CN209039068U - 硅溶胶生产系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种硅溶胶生产系统，包括第一反应釜，所述第一反应釜通过管道与阳离子交换罐、阴离子交换罐、缓冲罐、合成罐、浓缩装置、过滤装置、干燥装置依次连通，所述缓冲罐还通过管道与母液制备罐、合成罐依次连通，所述阳离子交换罐设有第一离子水通入管道、稀酸通入管，阴离子交换罐设有第二离子水通入管道、稀碱通入管，所述阳离子交换罐通过管道与第一废水罐连通，所述阴离子交换罐通过管道与第二废水罐连通，所述第一废水罐、第二废水罐通过管道分别与废水处理罐连通。本实用新型制备而成的硅溶胶纯度高、性能稳定，平均粒径小于10nm，无废水排放。
Description
技术领域
本实用新型属于硅溶胶生产技术领域，涉及用于硅溶胶生产系统。
背景技术
制备硅溶胶有不同的途径，最常用的方法有离子交换法、硅粉一步水解法、电渗析法等。硅溶胶的离子交换工艺为美国的NALCO公司在上世纪40年代开发，后由美国杜邦公司等在五、六十年代完善，为目前最 成熟也是最为广泛使用的工艺。小粒径桂溶胶具有高粘结性、强凝聚力的特点，其应用效果在某些领域是其他产品难以替代的。国内硅溶胶企业主要生产常规粒径的普通硅溶胶，对于小粒径硅溶胶的研究报道却较少。另外，在硅溶胶的生产过程中，会产生大量的树脂再生废水，需要对废水处理进行回收利用。
发明内容
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种硅溶胶生产系统，生产的纯度高，对其废水进行回收利用。
本实用新型的方案是：
一种硅溶胶生产系统，包括第一反应釜，所述第一反应釜通过管道与阳离子交换罐、阴离子交换罐、缓冲罐、合成罐、浓缩装置、过滤装置和干燥装置依次连通，所述缓冲罐还通过管道与母液制备罐、合成罐依次连通，所述阳离子交换罐设有第一离子水通入管道和稀酸通入管，阴离子交换罐设有第二离子水通入管道和稀碱通入管，所述阳离子交换罐通过管道与第一废水罐连通，所述阴离子交换罐通过管道与第二废水罐连通，所述第一废水罐、第二废水罐通过管道分别与废水处理罐连通。
优选地，所述废水处理罐与预热罐、第一换热器、第一结晶装置、第一浓缩液罐、第二换热器、第二结晶装置、第二浓缩液罐、第三换热器、第三结晶装置、过滤收集装置通过管道依次连通。
进一步优选地，所述第一结晶装置、第二结晶装置、第三结晶装置由上至下设有蒸发室和结晶室，所述第一换热器与第一结晶装置的蒸发室连通，所述第一结晶装置的结晶室与第一浓缩液罐连通，所述第二换热器与第二结晶装置的蒸发室连通，所述第二结晶装置的结晶室与第二浓缩液罐连通，所述第三换热器与第三结晶装置的蒸发室连通，所述第三结晶装置的结晶室与过滤收集装置连通。
更进一步优选地，所述第一结晶装置的蒸发室经第一真空压力泵与第二换热器连通，所述第二结晶装置的蒸发室经第二真空压力泵与第三换热器连通，第三结晶装置的蒸发室经第三真空压力泵与第一换热器连通。
更进一步优选地，所述第一换热器、第二换热器、第三换热器设有冷凝水收集罐。
优选地，所述母液制备罐还通过管道与第一反应釜连通。
本实用新型有益效果：
1.本实用新型制备而成的硅溶胶纯度高、性能稳定，平均粒径小于10nm，适合工业大规模生产。
2.阳离子交换罐、阴离子交换罐产生的废水在废水处理罐进行酸碱中和处理，不需要加入其他的除杂工序，操作简单，废水处理成本低。
3、废水处理得到的氯化钠溶液经过预热罐、第一换热器、第一结晶装置、第一浓缩液罐、第二换热器、第二结晶装置、第二浓缩液罐、第三换热器、第三结晶装置进行三级浓缩结晶回收处理。
4. 本发明采用三级浓缩结晶装置串联回收的废水中的低浓度的氯化钠，减小单台设备的体积。所述第一结晶装置的蒸发室经第一真空压力泵与第二换热器连通，所述第二结晶装置的蒸发室经第二真空压力泵与第三换热器连通，第三结晶装置的蒸发室经第三真空压力泵与第一换热器连通。只需要为第一结晶装置提供预热蒸汽，节能70～90%，节约成本。
5.所述母液制备罐还通过管道与第一反应釜连通，用于母液的制备，生产过程中原料组成不复杂，在处理过程中，产物再利用，降低了生产成本和污染的来源。
附图说明
图1本实用新型装置示意图；
其中：第一反应釜1，阳离子交换罐2，第一离子水通入管道201，稀酸通入管202，阴离子交换罐3，第二离子水通入管道31，稀碱通入管32，缓冲罐4，合成罐5，浓缩装置6，过滤装置7，干燥装置8，母液制备罐9，第一废水罐10，第二废水罐11，废水处理罐12，预热罐13，第一换热器14，第一结晶装置15，第一浓缩液罐16，第二换热器17，第二结晶装置18，第二浓缩液罐19，第三换热器20，第三结晶装置21，过滤收集装置22，第一真空压力泵23，第二真空压力泵24，第三真空压力泵25。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本实用新型，但本实用新型要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
实施例1
一种硅溶胶生产系统，包括第一反应釜1，所述第一反应釜1通过管道与阳离子交换罐2、阴离子交换罐3、缓冲罐4、合成罐5、浓缩装置6、过滤装置7、干燥装置8依次连通，所述缓冲罐4还通过管道与母液制备罐9、合成罐5依次连通，所述阳离子交换罐2设有第一离子水通入管道201和稀酸通入管202，阴离子交换罐3设有第二离子水通入管道31和稀碱通入管32，所述阳离子交换罐2通过管道与第一废水罐10连通，所述阴离子交换罐3通过管道与第二废水罐11连通，所述第一废水罐10、第二废水罐11通过管道分别与废水处理罐12连通。
优选地，所述废水处理罐12与预热罐13、第一换热器14、第一结晶装置15、第一浓缩液罐16、第二换热器17、第二结晶装置18、第二浓缩液罐19、第三换热器20、第三结晶装置21、过滤收集装置22通过管道依次连通。
进一步优选地，所述第一结晶装置15、第二结晶装置18、第三结晶装置21由上至下设有蒸发室和结晶室，所述第一换热器14与第一结晶装置15的蒸发室连通，所述第一结晶装置15的结晶室与第一浓缩液罐16连通，所述第二换热器17与第二结晶装置18的蒸发室连通，所述第二结晶装置18的结晶室与第二浓缩液罐19连通，所述第三换热器20与第三结晶装置21的蒸发室连通，所述第三结晶装置21的结晶室与过滤收集装置22连通。
更进一步优选地，所述第一结晶装置15的蒸发室经第一真空压力泵23与第二换热器17连通，所述第二结晶装置18的蒸发室经第二真空压力泵24与第三换热器20连通，第三结晶装置21的蒸发室经第三真空压力泵25与第一换热器14连通。
更进一步优选地，所述第一换热器14、第二换热器17、第三换热器20设有冷凝水收集罐。
优选地，所述母液制备罐9还通过管道与第一反应釜1连通。
本实用新型使用时：
1、离子交换反应：在第一反应釜1将稀释后的水玻璃通过阳离子交换罐2交换柱，去除其中的钠离子及其他阳离子。然后，从阳离子交换罐2流出的稀聚硅酸溶液通过阴离子交换罐3，去除液体中的阴离子，得到聚硅酸溶液。
2、晶种的制备和晶粒增长：将上述制得聚硅酸溶液在母液制备罐9进行晶种的制备，得到含有胶粒的溶液即母液。活性硅酸分子又会脱水聚合产生二氧化硅新核。母液具体制备方法为：将硅酸钠与聚硅酸溶液混合后制得弱碱性混合硅酸盐质水溶液，加入多元醇，在200-300℃的条件下反应1.5-2.5h，反应压力为4-6MPa，制得粒径为25nm，质量浓度为15wt％的硅溶胶晶种。所述硅酸钠水溶液中溶质的重量百分为5-20wt%，pH值11-14，聚硅酸的重量百分含量为5-20wt%，优选为5.5wt%-18wt%，且所述聚硅酸水溶液的pH值范围为3-5。硅酸钠水溶液与聚硅酸水溶液的体积比为1:5-20。多元醇Span占硅酸钠水溶液与聚硅酸水溶液的总重量百分比为0.01-0.5%。将聚硅酸溶液按一定速度加入母液中，母核中的二氧化硅颗粒与活性硅酸分子进行轻基缩合反应，使二氧化桂母核粒径不断长大。
3、浓缩、纯化：结晶后的聚硅酸溶液中SiO2含量较低，可以采用加热蒸发浓缩、超滤机浓缩等方法，进行浓缩去水，提高SiO2含量。
4、阳离子交换罐2、阴离子交换罐3再生使会产生很多废水，阳离子交换罐2产生很多酸性废水，阴离子交换罐3产生很多碱性废水，在废水处理罐12进行处理成中性水，得到氯化钠溶液，进入预热罐13，第一换热器14，第一结晶装置15、第二换热器17、第二结晶装置18、第三换热器20，第三结晶装置21进行三级串联的结晶浓缩回收。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种硅溶胶生产系统，包括第一反应釜（1），其特征在于：所述第一反应釜（1）通过管道与阳离子交换罐（2）、阴离子交换罐（3）、缓冲罐（4）、合成罐（5）、浓缩装置（6）、过滤装置（7）和干燥装置（8）依次连通，所述缓冲罐（4）还通过管道与母液制备罐（9）、合成罐（5）依次连通，所述阳离子交换罐（2）设有第一离子水通入管道（201）和稀酸通入管（202），阴离子交换罐（3）设有第二离子水通入管道（31）和稀碱通入管（32），所述阳离子交换罐（2）通过管道与第一废水罐（10）连通，所述阴离子交换罐（3）通过管道与第二废水罐（11）连通，所述第一废水罐（10）、第二废水罐（11）通过管道分别与废水处理罐（12）连通；所述废水处理罐（12）与预热罐（13）、第一换热器（14）、第一结晶装置（15）、第一浓缩液罐（16）、第二换热器（17）、第二结晶装置（18）、第二浓缩液罐（19）、第三换热器（20）、第三结晶装置（21）和过滤收集装置（22）通过管道依次连通。
2.根据权利要求1所述的硅溶胶生产系统，其特征在于：所述第一结晶装置（15）、第二结晶装置（18）、第三结晶装置（21）由上至下设有蒸发室和结晶室，所述第一换热器（14）与第一结晶装置（15）的蒸发室连通，所述第一结晶装置（15）的结晶室与第一浓缩液罐（16）连通，所述第二换热器（17）与第二结晶装置（18）的蒸发室连通，所述第二结晶装置（18）的结晶室与第二浓缩液罐（19）连通，所述第三换热器（20）与第三结晶装置（21）的蒸发室连通，所述第三结晶装置（21）的结晶室与过滤收集装置（22）连通。
3.根据权利要求2所述的硅溶胶生产系统，其特征在于：所述第一结晶装置（15）的蒸发室经第一真空压力泵（23）与第二换热器（17）连通，所述第二结晶装置（18）的蒸发室经第二真空压力泵（24）与第三换热器（20）连通，第三结晶装置（21）的蒸发室经第三真空压力泵（25）与第一换热器（14）连通。
4.根据权利要求3所述的硅溶胶生产系统，其特征在于：所述第一换热器（14）、第二换热器（17）、第三换热器（20）设有冷凝水收集罐。
5.根据权利要求1所述的硅溶胶生产系统，其特征在于：所述母液制备罐（9）还通过管道与第一反应釜（1）连通。
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