30吨/d高孔容二氧化硅碳化法生产

 一、概括

目前，工业上生产二氧化硅的方法有气相法和沉淀法。气相法二氧化硅产 品具有粒径小、纯度高、孔隙率大(大于 90%)、比表面积大(100-400m2/g)等 特点，由于需要在高温下(1000-2000oC)反应合成二氧化硅，能耗高并且对 设备要求严格，所需设备投入大，生产成本高。沉淀法以硫酸和水玻璃为原料 制备二氧化硅，生产成本低，产品性能也相对较差。市场上的二氧化硅最大孔 容为 2.0cm3/g-3.0cm3/g,而采用溶胶-凝胶法并通过表面改性处理可以获得孔体 积更大的二氧化硅。但是，溶胶-凝胶法通常以有机硅酸酯为原料，所需的水解和表面改性处理时间长，造成生产效率低、成本较高的问题，并且获得的 产品为疏水性二氧化硅，从而限制了产品的应用范围，也有用水玻璃为硅源的 溶胶凝胶制备技术，但是所得产品性能不如有机硅酸酯。

碳化法是用 CO2 替代其他无机酸制备二氧化硅的方法，该方法不仅可以实现CO2的固定和资源化利用，减少其他无机酸的消耗，同时还可以回收副产物碳酸钠，而碳酸钠又是生产水玻璃所需的原料，故该方法具有循环经济的意义。考虑到碳化法的优点以及高附加值大孔容二氧化硅的重要应用，本项目以水玻璃为原料，在无任何表活性剂或扩孔剂使用的条件下，采用超/亚临界碳化法制备高孔容二氧化硅。

    设计技术来源主要包括以厦门大学为专利权人的在申报和授权的国家、国际发明专利：1）一种以水玻璃为原料制备二氧化硅的装置及其方法（ZL 201310019808X, 2014,12, 24授权）；2）一种加压碳化反应的装置及其方法（CN201510288005.3, 2015,08,12公开；PCT/CN2015/094407）。

二、装置规模

    二氧化硅产能30t/d，副产NaHCO3 24t/d (部分或可全部转化为Na2CO3)。消耗模数为3.5的水玻璃39t/d (1.2万t/a)，消耗二氧化碳12.6t/d，反应消耗水2.5t/d。蒸发回收水约840t/d。

三、原料、产品、相关化学品概述

物料 水玻璃 CO2 H2O NaHCO3/Na2CO3 SiO2

性质 模数3.5 20bar, -10oC, 液 液体 固体 孔容2.0-4.0 mL/g

高孔容二氧化硅材料由其优良的性能在涂料消光剂、催化剂载体、吸附、绝热材料等领域具有广泛的应用。本设计采用连续加压碳化法生产二氧化硅，它是一种绿色化工工艺。

30吨/d高孔容二氧化硅碳化法生产项目可代替目前传统硫酸法（有硫酸钠排放等问题），具有较好的市场价值及社会意义（二氧化碳的综合利用，避免硫酸钠排放，水的循环利用）。