專利名稱：疏水的焦化二氧化硅的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連續(xù)生產(chǎn)具有疏水性的焦化的細(xì)碎二氧化硅的方法，在該方法中，將產(chǎn)生的廢氣送至SiO2反應(yīng)火焰中。
EP-B-90揭示了一種將在細(xì)碎二氧化硅的疏水過程中產(chǎn)生的反應(yīng)廢氣送到二氧化硅反應(yīng)火焰下方的冷卻段中的方法，在反應(yīng)廢氣中，除了氯化氫以外，仍然含有適量的未反應(yīng)的二甲基二氯硅烷。因此，二甲基二氯硅烷用于吸收HCl的量被減至最低程度。
本發(fā)明的目的在于提供一種可減少環(huán)境污染的具有疏水性的焦化二氧化硅的生產(chǎn)方法。
本發(fā)明的目的是這樣來實現(xiàn)的，是利用有機鹵代硅烷，由硅鹵化合物來連續(xù)生產(chǎn)具有疏水性的焦化二氧化硅的方法，該方法包括將所有含有有機成份的廢氣送入到SiO2反應(yīng)燃燒爐上部的混合室中，并用SiO2反應(yīng)火焰將這些廢氣進(jìn)行燃燒。
用已知方法(參見DE-C-3115002及有關(guān)專利US4292290)，在除去煙霧以后，使用有機鹵代硅烷作為疏水劑，利用水蒸氣并使其通過一惰性氣體而使由硅鹵化合物生產(chǎn)的焦化二氧化硅具有疏水性。優(yōu)選的疏水過程是在逆流條件下進(jìn)行的。此外，最好還加入疏水助劑。
從由硅鹵化合物生產(chǎn)的焦化二氧化硅中除去的煙霧可被有效利用，例如可作為合適的過濾物質(zhì)。對疏水的二氧化硅來說，其可優(yōu)選地從下方送入一適當(dāng)?shù)念愃屏隙窢畹姆磻?yīng)容器中。該反應(yīng)容器優(yōu)選是絕熱的。利用其內(nèi)儲存的熱的二氧化硅將其加熱到所要求的溫度，用于進(jìn)行本發(fā)明的疏水過程。在達(dá)到所要求的填充程度后，該反應(yīng)容器中再加入以蒸氣形式存在的疏水劑、一適當(dāng)?shù)氖杷鷦?、水蒸氣及惰性氣體。優(yōu)選地，將這些物質(zhì)從反應(yīng)容器的靠下方的三分之一的位置處引入到反應(yīng)容器中。這些物質(zhì)在溫度為110～140℃，優(yōu)選為120～130℃下進(jìn)行計量供給，更優(yōu)選為125℃下進(jìn)行計量供給。優(yōu)選地，在計量供給期間，將疏水劑及任何疏水催化劑和/或水蒸氣用惰性氣體進(jìn)行稀釋。
當(dāng)在溫度為60～350℃，優(yōu)選為80～150℃條件下使用一疏水助劑時，二氧化硅的疏水過程可在溫度為200～800℃，時間為2～5分鐘，優(yōu)選為3～4分鐘的條件下來完成。
疏水劑可從已知的有機鹵代硅烷類中選擇，優(yōu)選為烷基氯水化合物，尤其優(yōu)選為二甲基二氯硅烷。
疏水助劑優(yōu)選為甲醇。
惰性氣體優(yōu)選為氮氣。
疏水助劑的使用，使焦化SiO2的疏水過程所消耗的能源比迄今為止常用方法所消耗的能源顯著降低。此外，甚至在二氧化硅生產(chǎn)率高的情況下，使二氧化硅具有好的疏水性。
在疏水作用容器中產(chǎn)生的廢氣被收集，并使其進(jìn)入SiO2燃燒爐上部的混合室中。在混合室中，與用于生產(chǎn)焦化SiO2的起始原料進(jìn)行混合，然后將混合物送入到生產(chǎn)焦化二氧化硅的燃燒爐中，并進(jìn)行燃燒。從質(zhì)量方面來說，如此方法生產(chǎn)的焦化二氧化硅與傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法生產(chǎn)的產(chǎn)品沒有什么不同，另一方面，被送回到燃燒爐的環(huán)狀狹縫中的廢氣中含有的焦化二氧化硅的質(zhì)量沒有達(dá)到傳統(tǒng)二氧化硅產(chǎn)品的質(zhì)量。
本發(fā)明中的廢氣可被循環(huán)的反應(yīng)燃燒爐的預(yù)混段，這樣可通過這一步驟減少環(huán)境的污染，同時沒有降低產(chǎn)品的質(zhì)量。
除這一點以外，生產(chǎn)的鹽酸沒有被有機硅烷和有機成份污染，所以可容易進(jìn)行下一步生產(chǎn)過程。
下面通過附圖來說明各個實施例，但本發(fā)明的生產(chǎn)方法并不僅限于這些實施例。
附圖簡要說明

圖1為本發(fā)明第一實施例生產(chǎn)疏水的焦化二氧化硅的流程。
圖2為本發(fā)明第一實施例生產(chǎn)疏水的焦化二氧化硅的流程。
圖3為本發(fā)明第三實施例生產(chǎn)疏水的焦化二氧化硅的流程。
如圖1所示的實施例，在燃燒室1中利用燃燒有機鹵代硅烷來生產(chǎn)二氧化硅。例如，可通過甲基二氯硅烷與空氣燃燒來進(jìn)行。過濾器F1/F2用于從焦化二氧化硅中除去含有鹽酸和氯的煙霧。二氧化硅通過一位于中間的料斗2進(jìn)入到反應(yīng)容器中，在下文中，該反應(yīng)容器可被認(rèn)為是疏水作用的容器(hydrophobicizationsilo)。在疏水作用的容器3中，二氧化硅的量可通過一填充程度傳感器4來感應(yīng)，該傳感器4可控制調(diào)節(jié)器5來保持需要的填充程度。在疏水作用的容器中的填充程度使用放射性(radioactive)填充程度傳感器來測量為佳。調(diào)節(jié)器5優(yōu)選為采用調(diào)節(jié)閥的形式。容器3靠下方的三分之一處，在溫度為110℃～140℃時，以蒸氣的形式采用計量供給方式進(jìn)行裝料。每一加入的蒸氣已被用熱的惰性氣體、疏水劑、疏水助劑、水蒸氣及再加入的惰性氣體進(jìn)行稀釋。
位于調(diào)節(jié)閥5上方的脈沖(pulses)惰性氣體6確保二氧化硅通過調(diào)節(jié)閥5流動。此外，這也保證相當(dāng)大量的氯化氫氣體或疏水劑進(jìn)入到移動床干燥器9中。
疏水二氧化硅從進(jìn)行疏水作用的容器3中出來后，通過一含有空氣壓縮機7的輸送管道及旋風(fēng)分離器8而進(jìn)入到移動床干燥器9中。在干燥器中的疏水二氧化硅是脫氧的。來自移動床干燥器9的廢氣與過量的來自疏水作用容器的混合物進(jìn)行結(jié)合，該混合物中含有惰性氣體、疏水劑、疏水助劑，并與疏水作用過程中產(chǎn)生的氯化氫及副產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)合，并且是利用空氣壓縮機14在燃燒爐的上方混合室中與用于生產(chǎn)焦化二氧化硅的反應(yīng)混合物進(jìn)行混合。利用滑閥13將來自疏水作用容器的一定量廢氣從疏水作用容器中放出，疏水作用容器中的壓力保持在0～30mbar。來自疏水作用容器3及移動床干燥器9的混合廢氣中的含碳化合物可在二氧化硅反應(yīng)火焰中定量地燃燒。
本發(fā)明的另一實施例如圖2所示。焦化二氧化硅的生產(chǎn)及使用疏水助劑的疏水過程可如圖1描述的過程進(jìn)行疏水二氧化硅可用空氣壓縮機7和旋風(fēng)分離器10從疏水作用容器3中輸送出，通過調(diào)節(jié)閥5進(jìn)入到流化床反應(yīng)器11中，反應(yīng)器中的疏水二氧化硅被從300℃加熱到350℃，然后通過包括有空氣壓縮機12和旋風(fēng)分離器8的輸送管道進(jìn)入到移動床干燥器9。流化床反應(yīng)器的使用使減少疏水助劑的量成為可能，其使用量為如圖1所示的實施例中疏水助劑的使用量的70%。如圖1所描述的，來自疏水作用容器的廢氣與來自移動床干燥器的廢氣一起加入到燃燒爐預(yù)混段與用于生產(chǎn)二氧化硅的反應(yīng)混合物混合，并在反應(yīng)火焰中定量地燃燒。疏水的SiO2通過移動床干燥器在容器中進(jìn)行均勻化。
本發(fā)明的下一個實施例如圖3所示，在該實施例中，將疏水作用容器和流化床反應(yīng)器形成一個單獨的反應(yīng)器，在燃燒室1中，利用傳統(tǒng)方法，通過燃燒有機鹵代硅烷來生產(chǎn)二氧化硅。過濾器F1/F2用于分離含有氯化氫和氯的煙霧。將第一步生產(chǎn)的焦化二氧化硅送入到緩沖容器(buffervessel)17中，然后通過空氣壓縮機7及旋風(fēng)分離器18進(jìn)入到反應(yīng)器15中。反應(yīng)器15上部的擴(kuò)張部分外部的溫度優(yōu)選為被加熱到80～120℃。該反應(yīng)器安裝有填充程度傳感器4，其可控制反應(yīng)器出口處的調(diào)節(jié)器5。此外，反應(yīng)器的上部安裝有用于流化二氧化硅的裝置16。攪拌器特別適合該目的。在反應(yīng)器15的頂端1/2處的靠下位置，在約125℃溫度下，惰性氣體和疏水助劑混合物被定量供給。反應(yīng)器的靠下端的壁的溫度被加熱到350℃，在至少一個注入口處，水蒸氣、惰性氣體的混合物以及疏水劑和惰性氣體的混合物以氣體的形式被注入。此外，優(yōu)選地，脈沖的氮氣通過脈沖調(diào)節(jié)閥被定量供給。疏水的焦化二氧化硅利用通過空氣壓縮機12和旋風(fēng)分離器8的管道進(jìn)入到干燥器中，在干燥器中進(jìn)行脫氧后輸送到容器中進(jìn)行均化。該調(diào)節(jié)器盡量開到需要的程度以維持SiO2上方的氣壓稍低于空氣壓縮機7的鼓風(fēng)壓力，利用調(diào)節(jié)器13將來自反應(yīng)器的廢氣與來自干燥器9中的廢氣進(jìn)行結(jié)合，通過空氣壓縮機14，將它們送入到SiO2燃燒爐上方混合室中。例如調(diào)節(jié)器13可采用手動的滑閥。
實施例1參照圖1的設(shè)備，將甲基三氯硅烷和氫以108kg/h的速率在反應(yīng)火焰中進(jìn)行燃燒，將SiO2以43kg/h的量送入到絕熱的疏水作用容器中。
該疏水作用容器的上部分溫度為137℃，中間部分溫度為109～110℃，通過手動滑閥13保持其內(nèi)部壓力為+13和+29mbar，疏水作用容器內(nèi)部裝有4.5kg/h的二甲基二氯硅烷(用0.8m3/h的氮氣進(jìn)行稀釋)，3.3kg/h的甲醇(用0.8m3/h的氮氣進(jìn)行稀釋)及1.5～2kg/h的水(用1m3/h的氮氣進(jìn)行稀釋)(每種物質(zhì)均在125℃下以蒸氣形式存在)，其裝料量通過獨立的輸送管道計量供給。
在疏水作用容器上部以1m3/h的速度加入氮氣。通過疏水作用容器底端的裝料程度調(diào)節(jié)閥，脈沖氮氣以3m3/h速率輸入其中。在240～280℃溫度及-4.5mbar的壓力下，疏水的SiO2通過移動床干燥器。來自干燥器及疏水作用容器的138m3/h的廢氣被送入到反應(yīng)燃燒爐的預(yù)混段，并在SiO2反應(yīng)火焰中進(jìn)行燃燒。由此得到的表面疏水的二氧化硅具有如下性能BET表面積165m2/gpH4.1含碳量1.03%比較例1表面疏水的二氧化硅的制備方法如實施例1所示，與實施例1不同之處在于收集的廢氣沒有被送入到SiO2燃燒爐的上部混合室中，而是送入到燃燒爐的狹縫中，以便到達(dá)反應(yīng)火焰處。
由此得到的表面疏水的SiO2具有如下性能
BET表面積171m2/gpH4.2含碳量1.21%比較例2表面疏水的二氧化硅的制備方法如實施例1中描述的方法，不同之處在于廢氣沒有被送回到燃燒爐的反應(yīng)火焰處。
由此得到的表面疏水的SiO2具有如下性能BET表面積168m2/gpH4.2含碳量1.23%實施例2參照如圖2所示的設(shè)備，反應(yīng)火焰中，108kg/h的甲基三氯硅烷和氫被燃燒，將43kg/h的SiO2送入到絕熱的疏水作用容器3中。
疏水作用容器的上部分溫度為128～130℃、中間部分的溫度為103～108℃、其內(nèi)部壓力保持在+3和+32mbar，將4.8kg/h的二甲基二氯硅烷(用0.8m3/h的氮氣稀釋)，1.0kg/h的甲醇(用0.8m3/h的氮氣稀釋)，1.5-1.8kg/h的水(用1m3/h的氮氣稀釋)(每種物料在125℃以氣體形式存在)的物料，通過獨立的管道以計量供給方式進(jìn)行供給。在疏水作用容器上方，加入1m3/h的氮氣。通過調(diào)節(jié)閥5將4m3/h的脈沖氮氣引入到疏水作用容器中。在疏水作用容器的下游通過流化床反應(yīng)器11(反應(yīng)器11中已另外通入5m3/h的氮氣)的SiO2，被送入到溫度為305～348℃的反應(yīng)器11中。流化床反應(yīng)器中的壓力最好為-1mbar。在流化床反應(yīng)器的下游，疏水SiO2在290～300℃的條件下通過干燥器。來自干燥器、流化床反應(yīng)器及疏水作用容器的結(jié)合的廢氣以145m3/h的速率被送入到SiO2反應(yīng)燃燒爐的預(yù)混段，并與用于SiO2的起始原料進(jìn)行混合。
由此得到的表面疏水的SiO2具有如下性能BET表面積173m2/gpH4.2含碳量1.05%比較例3表面疏水的SiO2的制備方法如實施例2中描述的方法，不同之處在于收集的廢氣沒有被送入到SiO2燃燒爐的預(yù)混段，而是被送入到燃燒爐的環(huán)形狹縫中以到達(dá)反應(yīng)火焰處。
由此得到的表面疏水的SiO2具有如下性能BET表面積169m2/gpH4.1含碳量1.01%
比較例4表面疏水的二氧化硅制備方法如實施例2中描述的方法，不同之處在于廢氣沒有被送回到燃燒爐反應(yīng)火焰中。
由此得到的表面疏水的SiO2具有如下性能BET表面積176m2/gpH4.2含碳量1.07%實施例3來自實施例1.2及比較例1-4的表面疏水的SiO2樣品稠化性能可通過存在于液態(tài)聚酯樹脂中的這些樣品的單獨的稠化性能的比較來確定。在該實驗中，每種SiO2樣品8g被分散到192g的聚酯樹脂中(由BASF.Luphwigshafen提供的Ludopal P6)。利用實驗室溶解器(Pendraulik)，以2800rpm的速度進(jìn)行分散5分鐘。4%的細(xì)碎二氧化硅/聚酯分散液的增稠作用用與DIN 53019相符合的設(shè)備進(jìn)行測定。
可得到測得的粘度實施例14150mPas比例例13100mPas比較例24050mPas實施例24300mPas比較例33200mPas
比較例44450mPas
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)生產(chǎn)疏水的焦化二氧化硅的方法，在該方法中，利用有機鹵代硅烷，由硅鹵化合物來連續(xù)生產(chǎn)疏水的焦化二氧化硅，該方法包括將所有含有有機成份的廢氣送入到SiO2反應(yīng)燃燒爐上部的混合室中，并在SiO2反應(yīng)火焰處將這些廢氣進(jìn)行燃燒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種連續(xù)生產(chǎn)疏水的焦化的細(xì)碎二氧化硅的方法。在該方法中，是將產(chǎn)生的廢氣送回到SiO
文檔編號C09C1/30GK1087601SQ9311877
公開日1994年6月8日 申請日期1993年10月27日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月3日
發(fā)明者厄恩斯特·穆爾霍弗, 岡特·克拉特爾, 彼得·謝爾米 申請人:瓦克化學(xué)有限公司