CN213834565U - 一种气相法生产二氧化硅及金属氧化物的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种气相法生产二氧化硅及金属氧化物的装置，涉及气相法氧化物生产设备技术领域，解决了现有技术中存在的生产设备中分离装置成本高、工艺线路阻力大以及粉体气固分离效果差的技术问题。该装置包括原料预处理单元、反应单元、分离脱酸干燥单元、回收单元以及尾气处理单元；原料预处理单元、反应单元、分离脱酸干燥单元、回收单元以及尾气处理单元依次通过管道连接；其中分离脱酸干燥单元包括第一袋式除尘器、喷射器、脱酸器以及干燥器，反应单元、第一袋式除尘器、喷射器、脱酸器以及干燥器依次通过管道连接。本实用新型用于氧化物的生产，采用第一袋式除尘器实现粉体气固分离降低设备成本、提高分离效率同时还减小工艺线阻力。
Description
技术领域
本实用新型涉及气相法氧化物生产设备技术领域，尤其是涉及一种气相法生产二氧化硅及金属氧化物的装置。
背景技术
目前采用气相法生产二氧化硅以及金属氧化物的设备多包括反应炉、聚集单元、分离单元、脱酸单元以及尾气回收单元，但是此类装置中采用的分离单元多为多台旋风分离器串联设备，而此设备的成本较高，而且此装置的生产工艺路线阻力大，且粉体气固分离效果差，对与整个生产装置的生产速度来说影响较大，从而拉低生产效率。
因此就需要设计一种气相法生产二氧化硅及金属氧化物的装置来解决现有生产设备中分离单元成本高、工艺线路阻力大以及粉体气固分离效果差的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种气相法生产二氧化硅及金属氧化物的装置，解决了现有技术中存在的生产设备中分离装置成本高、工艺线路阻力大以及粉体气固分离效果差的技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：
本实用新型提供的气相法生产二氧化硅及金属氧化物的装置，包括原料预处理单元、反应单元、分离脱酸干燥单元、回收单元以及尾气处理单元；
所述原料预处理单元、所述反应单元、所述分离脱酸干燥单元、所述回收单元以及所述尾气处理单元依次通过管道连接；
其中所述分离脱酸干燥单元包括第一袋式除尘器、喷射器、脱酸器以及干燥器，所述反应单元、所述第一袋式除尘器、所述喷射器、所述脱酸器以及所述干燥器依次通过管道连接。
优选地，所述脱酸器的进料口与所述第一袋式除尘器连接，所述脱酸器的出料口与所述干燥器的进料口连接，所述干燥器的出料口设置送料器；
所述脱酸器的出气口和所述干燥器的出气口均与所述回收单元的进料口连接，所述回收单元的出料口与所述脱酸器的进料口连接。
优选地，所述脱酸器的进气口设置通水通气管道，所述干燥器的进气口设置通气管道。
优选地，所述第一袋式除尘器的进气口与所述反应单元连接，所述第一袋式除尘器的出气口与所述尾气处理单元连接，所述第一袋式除尘器的出料口与所述脱酸器连接。
优选地，所述回收单元为第二袋式除尘器，所述第二袋式除尘器的进气口与所述脱酸器以及所述干燥器连接，所述第二袋式除尘器的出气口与所述尾气处理单元连接，所述第二袋式除尘器的出料口与所述脱酸器的连接。
优选地，所述原料预处理单元包括气化器、加热器、空气加热器、氢气加热器以及喷射混合器，所述气化器、所述加热器、所述喷射混合器以及所述反应单元依次通过管道连接，所述空气加热器与所述喷射混合器连接，所述氢气加热器与所述反应单元连接。
优选地，还包括余热回收单元，所述余热回收单元为两个且分别与所述反应单元和所述分离脱酸干燥单元连接。
优选地，所述尾气处理单元包括氯化氢吸附机构、尾气无害处理机构以及负压风机，所述氯化氢吸附机构、所述尾气无害处理机构以及所述负压风机依次通过管道连接，所述第一袋式除尘器和所述第二袋式除尘器的出气口均与所述氯化氢吸附机构的进气口连接。
优选地，所述氯化氢吸附机构包括氯化氢吸附器以及第一循环泵，所述第一循环泵一端与所述氯化氢吸附器下部连接，另一端与所述氯化氢吸附器上部连接。
优选地，所述尾气无害处理机构包括尾气无害塔以及第二循环泵，所述第二循环泵一端与所述尾气无害塔上部连接，另一端与所述尾气无害塔下部连接。
本实用新型提供的技术方案中，包括原料预处理单元、反应单元、分离脱酸干燥单元、回收单元以及尾气处理单元，分离脱酸干燥单元包括第一袋式除尘器、喷射器、脱酸器以及干燥器，采用第一袋式除尘器作为从反应单元出来的粉体的分离装置，与现有多台旋风分离器串联的设备相比极大的减小工艺线阻力、降低设备成本、提高分离效率，最终来提高气相法生产二氧化硅及金属氧化物的装置整体的工作效率。
本实用新型优选技术方案至少还可以产生如下技术效果：回收单元为第二袋式除尘器，第二袋式除尘器的进气口与脱酸器和干燥器连接，可以将两个装置中被气体带出的颗粒粉尘重新收集，再从出料口送回脱酸器内，避免产品的浪费，间接的提高生产效率；
还设置余热回收单元，能有效的回收废弃热能，节约装置运行成本。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例提供的气相法生产二氧化硅及金属氧化物的装置整体结构示意图。
图中1-原料预处理单元；101-气化器；102-加热器；103-空气加热器；104-氢气加热器；105-喷射混合器；2-反应单元；3-分离脱酸干燥单元；301-第一袋式除尘器；302-喷射器；303-脱酸器；304-干燥器；4-回收单元；5-尾气处理单元；6-氯化氢吸附机构；601-氯化氢吸附器；602-第一循环泵；7-尾气无害处理机构；701-尾气无害塔；702-第二循环泵；8-负压风机；9-余热回收单元；10-送料器；11-通水通气管道；12-通气管道；13-电加热器；14-通水管道。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
本实用新型的具体实施例提供了一种气相法生产二氧化硅及金属氧化物的装置,如附图1所示，其中包括原料预处理单元1、反应单元2、分离脱酸干燥单元3、回收单元4以及尾气处理单元5；原料预处理单元1、反应单元2、分离脱酸干燥单元3、回收单元4以及尾气处理单元5依次通过管道连接，通过管道连接的方式取代原生产装置聚集器设备，使生产工艺路线简洁流畅，生产运行更高效稳定。
原料预处理单元1用于实现先原料的预处理，所需原料主要为氢气、空气以及反应原料，而此类反应原料可以为氯硅烷或四氯化钛、氯化铝等，原料预处理单元1包括气化器101、加热器102、空气加热器103、氢气加热器104以及喷射混合器105，反应原料在气化器101内完成气化，气化器101、加热器102、喷射混合器105以及反应单元2依次通过管道连接，空气加热器103与喷射混合器105连接，氢气加热器104与反应单元2连接，气化器101中气化的反应原料通过管道输送至加热器102中，然后经过加热通过喷射混合器105喷射至反应单元2内，喷射混合器105同时还与空气加热器103连接，空气加热器103用于通入空气的加热，加热到60℃～120℃，根据需求流量控制在一定范围，加热后的空气通入到喷射混合器105与内部的气化反应原料一同被通过管道输送至反应单元2内部，而此管道上还了解氢气加热器104，氢气加热器104用于将通入的氢气加热，加热到60℃～120℃，根据需求流量控制在一定范围，加热后的氢气通过管道通入反应单元2内，与喷射混合器105通入的混合气体在反应单元2内部一起发生反应。主反应过程如下：
SiCl4+2H2+O2(空气)→SiO2+4HCl
SiHCl3+1.5H2+O2(空气)→SiO2+3HCl
CH3SiCl3+2H2+3O2(空气)→SiO2+3HCl+CO2+2H2O
CH3HSICL2+H2+302(空气)→SiO2+2HCl+CO2+2H2O
H2SiCl2+H2+O2(空气)→SiO2+2HCl
TiCl4+2H2+O2(空气)→TiO2+4HCl
3AICl3+3H2+1.5O2(空气)→AL2O3+6HCl
H2+O2→2H2O
副反应过程包括：
4HCL+O2→2Cl2+H2O
反应单元2为水解反应器，多种原料在水解反应器中发生高温水解反应，反应温度约为1500℃以上，生成包含纳米气相二氧化硅或二氧化钛、三氧化二铝、水蒸汽和盐酸等物质的气固混合物；生产生的气固混合物需要将其中需要的产品如二氧化硅以及其他金属氧化物等分离出来，就需要使用分离脱酸干燥单元3。
如附图1所示其中分离脱酸干燥单元3可以采用第一袋式除尘器301、喷射器302、脱酸器303以及干燥器304的结构形式，采用第一袋式除尘器301作为从反应单元2出来的反应过后的粉体气固混合物的分离装置，相较于现有技术中的多台旋风分离器串联设备，降低生产设备投资成本，使生产工艺路线阻力更小，粉体气固分离效果更高。与上述连接方式本分离脱酸干燥单元3之中的反应单元2、第一袋式除尘器301、喷射器302、脱酸器303以及干燥器304依次通过管道连接。第一袋式除尘器301一端与反应单元2连接，用于承接反应生成的气固混合物，通过第一袋式除尘器301来实现产品固体颗粒以及废弃气体的分离，第一袋式除尘器301的出料端设置喷射器302，脱酸器303的进料口与第一袋式除尘器301连接，脱酸器303的出料口与干燥器304的进料口连接，干燥器304的出料口设置送料器10；通过喷射器302将固体粉尘产物输送至脱酸器303中，第一袋式除尘器301顶部的出气口连接尾气处理单元5进行废气的处理，经过脱酸器303脱酸的固体粉尘再输送至干燥器304的干燥，最后通过送料器10将二氧化硅以及金属氧化物的产品进行输出。
由于脱酸器303与干燥器304反应过程中需要通入水以及高温气体，而通入其中气体会再放出，放出的废气内可能含有被携带出来的产物粉尘，因此需要对其进行回收，可以在脱酸器303与干燥器304上设置一个回收单元，具体的脱酸器303的出气口和干燥器304的出气口均与回收单元4的进料口连接，而回收单元4将分离出来的固体粉尘颗粒再输送至脱酸器303中循环反应，回收单元4的出料口与脱酸器303的进料口连接。
与此同时在脱酸器303与干燥器304的进气口位置需要连接通气管道，而在脱酸器303需要通入水以及高温气体，因此在脱酸器303的进气口设置通水通气管道11，干燥器304的进气口设置通气管道12，如附图1所示，其中通过管道14与通气管道12一起连接在通水通气管道11上再与脱酸器303连接，通气管道12直接与干燥器304连接，通入的空气需要使用电加热器13进行加热以符合脱酸器303与干燥器304的使用要求。
本申请提供的回收单元4为第二袋式除尘器，第二袋式除尘器包括进气口、出气口以及出料口。其中进气口与脱酸器303以及干燥器304连接，通过脱酸器303以及干燥器304的气体被通入至第二袋式除尘器内进行分离，分离之后的气体和固体分别通过出气口和出料口排出，第二袋式除尘器的出气口与尾气处理单元5连接，第二袋式除尘器的出料口与脱酸器303的连接，再重复进行脱酸、干燥步骤。
由于在整个生产设备中多处使用到了加热设备，但是最后气体的排出会包含大量的热量散失造成损失，因此为了节约能源还设置余热回收单元9，用来实现对多余热量的吸收，由于在本设备中热量集中的出现位置在反应单元2以及分离脱酸干燥单元3处，因此余热回收单元9可以为两个且分别与反应单元2和分离脱酸干燥单元3连接。而本申请可以采用再沸器作为余热回收单元9来实现热量的回收再利用。
第一袋式除尘器301与第二袋式除尘器排出的废气需要进行处理以及对氯的回收，本申请提供的尾气处理单元5包括氯化氢吸附机构6、尾气无害处理机构7以及负压风机8，氯化氢吸附机构6来实现对氯的回收，尾气无害处理机构7来完成尾气的无害化，从而可以达标排出；负压风机8起到为整个系统提动负压动力的作用。氯化氢吸附机构6、尾气无害处理机构7以及负压风机8依次通过管道连接，第一袋式除尘器301和第二袋式除尘器的出气口均与氯化氢吸附机构6的进气口连接
氯化氢吸附机构6包括氯化氢吸附器601以及第一循环泵602，氯化氢吸附器601可以采用目前市面上使用的盐酸吸收塔，第一循环泵602来实现氯化氢吸附器601内液体的循环从而提高反应速率，通入氯化氢吸附机构6内的气体完全反应，其中第一循环泵602一端与氯化氢吸附器601下部连接，另一端与氯化氢吸附器601上部连接。
本申请提供的尾气无害处理机构7包括尾气无害塔701以及第二循环泵702，尾气无害塔701内通过水和氢氧化钠中和以去除其中的HCL和氯离子，废水将与双氧水进行反应，将其中的次氯酸钠转化为氯化钠，第二循环泵702为尾气无害塔701内的液体循环提供动力，第二循环泵702一端与尾气无害塔701上部连接，另一端与尾气无害塔701下部连接。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种气相法生产二氧化硅及金属氧化物的装置，其特征在于，包括原料预处理单元(1)、反应单元(2)、分离脱酸干燥单元(3)、回收单元(4)以及尾气处理单元(5)；
所述原料预处理单元(1)、所述反应单元(2)、所述分离脱酸干燥单元(3)、所述回收单元(4)以及所述尾气处理单元(5)依次通过管道连接；
其中所述分离脱酸干燥单元(3)包括第一袋式除尘器(301)、喷射器(302)、脱酸器(303)以及干燥器(304)，所述反应单元(2)、所述第一袋式除尘器(301)、所述喷射器(302)、所述脱酸器(303)以及所述干燥器(304)依次通过管道连接。
2.根据权利要求1所述的气相法生产二氧化硅及金属氧化物的装置，其特征在于，所述脱酸器(303)的进料口与所述第一袋式除尘器(301)连接，所述脱酸器(303)的出料口与所述干燥器(304)的进料口连接，所述干燥器(304)的出料口设置送料器(10)；
所述脱酸器(303)的出气口和所述干燥器(304)的出气口均与所述回收单元(4)的进料口连接，所述回收单元(4)的出料口与所述脱酸器(303)的进料口连接。
3.根据权利要求2所述的气相法生产二氧化硅及金属氧化物的装置，其特征在于，所述脱酸器(303)的进气口设置通水通气管道(11)，所述干燥器(304)的进气口设置通气管道(12)。
4.根据权利要求1所述的气相法生产二氧化硅及金属氧化物的装置，其特征在于，所述第一袋式除尘器(301)的进气口与所述反应单元(2)连接，所述第一袋式除尘器(301)的出气口与所述尾气处理单元(5)连接，所述第一袋式除尘器(301)的出料口与所述脱酸器(303)连接。
5.根据权利要求3所述的气相法生产二氧化硅及金属氧化物的装置，其特征在于，所述回收单元(4)为第二袋式除尘器，所述第二袋式除尘器的进气口与所述脱酸器(303)以及所述干燥器(304)连接，所述第二袋式除尘器的出气口与所述尾气处理单元(5)连接，所述第二袋式除尘器的出料口与所述脱酸器(303)的连接。
6.根据权利要求1所述的气相法生产二氧化硅及金属氧化物的装置，其特征在于，所述原料预处理单元(1)包括气化器(101)、加热器(102)、空气加热器(103)、氢气加热器(104)以及喷射混合器(105)，所述气化器(101)、所述加热器(102)、所述喷射混合器(105)以及所述反应单元(2)依次通过管道连接，所述空气加热器(103)与所述喷射混合器(105)连接，所述氢气加热器(104)与所述反应单元(2)连接。
7.根据权利要求1所述的气相法生产二氧化硅及金属氧化物的装置，其特征在于，还包括余热回收单元(9)，所述余热回收单元(9)为两个且分别与所述反应单元(2)和所述分离脱酸干燥单元(3)连接。
8.根据权利要求5所述的气相法生产二氧化硅及金属氧化物的装置，其特征在于，所述尾气处理单元(5)包括氯化氢吸附机构(6)、尾气无害处理机构(7)以及负压风机(8)，所述氯化氢吸附机构(6)、所述尾气无害处理机构(7)以及所述负压风机(8)依次通过管道连接，所述第一袋式除尘器(301)和所述第二袋式除尘器的出气口均与所述氯化氢吸附机构(6)的进气口连接。
9.根据权利要求8所述的气相法生产二氧化硅及金属氧化物的装置，其特征在于，所述氯化氢吸附机构(6)包括氯化氢吸附器(601)以及第一循环泵(602)，所述第一循环泵(602)一端与所述氯化氢吸附器(601)下部连接，另一端与所述氯化氢吸附器(601)上部连接。
10.根据权利要求8所述的气相法生产二氧化硅及金属氧化物的装置，其特征在于，所述尾气无害处理机构(7)包括尾气无害塔(701)以及第二循环泵(702)，所述第二循环泵(702)一端与所述尾气无害塔(701)上部连接，另一端与所述尾气无害塔(701)下部连接。
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