孟慶曦，周君立，王 勇，孫 潔，解清杰

(1．鎮(zhèn)江江南化工有限公司，江蘇鎮(zhèn)江 202013;2．江蘇大學(xué)環(huán)境與安全工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江 202013)

在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展過程中，有機(jī)硅材料由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，兼?zhèn)淞藷o機(jī)材料與有機(jī)材料的性能［1］，普遍應(yīng)用遍及航天、航空、冶金、化工、乃至人們醫(yī)療保健、日常生活等各個領(lǐng)域，生產(chǎn)有機(jī)硅單體的主要原材料是硅塊、甲醇和氯化氫，其中氯化氫原料主要通過恒沸酸環(huán)路水解工藝制取生成，但該工藝解吸所得的氯化氫氣流中常含有一定量的硅氧烷，其在酸性介質(zhì)中很不穩(wěn)定，羥基之間易發(fā)生縮合反應(yīng)，后期隨著聚硅氧烷的摩爾質(zhì)量和黏度不斷增大進(jìn)而產(chǎn)生粘壁現(xiàn)象，這些聚硅氧烷常以直徑小于1微米的霧滴形式存在，不斷積累能使得管道設(shè)備發(fā)生堵塞，從而使得開車周期縮短。嚴(yán)重影響氯化氫的品質(zhì)以及水解的后部工藝生產(chǎn)［2］。此外，氯化氫氣流中硅氧烷的存在對設(shè)備維護(hù)和車間安全也會產(chǎn)生極大的危害。因此，氯化氫氣體中硅氧烷霧滴的吸附去除，對有機(jī)硅企業(yè)的安全穩(wěn)定生產(chǎn)和工業(yè)經(jīng)濟(jì)的健康穩(wěn)定發(fā)展具有非常重要的意義。

1 裝置介紹

如圖1所示:該新型硅氧烷霧滴吸附凈化裝置基于可控性較好的斜置布除霧技術(shù)和改性樹脂吸附技術(shù)。所用的斜置布與吸附樹脂均通過改性制成，可在保證不吸附氯化氫氣體的前提下，對硅氧烷霧滴進(jìn)行吸附。裝置工作時，氯化氫氣流首先以一定的流速經(jīng)進(jìn)氣口通入裝置高負(fù)荷區(qū)，通過初級除霧斜置布時可去除直徑較大的硅氧烷霧滴，對于已使用的過濾效果不佳的除霧斜置布，可通過初級斜置布更換口來實現(xiàn)更換，相鄰斜置布之間的間距為0．5～1 mm。之后氣流進(jìn)入填充度為90%～96%的高負(fù)荷改性樹脂磚區(qū)域，高負(fù)荷改性樹脂顆粒粒徑為5～10 mm，導(dǎo)軌支撐板對氯化氫氣流實現(xiàn)交叉導(dǎo)流作用，氣體導(dǎo)流可促進(jìn)硅氧烷霧滴的聚合，可進(jìn)一步提升直徑較小的硅氧烷霧滴的吸附率。之后氣流進(jìn)入低負(fù)荷區(qū)，先后經(jīng)過次級除霧斜置布與低負(fù)荷改性樹脂磚區(qū)域，低負(fù)荷改性樹脂磚區(qū)域的填充度亦為90% ～96%，低負(fù)荷改性樹脂顆粒粒徑為3～5 mm，可實現(xiàn)直徑數(shù)量級更小的硅氧烷液滴的去除。當(dāng)高、低負(fù)荷改性樹脂磚的處理效果不佳時，抽屜式結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)改性樹脂磚的更換，便于后續(xù)清理，氯化氫氣流通過低負(fù)荷區(qū)吸附凈化達(dá)標(biāo)處理后，由出氣口排出。裝置能高效處理有機(jī)硅企業(yè)生產(chǎn)過程中的氯化氫氣流中硅氧烷霧滴，吸附能力強(qiáng)，效率高，可控性好，處理過程廉價、安全、穩(wěn)定且操作簡單。如圖2所示，該新型硅氧烷霧滴吸附凈化裝置包括酸氣導(dǎo)流系統(tǒng)、斜置布除霧系統(tǒng)與改性樹脂磚膠復(fù)合吸附系統(tǒng);裝置具體結(jié)構(gòu)包括進(jìn)氣口1、除霧斜置布2、初級斜置布更換口3、高負(fù)荷改性樹脂磚4、導(dǎo)軌5、改性樹脂磚抽屜外殼6、導(dǎo)軌支撐板7、支撐架8、次級斜置布更換口9、低負(fù)荷改性樹脂磚10、出氣口11和箱體支架12。

(1)在酸氣導(dǎo)流系統(tǒng)中，最前端設(shè)進(jìn)氣口，進(jìn)氣口后端為錐形敞口區(qū)，敞口區(qū)末端為初級斜置布，中間段初級和次級處理部分均設(shè)有導(dǎo)軌支撐板，導(dǎo)軌支撐板完全橫跨裝置內(nèi)部，并接觸裝置側(cè)壁，可支撐改性樹脂磚，并設(shè)有凹形導(dǎo)軌可使改性樹脂磚在裝置內(nèi)部實現(xiàn)推拉作用;另導(dǎo)軌支撐板的間歇分布形式可實現(xiàn)攔截與引導(dǎo)氣流，使得氣流在裝置內(nèi)呈交叉流向，最終由末端出氣口排除，得到純度更高的氯化氫氣體。

(2)在斜置布除霧系統(tǒng)中，最前端為初級除霧斜置布，初級除霧斜置布設(shè)置的目的在于對高負(fù)荷的硅氧烷霧滴進(jìn)行初步吸附去除，次級除霧斜置布設(shè)于高、低負(fù)荷改性樹脂之間，所有的除濕除塵斜置布頂端均設(shè)有斜置布更換口。斜置安裝的除霧布表面粗糙，可截留氯化氫氣流中的直徑大于0．5μm的硅氧烷霧滴，同時，該布具有較好的纖維性，斜置布的制作方法在于通過利用20%的鹽酸溶液對其進(jìn)行4 h的浸泡，取出后放入80℃的烘箱中干烘8 h，此法可保證氯化氫氣體不被斜置布所吸附，從而僅對雜質(zhì)進(jìn)行吸附去除。

(3)在改性樹脂磚膠復(fù)合吸附系統(tǒng)中，高負(fù)荷改性樹脂處理部分設(shè)于初級斜置布之后，四塊高負(fù)荷改性樹脂磚上下依次整齊排列嵌入，為抽屜式結(jié)構(gòu)，位于裝置外面的部分為抽屜外殼，處在裝置內(nèi)部的為改性樹脂磚，大孔有機(jī)樹脂在微波功率為150W下，輻射2 min后實現(xiàn)表面結(jié)構(gòu)改性，提升孔隙率，之后利用20%的鹽酸溶液對其進(jìn)行4 h的浸泡，取出后放入烘箱中，在80℃環(huán)境下干烘8 h，實現(xiàn)化學(xué)改性，可保證氯化氫氣體不被改性樹脂所吸附，最后，改性樹脂通過擠壓磚膠制成，用于高效吸附高濃度氯化氫氣流中的硅氧烷雜質(zhì)。高負(fù)荷改性樹脂磚由粒徑為5～10 mm的球狀改性樹脂顆粒磚膠而成，球狀改性樹脂顆粒填充度介于90%～96%之間，導(dǎo)軌支撐板對改性樹脂磚提供支撐作用，同時改性樹脂磚亦可通過導(dǎo)軌實現(xiàn)推拉作用，用于安裝與更換，初級除濕除塵高負(fù)荷區(qū)域的右下方設(shè)有一支撐架，支撐架為一塊位于裝置底部的突出短板，不與裝置側(cè)壁接觸;次級除濕除塵部分中的低負(fù)荷改性樹脂磚左下方亦設(shè)有支撐架，支撐架為一底部凸起短板，其并未橫跨裝置底部，不與裝置側(cè)壁接觸，裝置整體均通過箱體支架來實現(xiàn)與地面的固定。

圖1 基于斜置布－改性樹脂磚膠復(fù)合法的硅氧烷霧滴吸附凈化裝置結(jié)構(gòu)框圖

圖2 基于斜置布－改性樹脂磚膠復(fù)合法的硅氧烷霧滴吸附凈化流程框圖

2 結(jié)語

本文介紹的基于斜置布－改性樹脂磚膠復(fù)合法的硅氧烷霧滴吸附凈化裝置，在現(xiàn)有氣液吸附分離設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行突破，將斜置布－改性樹脂磚膠復(fù)合法運(yùn)用于氯化氫氣體的除霧除雜領(lǐng)域，針對目前有機(jī)硅企業(yè)生產(chǎn)解吸所得的氯化氫原料中含有硅氧烷雜質(zhì)的行業(yè)短板，該裝置可有效解決企業(yè)因該技術(shù)短板而造成的產(chǎn)品質(zhì)量下降、管線設(shè)備堵塞、開車時間短等問題。改變我國有機(jī)硅生產(chǎn)等行業(yè)傳統(tǒng)恒沸酸水解技術(shù)在經(jīng)濟(jì)上存在處理能耗高、周期長及氯化氫品質(zhì)不穩(wěn)定等問題。提供一種能夠吸附凈化直徑小至1μm的硅氧烷霧滴的一體化氣液分離裝置，使得經(jīng)過處理后的氯化氫氣體能夠達(dá)到嚴(yán)格的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并滿足相關(guān)企業(yè)生產(chǎn)需求。