本實(shí)用新型涉及化工領(lǐng)域，具體涉及一種制備硅氧化合物的制造設(shè)備。

背景技術(shù)：

SiO是用作制備光學(xué)玻璃、半導(dǎo)體材料以及鋰離子電池負(fù)極材料的重要原料。

由于SiO的生產(chǎn)條件苛刻，其產(chǎn)量不能滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。目前公開(kāi)的生產(chǎn)方式一般是在真空和高溫條件下使Si和SiO2反應(yīng)產(chǎn)生SiO氣體，并使SiO低溫凝結(jié)。

目前工業(yè)上SiO的生產(chǎn)設(shè)備是將反應(yīng)室和收集室均設(shè)于真空筒內(nèi)，在反應(yīng)室與真空筒之間的空腔中放置電熱絲，這種設(shè)備不能有效增加反應(yīng)室尺寸，導(dǎo)致產(chǎn)品產(chǎn)量較低，還也會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品各方向上的材料組成均一性較差。由于發(fā)熱器件處于真空筒中，無(wú)法采用燃燒加熱，從而能源消耗較大；由于反應(yīng)室和收集室都設(shè)于真空筒內(nèi)，取出收集室中的SiO需冷卻整個(gè)設(shè)備，無(wú)法實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，極大的造成了能源的浪費(fèi)。

因此，現(xiàn)有工業(yè)生產(chǎn)SiO的生產(chǎn)設(shè)備無(wú)法很好的進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)SiO。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種制備硅氧化合物的制造設(shè)備，能夠機(jī)械化、自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)硅氧化合物的工業(yè)化制備。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種硅氧化合物的制造設(shè)備，所述制造設(shè)備包括加熱爐和豎向放置的至少一個(gè)罐體，所述罐體頂端設(shè)有開(kāi)口，所述罐體內(nèi)裝有原料并設(shè)置于加熱爐內(nèi)，在所述加熱爐和所述開(kāi)口之間的罐體上設(shè)有收集器和抽真空接口。

其中，在所述加熱爐和所述開(kāi)口之間的罐體上還設(shè)有冷卻裝置。

其中，所述冷卻裝置為冷卻套，所述冷卻套套設(shè)在所述罐體上，通過(guò)冷卻介質(zhì)循環(huán)冷卻。

其中，所述罐體底端至少部分位于所述加熱爐之外，且所述罐體底端上設(shè)有排渣口。

其中，所述加熱爐為電加熱爐或燃燒加熱爐。

其中，所述收集器為至少一端開(kāi)口的筒狀結(jié)構(gòu)。

其中，所述收集器為兩端尺寸不一樣的筒狀結(jié)構(gòu)，其中，所述收集器朝向開(kāi)口的一端尺寸小于另一端。

其中，所述罐體上還設(shè)置有用于打開(kāi)或關(guān)閉所述開(kāi)口的罐蓋。

本實(shí)用新型的有益效果是：區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本實(shí)用新型硅氧化合物的制造設(shè)備包括加熱爐和豎向放置的罐體，罐體頂端設(shè)有開(kāi)口，罐體的底部裝有原料并設(shè)置于加入爐內(nèi)，在加熱爐和開(kāi)口之間的罐體上設(shè)有收集器和抽真空接口。通過(guò)本實(shí)用新型的制造設(shè)備，可有效解決原料填裝問(wèn)題，增加裝料量并增加熱能利用率。并且基于制造設(shè)備采用豎罐設(shè)計(jì)，更有利于設(shè)備實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，自動(dòng)化，從而更好的滿(mǎn)足硅氧化合物的工業(yè)化生產(chǎn)和保證產(chǎn)品品質(zhì)。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型第一實(shí)施例提供的一種硅氧化合物的制造設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型第二實(shí)施例提供的一種硅氧化合物的制造設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型第三實(shí)施例提供的一種硅氧化合物的制造設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是一種制備硅氧化合物的方法示意性流程圖。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖1-圖3，圖1-圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的硅氧化合物的制造設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，本實(shí)施例中的制造設(shè)備包括加熱爐1和豎向放置的至少一個(gè)罐體2(其中，圖1所示為1個(gè)罐體，圖3所示為3個(gè)罐體，當(dāng)然，罐體的個(gè)數(shù)并不以圖示為限，可以根據(jù)需要進(jìn)行增減)，罐體2頂端設(shè)有開(kāi)口3，罐體2內(nèi)裝有原料并設(shè)置于加熱爐1內(nèi)，在加熱爐1和開(kāi)口3之間的罐體上設(shè)有收集器4和抽真空接口5。

在罐體內(nèi)的原料進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，需要對(duì)罐體2進(jìn)行密封，然后通過(guò)抽真空接口5對(duì)罐體進(jìn)行抽真空，使得罐體內(nèi)處于真空狀態(tài)。其中，可以通過(guò)在罐體上設(shè)置密封裝置，密封裝置用于打開(kāi)或關(guān)閉開(kāi)口3，其中，本發(fā)明實(shí)施例中的密封裝置可以是耐熱活塞，通過(guò)耐熱活塞的拔出或塞入實(shí)現(xiàn)打開(kāi)或關(guān)閉開(kāi)口3，密封裝置也可以是其他耐熱不透氣材質(zhì)的硬質(zhì)板材，能夠與開(kāi)口3實(shí)現(xiàn)緊密貼合，通過(guò)者開(kāi)口3上放置硬質(zhì)板材或取下板材實(shí)現(xiàn)對(duì)罐體2的密封或者打開(kāi)。

其中，本發(fā)明實(shí)施例中，為了方便放入原料和取出最終產(chǎn)物，通過(guò)在罐體2上還設(shè)置有用于打開(kāi)或關(guān)閉開(kāi)口3的罐蓋7。其中，罐蓋7與罐體2可以通過(guò)任何一種方式連接，比如旋合式連接，扣合式連接，鉸接，螺紋連接等等。

其中，收集器4為至少一端開(kāi)口的筒狀結(jié)構(gòu)。其中，收集器4開(kāi)口的一端朝向罐體2的底端。從而方便收集產(chǎn)物和拿放收集器4。比如一端或兩端開(kāi)口的圓柱形結(jié)構(gòu)、或者一端或兩端開(kāi)口的錐形等等。

在其中一種實(shí)現(xiàn)方式中，收集器4為兩端尺寸不一樣的筒狀結(jié)構(gòu)，其中，收集器4朝向開(kāi)口3的一端尺寸小于另一端。即收集器4為具有一定錐度的筒狀結(jié)構(gòu)，尺寸小的一端朝向開(kāi)口3，方便收集器4的拿出和放入。

其中，收集器4可以采用耐熱鋼、SUS、鐵皮、石英、石墨、鎢片、碳化硅、氧化鋁以及C/C復(fù)合材料中的一種或幾種材料制成。

本實(shí)用新型實(shí)施例中，罐體2置于加熱爐內(nèi)的部分為反應(yīng)部，在加熱爐1和開(kāi)口3之間的部分為收集部，反應(yīng)部用于置入原料且置于加熱爐1內(nèi)，收集部用于置入收集器4，收集器4置于罐體2的上端，即放置原料的反應(yīng)部上端，收集部和開(kāi)口3均設(shè)置于加熱爐1外，罐體2通過(guò)接口5抽真空。

在加熱爐1和開(kāi)口3之間的罐體2上還設(shè)有冷卻裝置6。

其中，冷卻裝置6可以設(shè)置在罐體2的外部?jī)?nèi)部均可，比如設(shè)置在罐體2的外表面，或者設(shè)置在罐體2內(nèi)部的收集器4外表面。

冷卻裝置6用于對(duì)加熱爐1和開(kāi)口3之間的罐體2進(jìn)行冷卻，具體而言是對(duì)罐體2的收集部進(jìn)行冷卻。冷卻裝置6可按所需的冷卻要求選擇冷卻方式，為更快冷卻收集部。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，冷卻裝置為冷卻套，冷卻套套設(shè)在罐體2上，通過(guò)冷卻介質(zhì)循環(huán)冷卻。可以采用水、空氣、惰性氣體、冷卻液作為冷卻介質(zhì)均可。其中一種實(shí)施例中，采用循環(huán)水冷卻，可以有效降低冷卻成本。

在另一種實(shí)現(xiàn)方式中，如圖2所示，罐體2的底端至少部分位于加熱爐1之外，且罐體2底端上設(shè)有排渣口8。

通過(guò)排渣口8可實(shí)現(xiàn)下端排渣，在保證密封良好的前提下，可以進(jìn)一步提高制備產(chǎn)品的速度和生產(chǎn)效率。

反應(yīng)時(shí)，通過(guò)接口5對(duì)罐體2排氣，使罐體2內(nèi)的真空度符合要求，加熱爐7對(duì)反應(yīng)部?jī)?nèi)的原料加熱，原料經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)生成產(chǎn)品蒸氣，由于收集部位于加熱爐1外，位于收集部外圍的空氣溫度遠(yuǎn)低于加熱爐1，產(chǎn)品蒸氣與罐體2外部空氣或冷卻裝置6的冷卻介質(zhì)換熱，冷凝在收集器4上形成固體產(chǎn)品，一個(gè)生產(chǎn)周期后，打開(kāi)罐蓋7，從開(kāi)口3中取出收集器4，裝入新的原料，換入新的收集器4，關(guān)閉罐蓋7，重復(fù)上述過(guò)程直至完成該次生產(chǎn)，在這個(gè)過(guò)程中，加熱爐1無(wú)需停爐，保持生產(chǎn)狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)半連續(xù)生產(chǎn)，極大的提高了效率，節(jié)約了能源。

其中，本實(shí)用新型實(shí)施例中，加熱爐1可以是電加熱爐或者燃燒加熱爐。并且加熱爐1連通空氣，從而實(shí)現(xiàn)電加熱或燃燒加熱均可，電加熱可以是中高頻感應(yīng)加熱、微波加熱以及電阻加熱，電阻加熱可以是硅碳棒、硅鉬棒、石墨電阻加熱，燃燒加熱采用的燃料包括天然氣、煤氣、瓦斯氣、生物質(zhì)氣或人工燃?xì)狻Ｆ渲校紵訜彷^于電加熱，可以在很大程度的節(jié)約能源。

由于罐體2內(nèi)的真空狀態(tài)，大氣壓會(huì)不利于罐體2的使用壽命，為保證罐體2的使用壽命，本實(shí)施例中，罐體2為選用耐熱鋼、陶瓷、剛玉、碳化硅和碳素材料中的一種或幾種材料制成的罐體，為保證密封性、易加工性和加工成本，優(yōu)選耐熱鋼，并且優(yōu)選罐體2的直徑為100mm至1000mm，優(yōu)選罐體2的長(zhǎng)度為300mm至5000mm。

另外，如圖3所示，可以基于加熱爐1的尺寸設(shè)置多個(gè)罐體2(圖示為3個(gè))，可以更好的利用加熱爐1的熱量，同時(shí)在多個(gè)罐體內(nèi)進(jìn)行原料反應(yīng)生產(chǎn)硅氧化合物產(chǎn)品。

其中，本實(shí)用新型的其中一種實(shí)現(xiàn)方式中，硅氧化合物為一氧化硅。

本實(shí)用新型的上述硅氧化合物的制造設(shè)備，通過(guò)將罐體的反應(yīng)部設(shè)置于加熱爐內(nèi)，收集部和開(kāi)口置于加熱爐外，通過(guò)打開(kāi)開(kāi)口取出收集器，放入新的收集器后關(guān)閉開(kāi)口，無(wú)需冷卻整個(gè)設(shè)備，加熱爐能連續(xù)工作，效率高。由于設(shè)備的豎式設(shè)計(jì)，利用重力作用可有效避免產(chǎn)品受到污染，提高產(chǎn)品品質(zhì)，并且提高設(shè)備裝料量，提高熱能利用率。并且采用豎罐設(shè)計(jì)，更有利于設(shè)備實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化。

其中，請(qǐng)參閱圖4，圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種制備硅氧化合物的方法示意性流程圖，需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例的制備硅氧化合物的方法是基于本實(shí)用新型上述實(shí)施例中所述的制造設(shè)備實(shí)現(xiàn)，因此，在本實(shí)施例中，涉及到制造設(shè)備各個(gè)部件之間的相對(duì)位置關(guān)系或者具體實(shí)現(xiàn)形式，請(qǐng)參閱上述實(shí)施例的相關(guān)說(shuō)明，本實(shí)施例中不再贅述。

如圖4所示，本實(shí)施例的制備硅氧化合物的方法包括以下步驟：

S101：將硅粉末和二氧化硅混合并壓成塊體后作為原料放入所述罐體的底部，放入收集器，將罐體進(jìn)行封閉。

其中一種具體實(shí)現(xiàn)方式中，通過(guò)打開(kāi)罐蓋，將硅粉末和二氧化硅粉末混合后并壓成塊體后作為原料放置在罐體的反應(yīng)部中，在罐體的收集部中放入收集器，封閉罐蓋。

S102：通過(guò)抽真空接口對(duì)罐體進(jìn)行抽真空。

具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，通過(guò)抽真空接口對(duì)罐體進(jìn)行排氣抽真空，使得罐體內(nèi)的真空度滿(mǎn)足反應(yīng)要求。其中，一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，通過(guò)抽真空接口對(duì)罐體進(jìn)行抽真空后，使得罐體的真空度保持為0.01-10000Pa。

S103：開(kāi)啟加熱爐對(duì)原料進(jìn)行加熱從而使得原料進(jìn)行反應(yīng)產(chǎn)生蒸氣。

其中，開(kāi)啟加熱爐進(jìn)行加熱時(shí)，同時(shí)開(kāi)啟冷卻裝置進(jìn)行冷卻。需要說(shuō)明的是，開(kāi)啟加熱爐和開(kāi)啟冷卻裝置的執(zhí)行，也可以在上述步驟S101之前。

S104：蒸氣冷凝在收集器上形成固體硅氧化合物產(chǎn)品，從開(kāi)口取出收集器以收集硅氧化合物產(chǎn)品。

待罐體中的原料反應(yīng)完畢后，保持加熱爐和冷卻裝置的運(yùn)行，打開(kāi)罐蓋取出收集器，在反應(yīng)部中裝入新的原料，在收集部中放入新的收集器，封閉罐蓋，通過(guò)接口對(duì)罐體抽真空，開(kāi)始下一輪反應(yīng)，并將硅氧化合物產(chǎn)品從取出的收集器上剝離。如此反復(fù)，直至制備結(jié)束。

其中，為實(shí)現(xiàn)較高的生產(chǎn)效率和較低的生產(chǎn)成本，本實(shí)用新型實(shí)施例中，罐體的裝載量設(shè)計(jì)為2-200Kg，在反應(yīng)過(guò)程中，控制加熱爐的溫度保持為1100-1400℃，控制反應(yīng)時(shí)間為2-60小時(shí)(即放入新的收集器到取出該收集器之間的時(shí)間)。冷卻裝置的溫度控制為100-900℃。

通過(guò)采用本實(shí)用新型實(shí)施例的制造設(shè)備制備硅氧化合物，在制備過(guò)程中不需要停止加熱爐加熱，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的半連續(xù)工作，極大地提高了生產(chǎn)效率，避免了加熱爐反復(fù)升溫降溫過(guò)程中造成的能源浪費(fèi)。

以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專(zhuān)利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專(zhuān)利保護(hù)范圍內(nèi)。