CN103521143B

CN103521143B - 低温沸腾氯化炉及其排渣导流装置和低温沸腾氯化方法

Info

Publication number: CN103521143B
Application number: CN201310478790.XA
Authority: CN
Inventors: 周艾然; 陆平; 王建鑫; 杜明
Original assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date: 2013-10-14
Filing date: 2013-10-14
Publication date: 2015-10-14
Anticipated expiration: 2033-10-14
Also published as: CN103521143A

Abstract

本发明提供了一种低温沸腾氯化炉及其排渣导流装置和低温沸腾氯化方法。所述装置包括排渣导流容器和排渣管，排渣导流容器包括具有内腔的容器本体、设置在容器本体上部的出渣口、设置在容器本体下部的进渣口以及设置在容器本体下端部的流态化气体入口，容器本体通过进渣口与反应段连通，并且进渣口与反应段的连接位置的高度位于反应段底部向上0.5m以上且不超过处在正常运行状态的反应段的料层料面的高度；排渣管通过出渣口与容器本体连通并能够向下排渣。所述沸腾氯化炉包括反应段、进料装置、供气装置和排渣导流装置。本发明能够有效调节并控制物料在氯化炉内停留时间和氯化炉内的反应温度，并能够提高氯化率、确保沸腾氯化工艺持续稳定顺利进行。

Description

低温沸腾氯化炉及其排渣导流装置和低温沸腾氯化方法

技术领域

本发明涉及低温沸腾氯化反应技术领域，具体来讲，涉及一种低温沸腾氯化炉的排渣导流装置、一种包含该排渣导流装置的低温沸腾氯化炉以及一种低温沸腾氯化方法，尤其是适合于碳化钛沸腾氯化生产四氯化钛的低温沸腾氯化炉及其排渣导流装置和低温沸腾氯化方法。

背景技术

目前，沸腾氯化法是生产四氯化钛的主要工艺。

图1示出了现有技术的低温沸腾氯化炉结构示意图。如图1所示，现有技术的低温沸腾氯化炉可以包括反应段、扩大段、沉降段、用于向反应段内提供非气态反应物料（例如，含碳化钛的物料、含钛物料和碳质还原剂等）的原料仓和螺旋加料系统以及用于从下方向反应段提供氯气和流态化气体（例如，氮气）的封头及相关气体管道（未示出）。其中，反应段连接有排渣管，用于排渣。

然而，对于需要大量排渣的低温沸腾氯化反应而言，图1所示的低温沸腾氯化炉结构在生产中，存在物料未完全反应、温度不易控制、甚至于停炉死炉等情况。例如，对于以碳化高炉渣为原料来制备四氯化钛的低温沸腾氯化工艺而言，由于原料中的碳化钛无论是发生有氧氯化反应还是无氧氯化反应，都将放出大量的热，并且由于此工艺原料的特殊性及其成分的波动性，反应最终将产生大量的废渣，而在大量排放废渣时，则会出现物料未完全反应、温度不易控制、甚至于停炉死炉等情况。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术问题中的至少一项。

例如，本发明的目的之一在于提供一种包括排渣导流装置且结构更加合理的低温沸腾氯化炉。该低温沸腾氯化炉能够适用于低温沸腾氯化生产四氯化钛的工艺，尤其适应于因使用碳化高炉渣而产生大量废渣的低温沸腾氯化工艺。

本发明的另一目的在于提供一种排渣方式便于控制的低温沸腾氯化方法。

本发明的一方面提供了一种低温沸腾氯化炉的排渣导流装置。所述排渣导流装置包括排渣导流容器和排渣管，其中，所述排渣导流容器包括具有内腔的容器本体、设置在容器本体上部的出渣口、设置在容器本体下部的进渣口以及设置在容器本体下端部的流态化气体入口，所述容器本体通过进渣口与低温沸腾氯化炉的反应段连通，并且进渣口与反应段的连接位置的高度位于反应段底部向上0.5m以上且不超过处在正常运行状态的低温沸腾氯化炉的反应段的料层料面的高度；所述排渣管通过出渣口与容器本体连通并能够向下排渣。

本发明的另一方面提供了一种低温沸腾氯化炉。所述低温沸腾氯化炉包括用于进行沸腾氯化的反应段、用于从中部或上方向反应段提供非气态反应原料的进料装置以及用于从下方向反应段提供氯气和流态化气体的供气装置，并且所述低温沸腾氯化炉还包括具有如上所述结构的排渣导流装置。

本发明的又一方面提供了一种低温沸腾氯化方法。所述低温沸腾氯化方法采用如上所述的低温沸腾氯化炉来实现，并通过所述排渣导流装置将沸腾氯化反应所产生的渣排出。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：能够有效调节并控制物料在氯化炉内停留时间和氯化炉内的反应温度；能够大大降低氯化炉内上层未反应原料的排出量，提高了氯化率，避免了未反应氯气进入尾气处理系统；能够确保沸腾氯化工艺持续稳定顺利进行。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1示出了现有技术的低温沸腾氯化炉结构示意图；

图2示出了本发明的低温沸腾氯化炉的一个示例性实施例的结构示意图。

具体实施方式

在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的低温沸腾氯化炉及其排渣导流装置以及低温沸腾氯化方法。

发明人经过反复试验和分析，发现：在采用图1所示的结构来排出其废渣时，当过大量排渣来带走大量反应热从而降低炉内温度以确保炉内温度处于恰当范围时，将导致大量未完全反应的物料会被直接排出氯化炉，从而造成了资源的浪费和氯化率的低下，且未反应的多余氯气还会进入尾气处理系统；另外，在排渣速度过快时，还会导致氯化炉温度速降，出现死炉停炉的现象。也就是说，采用现有技术的低温沸腾氯化炉结构在处理需要大量排渣的低温沸腾氯化反应时会存在氯化炉低、反应温度难以控制等问题。

如图2所示，在本发明的一个示例性实施例中，低温沸腾氯化炉的排渣导流装置包括排渣导流容器和排渣管，并且低温沸腾氯化炉包括用于进行沸腾氯化的反应段。其中，排渣导流容器包括具有内腔的容器本体、设置在容器本体上部的出渣口、设置在容器本体下部的进渣口以及设置在容器本体下端部的流态化气体入口，容器本体通过进渣口与低温沸腾氯化炉的反应段连通，并且进渣口与反应段的连接位置的高度位于反应段底部向上0.5m以上且不超过处在正常运行状态的低温沸腾氯化炉的反应段的料层料面的高度；排渣管通过出渣口与容器本体连通并能够向下排渣。排渣导流容器和排渣管的材质可以为高温耐腐蚀材质，例如，英康合金。

优选地，在本发明的另一个示例性实施例中，排渣导流装置在上述示例性实施例的基础上，还包括将排渣导流容器的出渣口与进渣口的高度差控制在1.4～2.7m的范围内。

优选地，在本发明的另一个示例性实施例中，排渣导流装置在上述示例性实施例的基础上，还包括将进渣口与反应段的连接位置的高度设置于反应段底部向上0.6～0.9m的位置处。

优选地，在本发明的另一个示例性实施例中，排渣导流装置在上述示例性实施例的基础上，还包括设置在排渣导流容器的进渣口处的阀门，从而能够直接控制进渣口的打开和闭合以实现对反应段中的废渣进行开始排放和停止排放。

在本发明的排渣导流装置中，流态化气体入口与能够提供流态化氮气的装置连通。当然，流态化氮气也可用流态化的其它惰性气体代替。

如图2所示，在本发明的另一个示例性实施例中，低温沸腾氯化炉包括用于进行沸腾氯化的反应段、用于从中部或上方向反应段提供非气态反应原料（例如，含碳化钛的物料、含钛物料和碳质还原剂等）的进料装置以及用于从下方向反应段提供氯气和流态化气体（例如，氮气）的供气装置（例如，供气装置可以用与图2中的封头向连通的供气管道来实现），并且低温沸腾氯化炉还包括如上所述的排渣导流装置。

本发明的排渣导流装置能够大大降低氯化炉内上层未反应原料的排出量；能够用于调节并控制物料在氯化炉内停留时间和氯化炉内的反应温度，并使得物料在氯化炉内停留时间和氯化炉内的反应温度更加易于控制，提高了氯化率，避免了因氯化炉内反应温度降低过快而造成的死炉、停炉现象；能够避免因渣中残留TiCl₄与空气的接触而导致的排渣通道堵塞；能够避免未反应氯气进入尾气处理系统的现象，减少了氯化残渣的排放量。

在本发明的又一个示例性实施例中，低温沸腾氯化方法采用如上所述的低温沸腾氯化炉来实现，并通过所述排渣导流装置将沸腾氯化反应所产生的渣排出。例如，上述示例性实施例中，低温沸腾氯化方法所采用的反应物料可以包括碳化高炉渣和氯气，其中，碳化高炉渣由含钛铁矿经高炉炼铁后得到的高炉渣再经过碳化后得到，并且碳化高炉渣含有按重量计6%～14%的碳化钛。

优选地，在本发明的另外一个示例性实施例中，低温沸腾氯化方法在上述示例性实施例的基础上，还包括以下步骤：在低温沸腾氯化炉的反应段内温度升至510～530℃时，打开排渣装置的进渣口，开始排渣；在低温沸腾氯化炉的反应段内温度降至485～495℃时，关闭排渣装置的进渣口，停止排渣。例如，对于碳化高炉渣而言，当低温沸腾氯化炉反应段的温度升至520℃时，打开进渣口的阀门开始排渣，大量反应完全的物料会通过排渣导流容器先排出氯化炉，未完全反应的物料在上层不会被大量排出，由于排渣会带走热量，当炉内温度降低至490℃时，停止排渣，关闭进渣管的阀门，加入新的一批物料开始下一轮的氯化反应。

本发明的低温沸腾氯化方法能够将低温沸腾氯化炉内物料平均停留时间控制在恰当的时间范围内（例如，35～45min的范围内），从而即能够物料与氯气充分反应以提高氯化率（例如，氯化率可提高15%以上），进而提高粗TiCl₄的工业生产效率；也能够持续有效地将低温沸腾氯化炉内的温度控制在合理的范围内（例如，520～620℃），进而确保低温沸腾氯化反应的连续顺行。

尽管上面已经结合附图和示例性实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

Claims

1.一种低温沸腾氯化炉的排渣导流装置，所述低温沸腾氯化炉包括用于进行沸腾氯化的反应段，其特征在于，所述排渣导流装置包括排渣导流容器和排渣管，其中，所述排渣导流容器包括具有内腔的容器本体、设置在容器本体上部的出渣口、设置在容器本体下部的进渣口以及设置在容器本体下端部的流态化气体入口，所述容器本体通过进渣口与低温沸腾氯化炉的反应段连通，并且进渣口与低温沸腾氯化炉的反应段的连接位置的高度位于该反应段底部向上0.5m以上且不超过处在正常运行状态的低温沸腾氯化炉的反应段内料层料面的高度；所述排渣管通过出渣口与容器本体连通并能够向下排渣，其中，所述排渣导流容器的出渣口与进渣口的高度差为1.4～2.7m，并且进渣口与低温沸腾氯化炉的反应段的连接位置的高度与进渣口的高度平齐。

2.根据权利要求1所述的低温沸腾氯化炉的排渣导流装置，其特征在于，所述进渣口与反应段的连接位置的高度位于反应段底部向上0.6～0.9m。

3.根据权利要求1所述的低温沸腾氯化炉的排渣导流装置，其特征在于，所述排渣导流装置还包括设置在排渣导流容器的进渣口处的阀门。

4.根据权利要求1所述的低温沸腾氯化炉的排渣导流装置，其特征在于，所述流态化气体入口与能够提供流态化氮气的装置连通。

5.一种低温沸腾氯化炉，所述低温沸腾氯化炉包括用于进行沸腾氯化的反应段、用于从中部或上方向反应段提供非气态反应原料的进料装置以及用于从下方向反应段提供氯气和流态化气体的供气装置，其特征在于，所述低温沸腾氯化炉还包括如权利要求1至4中任意一项所述的排渣导流装置。

6.一种低温沸腾氯化方法，其特征在于，所述低温沸腾氯化方法采用如权利要求5所述的低温沸腾氯化炉来实现，并通过所述排渣导流装置将沸腾氯化反应所产生的渣排出。

7.根据权利要求6所述的低温沸腾氯化方法，其特征在于，所述低温沸腾氯化方法的反应物料包括碳化高炉渣和氯气，所述碳化高炉渣由含钛铁矿经高炉炼铁后得到的高炉渣再经过碳化后得到，并且碳化高炉渣含有按重量计6％～14％的碳化钛。

8.根据权利要求7所述的低温沸腾氯化方法，其特征在于，所述低温沸腾氯化方法还包括以下步骤：在低温沸腾氯化炉的反应段内温度升至510～530℃时，打开排渣装置的进渣口，开始排渣；在低温沸腾氯化炉的反应段内温度降至485～495℃时，关闭排渣装置的进渣口，停止排渣。

9.根据权利要求8所述的低温沸腾氯化方法，其特征在于，所述低温沸腾氯化方法能够将低温沸腾氯化炉内物料平均停留时间控制在35～45min的范围内。