Патент на изобретение №2314254
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА ДИОКСИДА КРЕМНИЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано для получения высокодисперсного порошка диоксида кремния. Способ получения высокодисперсного порошка диоксида кремния включает генерацию газовой плазмы, введение в поток газовой плазмы смеси паров тетрахлорида кремния и кислородсодержащего газа и последующее окисление кислородом или кислородсодержащим газом при температуре 1000÷2100°С, при соотношении молярных расходов тетрахлорида кремния и кислорода от 1,0 до 3,0. Изобретение позволяет обеспечить повышение качества продукта. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.
Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано для упрощения процесса получения высокодисперсного порошка диоксида кремния и повышения его качества. Из уровня техники известен способ получения дисперсных частиц диоксида кремния, в котором производят смешение летучего кремнийсодержащего компонента – тетрахлорида кремния (SiCl4) с водородообразующим газом (например, H2, CH4) и кислородсодержащим газом, подачу этой смеси в реактор, разложение летучего кремнийсодержащего компонента и окисление продуктов разложения (US 6352679, С 01 В 33/12, 2002). При этом в пламени реактора при температуре от 1000°С до 2100°С, поддерживаемой за счет энергии экзотермических реакций, происходит разложение SiCl4 и окисление продуктов разложения с образованием диоксида кремния – SiO2, а также соляной кислоты – HCl и влаги – Н2О, наличие которых в продуктах реакции снижет качество диоксида кремния, усложняет процесс его получения и аппаратурное оборудование. Изобретение направлено на упрощение процесса получения и повышение качества высокодисперсного порошка диоксида кремния. Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что способ получения высокодисперсного порошка диоксида кремния, согласно изобретению, включает генерацию газовой плазмы, введение в поток газовой плазмы тетрахлорида кремния и последующее окисление кислородом или кислородсодержащим газом при температуре 1000÷2100°С и при соотношении молярных расходов тетрахлорида кремния и кислорода от 1,0 до 3,0. При этом в качестве плазмообразующего газа используют кислород или кислородсодержащий газ. Кроме того, тетрахлорид кремния вводят в поток газовой плазмы в виде тонкораспыленной жидкости или в виде смеси паров тетрахлорида кремния и кислородсодержащего газа. Заявленный технический результат достигается за счет того, что диоксид кремния образуется в процессе окисления тетрахлорида кремния в высокотемпературном кислородосодержащем плазменном потоке по реакции: SiCl4+O2=SiO2+2Сl2. При этом в продуктах реакции отсутствуют побочные компоненты (например, соляная кислота или влага), а введение тетрахлорида кремния в поток газовой плазмы в виде паров в смеси с кислородсодержащим газом обеспечивает высокую скорость процесса, что способствует формированию частиц высокодисперсного порошка диоксида кремния с малыми размерами и равномерным гранулометрическим составом. На чертеже представлена технологическая схема устройства для реализации заявленного способа. Устройство содержит последовательно включенные плазмотрон 1 с патрубком 2 для ввода плазмообразующего газа, плазмохимический реактор 3 с патрубком 4 для ввода тетрахлорида кремния, закалочную камеру 5, теплообменник 6 и блок осаждения, содержащий циклон 7 и тканевый фильтр 8. Способ получения высокодисперсного порошка диоксида кремния реализуется следующим образом. В плазмотроне 1 плазмообразующий газ (преимущественно кислород или воздух, или, например, азот) нагревают до плазменного состояния. Поток плазмы из плазмотрона с температурой 1000÷2100°С поступает в плазмохимический реактор 3, куда по патрубку 4 подают тетрахлорид кремния, предпочтительно, в виде смеси паров тетрахлорида кремния и кислородсодержащего газа при температуре 60÷100°С. В плазмохимическом реакторе происходит окисление тетрахлорида кремния с образованием диоксида кремния и хлора. Продукты реакции охлаждают в закалочной камере 5 и в теплообменнике 6 и в виде пылегазового потока направляю в блок осаждения: циклон 7 и тканевый фильтр 8. Уловленные в тканевом фильтре 8 частицы диоксида титана возвращаются в циклон 7, а газовая фаза по патрубку 10 направляется на регенерацию для технологических нужд, готовый продукт – частицы высокодисперсного порошка диоксида титана отводят из циклона 7 по патрубку 9. В таблице приведены режимные параметры примеров процесса реализации заявленного способа и основной показатель качества целевого продукта – удельная поверхность частиц диоксида кремния, которая определялась по методу БЕТ.
Формула изобретения
1. Способ получения высокодисперсного порошка диоксида кремния, включающий генерацию газовой плазмы, введение в поток газовой плазмы тетрахлорида кремния в виде смеси паров тетрахлорида кремния и кислородсодержащего газа и последующее окисление кислородом или кислородсодержащим газом при температуре 1000÷2100°С и при соотношении молярных расходов тетрахлорида кремния и кислорода от 1,0 до 3,0. 2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что в качестве плазмообразующего газа используют кислород или кислородсодержащий газ. 3. Способ по п.1, характеризующийся тем, что в качестве плазмообразующего газа используют азот.
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
