品母液)主要用于两个点：原料的溶解及氟化钠粗产品的洗涤。

优选的方案，所述纯碱溶液的浓度为0.2-1mol/L；所述氟硅酸钠溶液的浓度为0.5-2mol/L。

优选的方案，所述混合液中，按摩尔比计，纯碱：氟硅酸钠＝2.1-2.4。

在本发明中，混合液中的，原料浓度，以及物料比，同样会对形成的白炭黑性能产生一定的影响，若反应体系中钠离子(总)含量过高，所生成的白炭黑BET将低于200m²/g，当反应体系中纯碱摩尔数：氟硅酸钠摩尔数大于2.5时，所生成的白炭黑BET低于200m²/g。

作为进一步的优选，所述纯碱溶液的浓度为0.3-0.8mol/L；所述氟硅酸钠溶液的浓度为0.6-1.2mol/L。

作为更进一步的优选，所述纯碱溶液的浓度为0.43-0.48mol/L；所述氟硅酸钠溶液的浓度为0.8-0.83mol/L。

优选的方案，所述氟硅酸钠溶液加入管式反应器反应之前，先进行均质处理。

优选的方案，所述反应时间为5-11min。在本发明中，反应时间，是指在连续进料过程中，所泵入的新物料从进料口流动至出料口的时间。

优选的方案，所述混合液流经管式反应器的流速≤6m/s。

进一步的优选，所述混合液流流经管式反应器的流速为1.2-3m/s。

在本发明中，混合液(物料)在管式反应器中的流速需要有效控制，这是由于，新生成的二氧化硅，团聚速度很快，同时，二氧化硅的二次粒子有自动团聚趋势。团聚控制主要依靠物料流速，当物料流速超过6m/s，团聚物会被破碎，向二次粒子方向转移。大量的二次粒子将导致白炭黑产生“胶冻”。同时流速过大，可能导致氟硅酸钠形成新的“包裹”使反应不彻底，生成物分离困难。

在本发明中，通过逐步增大的反应管直径，可以确保流速变化在所需要的范围内。

优选的方案，所述反应后液中白炭黑的含量为0.8-1.5g/100ml。

优选的方案，所述反应后液由管式反应器进入陈化釜中，二氧化碳由陈化釜上部排出；经排气后的反应后液，再经过两个串联的固固分离装置，由固固分离装置的上部排出含白炭黑粗产物的浆液，下部排出氟化钠粗产物。

在本发明中，利用氟化钠与白炭黑的比重差，将两者进行分离，所述的氟化钠粗产物夹带少量的白炭黑，而白炭黑粗产物中浆料很少夹带氟化钠晶体。

优选的方案，将氟化钠粗产物采用成品母液做洗液进行三次连续洗涤，获得洗涤后的氟化钠。

优选的方案，采用浓度为30％的氢氧化钠溶液于85℃以上对洗涤后的氟化钠进行净化。使少量的白炭黑杂质转换为可溶的偏硅酸钠，氟化钠获得提纯。

优选的方案，净化的氟化钠采用离心机脱水、流化床干燥，过筛后即得氟化钠成品。

在实际操作过程中，氟化钠脱水所得溶液重复使用，当溶液中的氢氧化钠质量百分比85％以上转化成偏硅酸钠时，该部分母液混入成品母液灌中，供循环母液使用。

优选的方案，将含白炭黑粗产物的浆液温度控制为75～85℃；固液分离获得滤液及第一次分离白炭黑滤饼。进一步的优选，所述固液分离的方式为真空抽滤或压滤。

在实际操作过程中(以真空抽滤为例)，抽滤至滤饼层无表面水，添加一次洗涤液(一次洗涤所收集的滤液)，加入量控制在滤饼层上部液位1-2cm，继续抽滤至滤饼层开裂(条件允许时可以将裂缝压实，尽量降低水分含量)，该滤液叫成品母液，进入成品母液灌，做原料溶解与氟化钠洗涤用。

优选的方案，所述洗涤为五次重复洗涤，单次洗涤程序由冲洗、制浆、固液分离组成。在发明中，冲洗包括冲洗滤布及滤饼层。

所述第一次洗涤过程为：先进行第一次冲洗，采用二次洗涤液冲洗第一次分离白炭黑滤饼，然后进行第一次制浆，将冲洗过程中产生的液相与第一次分离白炭黑滤饼共同置于制浆槽中制浆，控制制浆槽中液相与白炭黑的固液质量比为1:40-100，制浆槽中的搅拌浆先于450-800/min的转速下，破碎搅拌1-5min，然后升温，并于30-60r/min的转速下，搅拌≥30min，获得第一次制浆液，并控制所得制浆液的温度≥85℃，将第一次制浆液进行固液分离，获得二次分离白炭黑滤饼，然后重复进行剩余洗涤程序，最终获得第六次分离白炭黑滤饼，并在制浆过程逐级提高制浆液温度，控制第五次制浆所得制浆液≥95℃。

在纸浆过程中，需要控制浆液的温度，且逐级升温，否则将影响制浆液的分离效果。

在实际操作过程中，各级冲洗、制浆、固液分离过程中所得洗涤液均全部进入前一级冲洗与制浆，最后一次的洗涤液洗水使用纯净水，滤饼尽量降低水分，去白炭黑干燥工序，这样即能保证洗涤效果，又能保证节约用水。

通过上述的洗涤程序，本发明可以不加入任何去除氟化钠的药剂，即获得纯净无杂质的白炭黑；本发明在制浆过程中，将含结晶水白炭黑在快速(450r/min以上)刀片剪切作用下，短时间内即能将白炭黑充分破碎，再通过调速电机降低转速，同步升温，达到体系中氟离子在浆料中浓度均衡，从而可以保证洗涤效果。这是由于本发明合成所得白炭黑颗粒极细，过滤滤饼含水量太高，正常情况下滤饼含水量在70-90％，该水大部分以结晶水形式存在，比较稳定。如果采用同一较低速度进行搅拌制浆，长时间都难以达到结晶水与补充洗液水中氟离子的平衡。不过在本发明中，高速破碎的时间也是需要有效控制的，若时间太长，则将导致白炭黑“乳化”，导致后续固液分离困难。

优选的方案，所述干燥为喷雾干燥。

在实际操作过程中，将第六次分离的白炭黑滤饼，补充适量的纯净水，在制浆槽中快速形成具有一定流动性的浆液，将该浆液通过高压均质泵进入喷雾干燥塔干燥。

为了进一步的节约资源，本发明还提供了一种纯净水的制备方法，使得本发明的水资源可以重复使用，减少水资源的消耗，本方案的水资源对水没有特殊要求，因为在水处理时可以将水中泥沙与离子全部处理掉。

具体为：将本发明中所使用的水环真空泵的出水与部分一次洗涤水于45℃以上混合反应，真空过滤所得滤液即为纯净水。先检测水环真空泵的出口水源的硬度，然后检测一次洗涤水中氟离子含量，按当量计算完全反应的流量比，将两种水源一并进入反应器中反应即可。所得纯净水作为最后一级洗涤及白炭黑干燥前制浆使用；滤饼作为固废处理。

有益效果：

本发明首创的提供了一种连续化生产的高纯高活性白炭黑及高品质氟化钠的方法。所获得的白炭黑各项指标均远超越目前沉淀法白炭黑一级品要求，BET＞240m²/g，质量稳定，粒度分布窄，可以部分替代气相法白炭黑，是一种高端的白炭黑产品。本产品中所有重金属含量均在PPB级。本技术合成的氟化钠颗粒小，硅含量稳定优于GB一级品标准。

本技术原料易得，价格低，而所得产品价值高。本技术相对于目前氟化钠行业，转化率接近100％，远高于目前行业转化率，对两种产品质量有根本保证。本技术实现了硅循环，氟的最大限度回收，是一种清洁环保工艺。在白炭黑的洗涤过程中，颠覆了一般的搅拌模式，能实现真正的清洁生产，并且大大降低了能耗。

附图说明

图1本发明生产工艺流程图

具体实施方式

以下实施例旨在进一步说明本发明，而不是对本发明的保护范围的限制。

在以下实施例中，所用管式反应器分三段。反应器A1的管径(D1)是DN80，总体积0.6m³，总长度120m；反应器A2(D2)DN 100，总体积3.5m3，总长度450m；反应器A3(D3)管径为DN125，总体积2m3，总长度160m。管式反应器内部是304材质的网状结构.

反应器A1、反应器A2、反应器A3分别安装于三个换热器中，进行不同的温度控制。物料从反应器A的进口(管式反应器的进料口)进入，反应器A1的出口与反应器A2的进口相连，反应器A2的出口与反应器A3的进口相连，反应器C的出口与陈化釜下部进口相连。陈化釜底部有排渣孔，陈化釜上部排气(二氧化碳与水蒸气)，侧面排反应后液。侧面的排液管与固固分离器进料口相连，固固分离器两级串联，底侧部进料，上部溢流排含白炭黑的浆料，下部排氟化钠晶体。两级固固分离底部合并，其成分以氟化钠为主，含有少量的白炭黑，该部分进入氟化钠粗品的洗涤工序。第二级固固分离上部溢流液几乎不含氟化钠晶体，该部分物料进入白炭黑洗涤。

实施例1

配取浓度为0.48mol/L的纯碱溶液，以及浓度为0.83mol/L的氟硅酸钠溶液，将纯碱溶液与氟硅酸钠溶液同步泵入管式反应器的进料口形成混合液；泵入时控制纯碱与氟硅酸钠摩尔比为2.3，混合液先流经温度为79℃反应管A；再流经温度为83℃反应管B；再流经温度为87℃的反应管C，混合液在管式反应器中的流速为1.8m/s，历时6.75min，到达管式反应器的出料口获得反应后液，此时反应后液中白炭黑的含量为1g/100ml。其由出料口流出至陈化釜；所述反应后液由管式反应器进入陈化釜中，二氧化碳由陈化釜上部排出进行排气；经排气后的反应后液，再经过两个串联的固固分离装置，由固固分离装置的上部排出含白炭黑粗产物的浆液，下部排出氟化钠晶体粗产物；将氟化钠粗产物采用成品母液做洗液进行三次连续洗涤，获得洗涤后的氟化钠。采用浓度为30％的氢氧化钠溶液于85℃以上对洗涤后的氟化钠进行净化，即得氟化钠的成品。

将含白炭黑粗产物的浆液温度控制为75℃；经抽滤获得滤液及第一次分离白炭黑滤饼。然后将洗涤液冲洗一次分离白炭黑滤饼，然后进行第一次制浆，将冲洗过程中产生的液相与一次分离白炭黑滤饼共同置于制浆槽中制浆，控制制浆槽中液相与白炭黑的固液比约为1：60，制浆槽中的搅拌浆先于650/min的转速下，破碎搅拌1min，然后升温，并于40r/min的转速下，搅拌30min，获得第一次制浆液，并控制所得制浆液的温度为85℃，将第一次制浆液进行固液分离，获得二次分离白炭黑滤饼，然后重复进行剩余洗涤程序，最终获得第六次分离白炭黑滤饼，并在制浆过程逐级提高制浆液温度，控制第五次制浆所得制浆液为95℃。将第六次分离白炭黑滤饼，补充适量的纯净水，在制浆槽中快速形成具有一定流动性的浆液，将该浆液通过高压均质泵进入喷雾干燥塔干燥获得不含氟的纯净白炭黑成品。

经测试，本实施例1所得白炭黑BET＝249m²/g。白炭黑检测标准：GB/T19587-2004气体吸附BET原理测定固态物质比表面积的方法

实施例2

配取浓度为0.43mol/L的纯碱溶液，以及浓度为0.8mol/L的氟硅酸钠溶液，将纯碱溶液与氟硅酸钠溶液同步泵入管式反应器的进料口形成混合液；泵入时控制纯碱与氟硅酸钠摩尔比为2.15，混合液先流经温度为79℃反应管A；再流经温度为83℃反应管B；再流经温度为87℃反应管C，混合液在管式反应器中的流速为1.7m/s，历时7.15min，到达管式反应器的出料口获得反应后液，此时反应后液中白炭黑的含量为0.96g/100ml。其由出料口流出至陈化釜；所述反应后液由管式反应器进入陈化釜中，二氧化碳由陈化釜上部排出进行排气；经排气后的反应后液，再经过两个串联的固固分离装置，由固固分离装置的上部排出含白炭黑粗产物的浆液，下部排出氟化钠晶体粗产物；将氟化钠粗产物采用成品母液做洗液进行三次连续洗涤，获得洗涤后的氟化钠。采用浓度为30％的氢氧化钠溶液于85℃以上对洗涤后的氟化钠进行净化，即得氟化钠的成品。

将含白炭黑粗产物的浆液温度控制为75℃；经抽滤获得滤液及第一次分离白炭黑滤饼。然后将洗涤液冲洗一次分离白炭黑滤饼，然后进行第一次制浆，将冲洗过程中产生的液相与一次分离白炭黑滤饼共同置于制浆槽中制浆，控制制浆槽中液相与白炭黑的固液比约为1:60，制浆槽中的搅拌浆先于650/min的转速下，破碎搅拌1min，然后升温，并于40r/min的转速下，搅拌30min，获得第一次制浆液，并控制所得制浆液的温度为85℃，将第一次制浆液进行固液分离，获得二次分离白炭黑滤饼，然后重复进行剩余洗涤程序，最终获得第六次分离白炭黑滤饼，并在制浆过程逐级提高制浆液温度，控制第五次制浆所得制浆液为95℃。将第六次分离白炭黑滤饼，补充适量的纯净水，在制浆槽中快速形成具有一定流动性的浆液，将该浆液通过高压均质泵进入喷雾干燥塔干燥获得不含氟的纯净白炭黑成品。经测试，本实施例2所得白炭黑BET＝275m²/g。

白炭黑检测标准：GB/T19587-2004气体吸附BET原理测定固态物质比表面积的方法

实施例3

配取浓度为0.46mol/L的纯碱溶液，以及浓度为0.81mol/L的氟硅酸钠溶液，将纯碱溶液与氟硅酸钠溶液同步泵入管式反应器的进料口形成混合液；泵入时控制纯碱与氟硅酸钠摩尔比为2.27，混合液先流经温度为79℃反应管A；再流经温度为83℃反应管B；再流经温度为87℃反应管C，混合液在管式反应器中的流速为1.9m/s，历时6.4min，到达管式反应器的出料口获得反应后液，此时反应后液中白炭黑的含量为0.97g/100ml。其由出料口流出至陈化釜；所述反应后液由管式反应器进入陈化釜中，二氧化碳由陈化釜上部排出进行排气；经排气后的反应后液，再经过两个串联的固固分离装置，由固固分离装置的上部排出含白炭黑粗产物的浆液，下部排出氟化钠晶体粗产物；将氟化钠粗产物采用成品母液做洗液进行三次连续洗涤，获得洗涤后的氟化钠。采用浓度为30％的氢氧化钠溶液于85℃以上对洗涤后的氟化钠进行净化，即得氟化钠的成品。

将含白炭黑粗产物的浆液温度控制为75℃；经抽滤获得滤液及第一次分离白炭黑滤饼。然后将洗涤液冲洗一次分离白炭黑滤饼，然后进行第一次制浆，将冲洗过程中产生的液相与一次分离白炭黑滤饼共同置于制浆槽中制浆，控制制浆槽中液相与白炭黑的固液比约为1:60，制浆槽中的搅拌浆先于650/min的转速下，破碎搅拌1min，然后升温，并于40r/min的转速下，搅拌30min，获得第一次制浆液，并控制所得制浆液的温度为85℃，将第一次制浆液进行固液分离，获得二次分离白炭黑滤饼，然后重复进行剩余洗涤程序，最终获得第六次分离白炭黑滤饼，并在制浆过程逐级提高制浆液温度，控制第五次制浆所得制浆液为95℃。将第六次分离白炭黑滤饼，补充适量的纯净水，在制浆槽中快速形成具有一定流动性的浆液，将该浆液通过高压均质泵进入喷雾干燥塔干燥获得不含氟的纯净白炭黑成品。经测试，本实施例3所得白炭黑BET＝282m²/g。

白炭黑检测标准：GB/T19587-2004气体吸附BET原理测定固态物质比表面积的方法。

对比例1

其他条件均与实施例1相同，仅是纯碱的浓度为1.5mol/L，氟硅酸钠的浓度为3mol/L，反应不完全，反应后液依然有大量的气泡(二氧化碳)产生。

对比例2

其他条件与实施例1相同，仅是管式反应器中的温度均维持在91℃。结果对比例1所得白炭黑BET为202m²/g。

对比例3

其他条件与实施例1相同，仅是管式反应器中的温度均维持在70℃。结果在固固分离时，氟化钠收率低，且白炭黑洗涤效果差，过滤性能差，滤饼(反应后液过滤)含水量超过92％。

由对比例1与对比例2看出，管式反应器温度对反应进程有影响，低温会导致“胶冻”，影响白炭黑与氟化钠的分离；高温反应将降低白炭黑的比表面积。

对比例4

其他条件与实施例1相同，仅是混合液在管式反应器中的流速为7m/s；白炭黑产生“胶冻”，生成物分离困难。

对比例5

其他条件与实施例1相同，仅是制浆时，按固液比配好浓度，在30-40r/min下搅拌，搅拌时间1h，升温等均按正常操作。重复制浆与洗涤，得到白炭黑。

白炭黑的氟含量为：4％

对比例6

其他条件与实施例1相同，仅制浆时，按固液比配好浓度，在650r/min下搅拌，搅拌时间6min，然后将搅拌调至低速挡(30-40r/min)，升温等均按正常操作。重复制浆与洗涤，得到白炭黑。经过该模式处理，白炭黑相当难过滤，比实施例1的过滤时间要延长近1倍，并且越往后洗涤、过滤，过滤难度更大。总结：高速剪切搅拌，对白炭黑的比表面积影响不大，长时间高速搅拌，只能导致过滤越来越困难，由于过滤困难，滤饼层水分含量会增加，对白炭黑的氟离子降低没有好处。

Claims (7)

1.一种连续合成白炭黑及氟化钠的方法，其特征在于：包括如下步骤：将纯碱溶液与氟硅酸钠溶液同步泵入管式反应器的进料口形成混合液，混合液流经管式反应器于75-88℃下反应≥5 min，从管式反应器的出料口流出反应后液，将反应后液排气、固固分离获得氟化钠粗产物以及含白炭黑粗产物的浆液，将氟化钠粗产物经洗涤、净化、干燥获得氟化钠成品；将含白炭黑粗产物的浆液经固液分离、洗涤、干燥获得白炭黑成品，

所述管式反应器由依次连接的直径逐步扩大的n个反应管组成，所述n≥2其中进料口位于第一个反应管A1的前端, 出料口位于第n个反应管An的末端，同时控制第n个反应管An的温度>第n-1个反应管An-1的温度；

所述纯碱溶液的浓度为0.2-1mol/L；所述氟硅酸钠溶液的浓度为0.5-2mol/L；

所述混合液流经管式反应器的流速≤6m/s；

所述洗涤为五次重复洗涤，单次洗涤程序由冲洗、制浆、固液分离组成；第一次洗涤过程为：先进行第一次冲洗，采用二次洗涤液冲洗第一次分离白炭黑滤饼，然后进行第一次制浆，将冲洗过程中产生的液相与第一次分离白炭黑滤饼共同置于制浆槽中制浆，控制制浆槽中液相与白炭黑的固液质量比为1:40-100，制浆槽中的搅拌浆先于450-800/min的转速下，破碎搅拌1-5min，然后升温，并于30-60r/min的转速下，搅拌≥30min，获得第一次制浆液，并控制所得制浆液的温度≥85℃，将第一次制浆液进行固液分离，获得二次分离白炭黑滤饼，然后重复进行剩余洗涤程序，最终获得第六次分离白炭黑滤饼，并在制浆过程逐级提高制浆液温度，控制第五次制浆所得制浆液≥95℃；

所述干燥为喷雾干燥。

2.根据权利要求1所述的一种连续合成白炭黑及氟化钠的方法，其特征在于：所述n为2-5。

3.根据权利要求2所述的一种连续合成白炭黑及氟化钠的方法，其特征在于：所述n为3，当n为3时，反应管A1中的反温度为78-80℃，反应管A2的温度为82-84℃；反应管A3中的温度为86-88℃；所述反应管A1的直径：反应管A2的直径：反应管A3的直径=1：1.15-1.3:1.4-1.7。

4.根据权利要求1所述的一种连续合成白炭黑及氟化钠的方法，其特征在于：所述混合液中，按摩尔比计，纯碱：氟硅酸钠= 2.1-2.4。

5.根据权利要求1所述的一种连续合成白炭黑及氟化钠的方法，其特征在于：所述纯碱溶液的浓度为0.3-0.8mol/L；所述氟硅酸钠溶液的浓度为0.6-1.2mol/L。

6.根据权利要求1所述的一种连续合成白炭黑及氟化钠的方法，其特征在于：所述反应后液中白炭黑的含量为0.8-1.5g/100ml。

7.根据权利要求1所述的一种连续合成白炭黑及氟化钠的方法，其特征在于： 将含白炭黑粗产物的浆液温度控制为75~85℃；固液分离获得滤液及第一次分离白炭黑滤饼。

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