專利名稱：一種氯化法鈦白噴粒除疤氧化反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種化學(xué)反應(yīng)器，特別是涉及一種氯化法鈦白噴粒除疤氧化反應(yīng)器。
TiCl4氣相氧化反應(yīng)中，固相產(chǎn)物TiO2極易沉積到反應(yīng)器的器壁表面，形成疤層，為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定的大工業(yè)生產(chǎn)，及時清除反應(yīng)器的疤層，是開發(fā)氯化法鈦白生產(chǎn)技術(shù)的核心問題之一。國外有關(guān)TiCl4氣相氧化反應(yīng)器的除疤技術(shù)，形式各異，手段多樣。美國杜邦公司早先的專利USP3284159采用冷氯氣或惰性氣體，在加壓情況下，進(jìn)入氣相氧化反應(yīng)器，通過多孔壁在管式反應(yīng)器內(nèi)形成一層遮蔽氣幕，以阻止TiO2顆粒在器壁上粘結(jié)。多孔壁有一定的防疤功能，但多孔壁微孔的加工相當(dāng)困難，更重要的是該方法對TiCl4噴口處的結(jié)疤無能為力。英國專利BP1208027介紹了料膜除疤的方法，該方法所加的載氣量相當(dāng)大，相應(yīng)的熱損失亦大，有可能引起熄火，使生產(chǎn)中斷，或者是使TiCl4與O2的初始反應(yīng)溫度降低，影響產(chǎn)品質(zhì)量，或者是能耗加大，增加成本，該專利仍沒有解決TiCl4噴口處的結(jié)疤問題。采用強制性的除疤方法，即采用載氣氧氣或氮氣將預(yù)熱的石英砂，通過噴咀，高速連續(xù)噴入氧化反應(yīng)器內(nèi)，靠其對TiCl4噴口及反應(yīng)器壁的強烈沖刷作用，除掉疤層，然后用一系列的分離設(shè)備，將其分離出來，以循環(huán)使用。公開的專利有USP3512219、365202、BP171113、1092882、1049282、1069071、1170924、1111411。噴砂式反應(yīng)器的除疤效果比較好，可以連續(xù)進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)。但是，由于石英砂噴入量大，其消耗量亦大，因而引起過度的熱損失，同時石英砂易對噴咀和反應(yīng)器、氧化反應(yīng)器冷卻導(dǎo)管造成較大磨損，使其壽命降低，在石英砂預(yù)熱、噴身及與產(chǎn)品分離和循環(huán)使用等方面還需要增加一系列額外的工藝設(shè)備。又如實用新型專利號93243693.5的快速氧化反應(yīng)器，它涉及一種TiCl4氣相氧化制取優(yōu)質(zhì)鈦白領(lǐng)域中的一種快速氧化反應(yīng)器。該反應(yīng)器由于采用錐型預(yù)混器，而帶來TiCl4與氧氣預(yù)熱果不好；另外，輸送粒料是通過蝶閥，而不能連續(xù)除疤。
本實用新型的目的在于克服已有技術(shù)的不足，為了提高TiCl4與氧氣在預(yù)混器中的預(yù)熱效果；在除疤過程中不間斷地除疤，達(dá)到保證產(chǎn)品質(zhì)量的目的，從而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、便于操作、安全可靠、可以使生產(chǎn)過程連續(xù)穩(wěn)定運行的氯化法鈦白噴粒除疤氧化反應(yīng)器。
實現(xiàn)本實用新型的目的具體解決方案為本實用新型提供的一種氯化法鈦白噴粒除疤氧化反應(yīng)器包括爐頭、法蘭、管式爐身、噴鹽裝置；其中爐頭在兩個法蘭盤之間，爐頭底部通過下環(huán)室與下面一塊法蘭密封焊接；其中管式爐身密封焊接在下法蘭的另一面上，另一塊法蘭密封固定在爐頭的管式預(yù)混器上方，冷卻水進(jìn)口設(shè)置在管式爐身下部，冷卻水出口設(shè)置在管式爐身上部，管式爐身末端出口為反應(yīng)物出口；爐頭由帶有圓盤沿的管式預(yù)混器的圓盤沿與爐頭外殼上口的內(nèi)壁密封固定，爐頭外殼的下口密封焊接在下環(huán)室底部上；下環(huán)室壁為上帶有一階梯圓臺，內(nèi)有一通孔，下帶有一圓錐面的圓柱；管式預(yù)混器圓筒部分設(shè)置在下環(huán)室壁的通孔內(nèi)，形成噴粒通道，爐頭外殼、管式預(yù)混器、兩下環(huán)室壁之間形成上、下環(huán)室，下環(huán)室壁之間形成一噴口，噴槍焊接在爐頭外殼壁上與上環(huán)室相應(yīng)的位置上，加料管設(shè)置在爐頭外殼上的與下環(huán)室相應(yīng)的壁上組成；其特征在于有n個噴鹽裝置，n至少為2個以上；噴鹽裝置由噴槍的一端斜焊接在爐身上，噴槍壁上焊接一冷氯氣載氣管，噴槍另一端連接旋轉(zhuǎn)給鹽閥，旋轉(zhuǎn)給鹽閥的另一端依次相互連接一其側(cè)壁焊接有均壓管的巖鹽料斗、氣動蝶閥、巖鹽貯箱焊接成一體。其中噴槍焊接在爐身上的夾角是與爐身截面為0～30°的夾角；其中噴口與爐身截面的夾角為0～60°。
本實用新型的優(yōu)點在于由于本實用新型的反應(yīng)器在爐頭部分一改過去的錐形預(yù)混器內(nèi)腔，而采用了管式預(yù)混器的圓筒內(nèi)腔式，使原來的旋轉(zhuǎn)流變成平推流，這樣使氯氣與氯化鈦混合效果好。以及設(shè)計了爐身帶有一定夾角的噴槍結(jié)構(gòu)，達(dá)到粒料混合均勻；在噴鹽裝置中的蝶閥使用旋轉(zhuǎn)給鹽閥，采用了二次氧的加入技術(shù)，使之充分利用了能量，高速氣流夾帶適量的固體顆粒，其動能很大，可使噴掃面連成一片，連續(xù)除疤效果極其顯著；采用了高溫氧氣和TiCl4交叉射流的結(jié)構(gòu)，使之在極短的時間內(nèi)實現(xiàn)了快速均勻分子狀態(tài)的混合，采用了適合的氧化工藝參數(shù)，氧化半成品的質(zhì)量指標(biāo)達(dá)到了世界先進(jìn)水平，同時本實用新型還具有結(jié)構(gòu)簡單，便于加工，便于維修，便于操作，運行成本可大幅度降低等優(yōu)點。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步的說明。


圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
實施例1按
圖1制作氯化法鈦白噴粒除疤氧化反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括爐頭1、法蘭2、管式爐身3、設(shè)三個噴鹽裝置4、5、6，其中爐頭1由管式預(yù)混器10、爐頭外殼9、噴槍11、12、19、下環(huán)室壁7、8和加料管13、14組成。下環(huán)室壁7為上帶有一階梯圓臺，內(nèi)有一通孔，下帶有一圓錐面的圓柱。管式預(yù)混器10圓筒部分設(shè)置在下環(huán)室壁7的通孔內(nèi)，形成噴粒通道16，爐頭外殼9內(nèi)壁與管式預(yù)混器10的圓盤沿固定和爐頭外殼9底部固定在下環(huán)室壁8上，爐頭外殼9、管式預(yù)混器10、下環(huán)室壁7、8之間形成上、下環(huán)室15、16，下環(huán)室壁7、8之間形成噴口18，噴槍11、12設(shè)置在與上環(huán)室15相應(yīng)的爐頭外殼9上，加料管13、14設(shè)置在與下環(huán)室17相應(yīng)的爐頭外殼9上。法蘭2焊接在管式爐身3上。爐頭1通過下環(huán)室壁8與法蘭2相固定。噴鹽裝置4、5、6依次設(shè)置在爐身3上，其三個噴槍19焊接在爐身3相應(yīng)的位置上。噴鹽裝置4包括噴槍19的一端斜焊接在爐身3上，噴槍19壁上焊接一冷氯氣載氣管22，噴槍19另一端連接旋轉(zhuǎn)給鹽閥20，旋轉(zhuǎn)給鹽閥20的另一端依次相互連接一其側(cè)壁焊接有均壓管的巖鹽料斗21、均壓管23、氣動蝶閥24、巖鹽貯箱25；噴鹽裝置5、6其結(jié)構(gòu)組成同噴鹽裝置4。噴槍11、12、19與爐身截面的夾角為30°，噴口18與爐身截面的夾角為45°。冷卻水進(jìn)口為28，冷卻水出口為29，熱氧氣進(jìn)口通道為26，反應(yīng)生成物出口通道為27。
本實用新型的工作原理為由通道(26)進(jìn)入預(yù)混器的高溫氧氣與由進(jìn)料管(13)、(14)進(jìn)入環(huán)室(17)由噴口(18)噴入爐內(nèi)的TiCl4，形成交叉射流，進(jìn)行快速均勻的分子狀態(tài)的混合，并實現(xiàn)快速反應(yīng)，由噴槍(11)、(12)進(jìn)入環(huán)室(15)的二次氧，一方面冷卻管式預(yù)混器，同時本身又被加熱，使其熱能得到充分利用，另一方面又減弱了TiCl4噴口(18)處附近的結(jié)疤。經(jīng)過計量的人造鈦白疤料，以氮氣(或空氣)為載氣分別由爐頭噴槍(13)、(14)高速噴入爐內(nèi)，經(jīng)過計量的巖鹽以氮氣(或氮氣或空氣)為載氣噴入爐內(nèi)。其中由爐頭噴槍噴入的人造鈦白疤料，經(jīng)環(huán)室(15)和通道(16)在軸向沿爐壁向下高速運動，由噴槍3個(19)噴入的巖鹽固體粒子，靠爐內(nèi)主氣流的動能使其具有一定的速度，除掉爐內(nèi)高溫區(qū)的疤層和沖刷爐壁絮料疤層。
爐頭噴槍除疤是周期性啟動，每隔15～60分鐘每支槍噴粒一次，其噴射時間為0.1～0.5秒，其噴射粒量為20～30g。
人造鈦白疤料選取優(yōu)質(zhì)鈦白做成，使其顆粒具有一定的強度和硬度。人造疤料經(jīng)打漿水浸后，短時間內(nèi)都能恢復(fù)原來的粒度，可以和TiO2半成品一起進(jìn)行后處理，成為鈦白成品。
噴鹽裝置是不間斷噴鹽，巖鹽也很容易除去，對產(chǎn)品無污染。
在本實施例1的裝置中進(jìn)行生產(chǎn)，及所得到的結(jié)果。例一氧氣溫度1500～1800℃，加入量900～910kg/hTiCl4溫度520～20℃加入量5000kg/h爐頭噴槍噴粒量20～30g/次·支槍噴射時間0.1～0.5秒/次·支槍周期15～60分鐘/次·支槍巖鹽噴入量10～20kg/h在上述條件下運行，除疤效果顯著，爐內(nèi)工作面光滑，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到美國R—902的實物水平。例二TiCl4氣相氧化裝置，在年產(chǎn)1.5萬噸額定負(fù)荷下，運行122小時，主動停車，氧化反應(yīng)器解體檢查，爐內(nèi)工作面光滑，指標(biāo)優(yōu)于美國K—M公司介紹的石英砂除疤法，氧化半成品的主要指標(biāo)粒度、粒度分布、消色力等達(dá)到并超過美圍R—902的實物水平。
權(quán)利要求1．一種氯化法鈦白噴粒除疤氧化反應(yīng)器包括爐頭(1)、法蘭(2)、管式爐身(3)、噴鹽裝置(4)；其中爐頭(1)在兩個法蘭盤(2)之間，爐頭(1)底部通過下環(huán)室壁(7)與下面一塊法蘭密封焊接；其中管式爐身(3)密封焊接在下法蘭的另一面上，另一塊法蘭密封固定在爐頭(1)的管式預(yù)混器(10)上方；爐頭(1)由帶有圓盤沿的管式預(yù)混器(10)的圓盤沿與爐頭外殼(9)上口的內(nèi)壁密封固定，爐頭外殼(9)的下口密封焊接在下環(huán)室(7)底部(8)上；噴槍(11、12、)焊接在爐頭外殼(9)壁上；下環(huán)室(7)壁為上帶有一階梯圓臺，內(nèi)有一通孔，下帶有一圓錐面的圓柱；形成噴粒通道(16)，爐頭外殼(9)、預(yù)混器(10)、下環(huán)室壁(7)、(8)之間形成上、下環(huán)室(15)、(17)，下環(huán)室壁(7)、(8)之間形成噴口(18)，加料管(13)、(14)設(shè)置在爐頭外殼(9)的與下環(huán)室(17)相應(yīng)的壁上；噴鹽裝置(4)、(5)、(6)密封焊接在爐身(3)上，其特征在于有n個噴鹽裝置，其噴鹽裝置由噴槍(19)的一端斜焊接在爐身(3)上，噴槍(19)壁上焊接一冷氯氣載氣管(22)，噴槍(19)另一端連接旋轉(zhuǎn)給鹽閥(20)，旋轉(zhuǎn)給鹽閥(20)的另一端依次相互連接一其側(cè)壁焊接有均壓管(23)的巖鹽料斗(21)、氣動蝶閥(24)、巖鹽貯箱(25)焊接成一體；所述的帶有圓盤沿的預(yù)混器是一中空園筒。
2．按權(quán)利要求1所述的一種氯化法鈦白噴粒除疤氧化反應(yīng)器，其特征在于所述的有n個噴鹽裝置，n至少為2個。
3．按權(quán)利要求1所述的一種氯化法鈦白噴粒除疤氧化反應(yīng)器，其特征在于所述的噴槍(11)、(12)、(19)斜焊接在爐身(3)上的夾角是與爐身截面為0～30°的夾角。
4．按權(quán)利要求1所述的一種氯化法鈦白噴粒除疤氧化反應(yīng)器，其特征在于所述的噴口(18)與爐身截面的夾角為0～60°。
專利摘要本實用新型涉及氯化法鈦白噴粒除疤氧化反應(yīng)器,包括管式爐身焊接在下法蘭的另一面上,法蘭的上面固定下環(huán)室底;管式預(yù)混器的沿與爐頭外殼內(nèi)壁固定,爐頭外殼的下口焊接在下環(huán)室底部上;噴槍、加料管、焊接在爐頭外殼壁上;下環(huán)室壁為上帶有一階梯圓臺,內(nèi)有一通孔,其下帶有一圓錐面;形成噴粒通道,爐頭外殼、管式預(yù)混器、下環(huán)室壁之間是上、下環(huán)室,兩下環(huán)室壁之間形成噴口,噴鹽裝置焊接在爐身上。該反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單,操作方便。
文檔編號C01G23/07GK2433247SQ0024361
公開日2001年6月6日 申請日期2000年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月18日
發(fā)明者孫元智, 劉長河, 張清, 黃鑫泉, 王貽謙, 許金玲 申請人:中國科學(xué)院化工冶金研究所, 錦州鐵合金(集團(tuán))股份有限公司鈦白粉廠