陳霞

(山東瑞陽硅業(yè)科技有限公司，山東泰安 271200)

影響氣相法白炭黑質(zhì)量的因素及處理措施

陳霞

(山東瑞陽硅業(yè)科技有限公司，山東泰安 271200)

論述了利用600 t履帶吊車采用高空平移法吊裝300 t重吊件吊裝過程中的安全性問題，指出吊裝過程中的每個細(xì)節(jié)都需要進(jìn)行仔細(xì)考慮和科學(xué)的論證。

氣相法白炭黑;二氧化硅;質(zhì)量;改進(jìn)措施

氣相法白炭黑即氣相法二氧化硅，其化學(xué)式為SiO2·nH2O，是由鹵硅烷在氫氧焰中高溫水解而得到的一種極其微細(xì)的納米級無定形二氧化硅，具有很高的表面活性。廣泛應(yīng)用于高分子復(fù)合材料、硅橡膠、涂料、電子封裝材料、膠體蓄電池、陶瓷、塑料、玻璃鋼、密封劑、造紙、食品等行業(yè)，可起到補(bǔ)強(qiáng)、增稠、觸變、消光等作用。

氣相法白炭黑工藝主要用于有機(jī)硅生產(chǎn)中的副產(chǎn)物和多晶硅生產(chǎn)中的副產(chǎn)物的環(huán)保處理;但因國內(nèi)氣相法白炭黑起步較晚，生產(chǎn)工藝不夠成熟，生產(chǎn)過程中還存在很多問題，致使整條多晶硅生產(chǎn)線不能完全無害化循環(huán)生產(chǎn)。本文簡要介紹氣相法白炭黑生產(chǎn)的影響因素，并根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗提出其處理措施，以期提高產(chǎn)品質(zhì)量，延長生產(chǎn)周期。

1 氣相法白炭黑的生產(chǎn)工藝

氣相法白炭黑的反應(yīng)原理如下：

作為多晶硅生產(chǎn)企業(yè)，采用副產(chǎn)品四氯化硅作為白炭黑生產(chǎn)的原料，原理為(1)式。生產(chǎn)工藝流程為：預(yù)熱至100～110℃的凈化空氣與加熱后的四氯化硅蒸氣被輸送至燃燒器，與氫氣均勻混合，氫氣在空氣中燃燒，四氯化硅發(fā)生高溫水解反應(yīng)，生成納米二氧化硅顆粒、水蒸氣和氯化氫等物質(zhì)的氣固混合物，再徹底進(jìn)行高溫水解反應(yīng)，產(chǎn)生的氣固混合物進(jìn)入聚集器進(jìn)行自然冷卻，并不斷碰撞長大成7～20 μm的粒子;然后進(jìn)入旋風(fēng)分離器進(jìn)行氣固分離。固相送入脫酸爐進(jìn)行高溫脫酸，脫酸后成為合格的氣相法白炭黑產(chǎn)品，輸送至料倉進(jìn)行真空包裝、碼垛、出庫銷售。

2 氣相法白炭黑生產(chǎn)中存在的問題

國內(nèi)氣相法白炭黑生產(chǎn)中目前存在最大的問題為生產(chǎn)周期短，比表面積均勻性差。此外還普遍存在著原料質(zhì)量不穩(wěn)定、系統(tǒng)管線設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、輸送管線易堵塞、脫酸配件損壞率高等現(xiàn)象。現(xiàn)就這些現(xiàn)象進(jìn)行以下分析。

2.1 生產(chǎn)周期短

大多數(shù)國內(nèi)企業(yè)采用的生產(chǎn)方式會直接導(dǎo)致尾氣系統(tǒng)頻繁堵塞，10～14 d即停車處理，嚴(yán)重縮短了生產(chǎn)周期。為解決此問題，我國部分企業(yè)參照國外的布袋除塵方案，將含塵尾氣由布袋過濾后，濾渣返回系統(tǒng)繼續(xù)回收分離，濾掉粉塵的尾氣送往尾氣處理工序進(jìn)行吸收處理。目前我公司使用的脈沖袋式除塵機(jī)組效果尚佳，生產(chǎn)周期可延長到60 d左右。

2.2 比表面積均勻性差

目前國內(nèi)氣相法白炭黑產(chǎn)品比表面積能夠很好的控制在國標(biāo)要求范圍內(nèi)，但與日本、韓國進(jìn)口產(chǎn)品相比，比表面積均勻性稍差，用國產(chǎn)白炭黑制作的高溫硅橡膠透明度稍差，拉伸率偏低，其他物理性質(zhì)基本符合要求。

2.3 原料質(zhì)量不穩(wěn)定

因白炭黑生產(chǎn)基本以有機(jī)硅、多晶硅的副產(chǎn)物為原料，該原料的純度等指標(biāo)較低，使得工藝參數(shù)調(diào)整頻繁，而且嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。此外空氣、氫氣露點、純度不合格也會導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)。

2.4 系統(tǒng)設(shè)備管線腐蝕嚴(yán)重

因生產(chǎn)周期短，系統(tǒng)經(jīng)常性開停車，開停車過程中，系統(tǒng)溫度低，白炭黑吸潮，產(chǎn)生大量凝酸附著設(shè)備管壁，致使系統(tǒng)腐蝕嚴(yán)重。

3 氣相法白炭黑生產(chǎn)的改進(jìn)方案

3.1 增設(shè)布袋除塵器，延長生產(chǎn)周期

國外生產(chǎn)廠家一般采用袋式除塵設(shè)施除掉工藝尾氣中的粉塵，國內(nèi)廣州吉必盛等幾家已采用該技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)周期調(diào)整。目前我公司用的袋式除塵設(shè)施完全正常，達(dá)到了設(shè)計使用效果。

3.2 提高原材料質(zhì)量，確保系統(tǒng)穩(wěn)定

通過調(diào)整間歇塔的塔釜溫度，提高四氯化硅的產(chǎn)品質(zhì)量，同時做好空氣、氫氣露點檢測，避免出現(xiàn)四氯化硅在空氣中提前水解，致使燃燒器堵塞，損壞設(shè)備，影響系統(tǒng)。

3.3 改進(jìn)開停車程序，改善保溫效果，避免系統(tǒng)腐蝕

為確保系統(tǒng)開停車過程中凝酸對系統(tǒng)的腐蝕，應(yīng)盡量減少開停車次數(shù)，同時將開停車操作時間盡量延長，增加電加熱、電伴熱和保溫等措施，降低系統(tǒng)溫度變化梯度，并將停料、系統(tǒng)空燒趕氣、熱氣吹掃和冷氣降溫工作逐步檢測進(jìn)行，可達(dá)到產(chǎn)品金屬雜質(zhì)含量明顯下降的效果。

3.4 尋找優(yōu)質(zhì)設(shè)備配件，延長使用壽命

脫酸爐系統(tǒng)電加熱管系石英玻璃，若改進(jìn)為316L，則系統(tǒng)更換加熱管的頻率將大大降低，產(chǎn)品成本也將下降。但因316L耐腐蝕性及高溫耐氧化性稍差，該材質(zhì)是否可用尚需論證、試驗。

4 結(jié)論

①延長裝置的運行周期，必須引入布袋除塵裝置，布袋除塵裝置的材質(zhì)、運行程序還需不斷改進(jìn);②為確保產(chǎn)品質(zhì)量，原材料和公用工程必須保證各項指標(biāo)合格;③調(diào)整工藝參數(shù)，確保白炭黑質(zhì)量穩(wěn)定，比表面積均勻;④盡量減少開停車，改善系統(tǒng)的開停車環(huán)境，保證裝置管線的使用壽命;⑤研究、改進(jìn)裝置各設(shè)備、配件材質(zhì)和質(zhì)量。氣相法白炭黑的生產(chǎn)還存在很多亟待解決的問題，系統(tǒng)工藝還需不斷改進(jìn)，氣相法白炭黑起步晚，還需做很多工作。

TQ127.2

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1003-3467(2010)20-0037-02

2010-08-21

陳 霞(1983-)，女，助理工程師，從事化工工藝研究工作，電話：13275388985。