CN103699146B - 四氯化钛气体的冷凝系统及其压力控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四氯化钛气体的冷凝系统及其压力控制方法，所述四氯化钛气体的冷凝系统包括：一级直接冷凝器，所述一级直接冷凝器具有第一气体入口、第一液体入口和气液出口；收集槽，所述收集槽的进口与所述气液出口连通；二级直接冷凝器，所述二级直接冷凝器具有第二气体入口、第二液体入口和气体出口，所述第二气体入口与所述收集槽的出口连通；间接冷凝器，所述间接冷凝器具有进气口、出气口和出液口，所述进气口与所述气体出口连通；风机，所述风机连接在所述出气口处；储槽，所述储槽与所述出液口连通。根据本发明实施例的四氯化钛气体的冷凝系统具有能够对尾气进行增压、保证后续系统的正常运行、提高生产效率等优点。

Description

四氯化钛气体的冷凝系统及其压力控制方法

技术领域

本发明涉及冶金领域，具体而言，涉及一种四氯化钛气体的冷凝系统和四氯化钛气体的冷凝系统的压力控制方法。

背景技术

在四氯化钛气体的冷凝过程中，压力的控制直接影响到冷凝系统的连续运行。现有的冷凝系统的氯化在正常反应时压力较小，约为0.6bar左右，不能很好地克服后续尾气洗涤系统的阻力，导致生产效率较低。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种四氯化钛气体的冷凝系统,该四氯化钛气体的冷凝系统具有能够对尾气进行增压、保证后续系统的正常运行、提高生产效率等优点。

本发明的另一个目的在于提出一种能够保证四氯化钛气体的冷凝系统正常运行的所述四氯化钛气体的冷凝系统的压力控制方法。

为实现上述目的，本发明的第一方面提出一种四氯化钛气体的冷凝系统，所述四氯化钛气体的冷凝系统包括：一级直接冷凝器，所述一级直接冷凝器具有第一气体入口、第一液体入口和气液出口；收集槽，所述收集槽的进口与所述气液出口连通；二级直接冷凝器，所述二级直接冷凝器具有第二气体入口、第二液体入口和气体出口，所述第二气体入口与所述收集槽的出口连通；间接冷凝器，所述间接冷凝器具有进气口、出气口和出液口，所述进气口与所述气体出口连通；风机，所述风机连接在所述出气口处；储槽，所述储槽与所述出液口连通。

根据本发明实施例的四氯化钛气体的冷凝系统，通过在所述间接冷凝器的所述出气口处设置所述风机，可以利用所述风机对尾气进行增压送往后续尾气洗涤系统，以使尾气具有足够的压力克服后续工序系统的阻力，以保证后续反应的连续运行，大幅提高生产效率。因此，根据本发明实施例的四氯化钛气体的冷凝系统具有能够对尾气进行增压、保证后续系统的正常运行、提高生产效率等优点。

另外，根据本发明上述实施例的四氯化钛气体的冷凝系统还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述四氯化钛气体的冷凝系统还包括液滴分离器，所述液滴分离器连接在所述出气口和所述风机之间，且所述液滴分离器与所述储槽连通。这样可以避免将液体四氯化钛液滴与尾气一同从所述四氯化钛气体的冷凝系统中排出。

根据本发明的一个实施例，所述四氯化钛气体的冷凝系统还包括自动阀，所述自动阀的一端连接在所述液滴分离器和所述风机之间且另一端连接在所述风机的出口处。由此可以增大所述风机对尾气压力的调节范围和调节精度。

根据本发明的一个实施例，所述四氯化钛气体的冷凝系统还包括控制器，所述一级直接冷凝器的第一气体入口处设有第一压力检测器，所述控制器分别与所述第一压力检测器、所述风机和所述自动阀相连，所述控制器根据所述第一压力检测器的压力检测值控制所述风机的转速和所述自动阀的开闭。这样可以实现整个所述四氯化钛气体的冷凝系统的压力的自动调节。

根据本发明的一个实施例，所述风机为罗茨风机，所述第一压力检测器的压力检测值大于或等于预定压力值时，所述控制器控制所述自动阀关闭且控制所述风机的转速大于预定转速，所述第一压力检测器的压力检测值小于所述预定压力值时，所述控制器控制所述自动阀打开且控制所述风机的转速小于所述预定转速。这样可以确保整个所述四氯化钛气体的冷凝系统的压力。

根据本发明的一个实施例，所述二级直接冷凝器的气体出口处设有第二压力检测器，所述液滴分离器和所述风机之间设有第三压力检测器，且所述第三压力检测器位于所述液滴分离器和所述自动阀之间，所述风机的出口处设有第四压力检测器。这样可以便于检测各部分之间的压差大小。

根据本发明的一个实施例，所述四氯化钛气体的冷凝系统还包括第一压差检测器、第二压差检测器和第三压差检测器，所述第一压差检测器分别与所述第一压力检测器和所述第二压力检测器相连，所述第二压差检测器分别与所述第二压力检测器和所述第三压力检测器相连，所述第三压差检测器分别与所述第三压力检测器和所述第四压力检测器相连。由此可以进一步便于检测各部分之间的压差大小，以便于将各部分之间的压力差控制在设定范围内。

根据本发明的一个实施例，所述二级直接冷凝器和所述间接冷凝器之间的管路上设有氮气入口。这样在所述间接冷凝器与所述二级直接冷凝器之间的压力偏离设定值时，可以通过从所述氮气入口补入氮气调节压力平衡。

根据本发明的一个实施例，所述四氯化钛气体的冷凝系统还包括温度检测器，所述温度检测器设在所述风机上。这样可以便于检测所述风机的温度，以防止因温度过高而导致系统停车，提高所述四氯化钛气体的冷凝系统的可靠性。

本发明的第二方面提出一种四氯化钛气体的冷凝系统的压力控制方法，所述四氯化钛气体的冷凝系统的压力控制方法包括以下步骤：A）检测所述四氯化钛气体的冷凝系统的气体进口处压力：B）当所述四氯化钛气体的冷凝系统的气体进口处的压力大于或等于预定压力值时，降低所述四氯化钛气体的冷凝系统的尾气出口处的压力，当所述四氯化钛气体的冷凝系统的气体进口处的压力小于所述预定压力值时，增加所述四氯化钛气体的冷凝系统的尾气出口处的压力。

根据本发明实施例的四氯化钛气体的冷凝系统的压力控制方法，通过根据气体进口处的压力调节尾气出口处的压力，可以保证四氯化钛气体的冷凝系统的正常运行。

附图说明

图1是根据本发明实施例的四氯化钛气体的冷凝系统的结构示意图。

图2是根据本发明实施例的四氯化钛气体的冷凝系统的压力控制方法的流程图。

附图标记：四氯化钛气体的冷凝系统1、一级直接冷凝器100、第一气体入口110、第一液体入口120、气液出口130、收集槽200、收集槽200的进口210、收集槽200的出口220、二级直接冷凝器300、第二气体入口310、第二液体入口320、气体出口330、间接冷凝器400、进气口410、出气口420、出液口430、风机500、风机500的进口510、风机500的出口520、储槽600、液滴分离器700、自动阀800、第一压力检测器900、第二压力检测器1000、第三压力检测器1100、第四压力检测器1200、第一压差检测器1300、第二压差检测器1400、第三压差检测器1500、氮气入口1600、温度检测器1700。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1描述根据本发明实施例的四氯化钛气体的冷凝系统1。如图1所示，根据本发明实施例的四氯化钛气体的冷凝系统1包括一级直接冷凝器100、收集槽200、二级直接冷凝器300、间接冷凝器400、风机500和储槽600。

一级直接冷凝器100具有第一气体入口110、第一液体入口120和气液出口130。收集槽200的进口210与气液出口130连通。二级直接冷凝器300具有第二气体入口310、第二液体入口320和气体出口330，第二气体入口310与收集槽200的出口220连通。间接冷凝器400具有进气口410、出气口420和出液口430，进气口410与气体出口330连通。风机500连接在出气口420处。储槽600与出液口430连通。

下面描述根据本发明实施例的四氯化钛气体的冷凝系统1的工作过程。氯化炉产生的含有四氯化钛的混合气体先从第一气体入口110进入一级直接冷凝器100并与从第一液体入口120进入的液态四氯化钛直接接触，部分气态四氯化钛冷凝为液态四氯化钛，未冷凝的气体和液态四氯化钛一同通过气液出口130排出一级直接冷凝器100，并通过收集槽200的进口210进入收集槽200。收集槽200中未冷凝的混合气体经过出口220排出收集槽200，并通过第二气体入口310进入二级直接冷凝器300，与从第二液体入口320进入的液态四氯化钛接触，进一步进行冷凝，液态四氯化钛流回收集槽200，未冷凝的气体经过气体出口330排出二级直接冷凝器300，再通过进气口410进入间接冷凝器400，再次进行冷凝，冷凝后的液态四氯化钛通过出液口430进入储槽600，剩余气体通过出气口420排出间接冷凝器400，风机500将剩余气体增压后送往后续氯化尾气洗涤系统。

根据本发明实施例的四氯化钛气体的冷凝系统1，通过在间接冷凝器400的出气口420处设置风机500，可以利用风机500对尾气进行增压送往后续尾气洗涤系统，以使尾气具有足够的压力克服后续工序系统的阻力，以保证后续反应的连续运行，大幅提高生产效率。因此，根据本发明实施例的四氯化钛气体的冷凝系统1具有能够对尾气进行增压、保证后续系统的正常运行、提高生产效率等优点。

图1示出了根据本发明一个具体实施例的四氯化钛气体的冷凝系统1。如图1所示，四氯化钛气体的冷凝系统1还可以包括液滴分离器700，液滴分离器700可以连接在出气口420和风机500之间，且液滴分离器700可以与储槽600连通。这样可以将从间接冷凝器400的出气口420排出的四氯化钛液滴分离出来，以避免将液体四氯化钛液滴与尾气一同从四氯化钛气体的冷凝系统1中排出，避免浪费。

有利地，如图1所示，四氯化钛气体的冷凝系统1还可以包括自动阀800，自动阀800的一端可以连接在液滴分离器700和风机500之间且另一端可以连接在风机500的出口520处。换言之，自动阀800的一端可以连接在风机500的进口510处且另一端可以连接在风机500的出口520处。这样可以形成一个与风机500并联的回路，通过控制自动阀800的开闭，可以控制回路的通断，以调节风机500对尾气压力的实际增压效果。由此可以增大风机500对尾气压力的调节范围和调节精度。

图1示出了根据本发明一个具体示例的四氯化钛气体的冷凝系统1。如图1所示，四氯化钛气体的冷凝系统1还可以包括控制器（图中未示出），一级直接冷凝器100的第一气体入口110处可以设有第一压力检测器900，所述控制器可以分别与第一压力检测器900、风机500和自动阀800相连，所述控制器可以根据第一压力检测器900的压力检测值控制风机500的转速和自动阀800的开闭。这样可以利用所述控制器根据一级直接冷凝器100的第一气体入口110处的压力对风机500和自动阀800进行控制，以实现整个四氯化钛气体的冷凝系统1的压力的自动调节。

具体地，风机500可以为罗茨风机，即风机500的导风量与转速成正比。第一压力检测器900的压力检测值大于或等于预定压力值时，所述控制器可以控制自动阀800关闭且风机500的转速大于预定转速，第一压力检测器900的压力检测值小于所述预定压力值时，所述控制器可以控制自动阀800打开且风机500的转速小于所述预定转速。这样可以在四氯化钛气体的冷凝系统1中的压力较高时，使自动阀800关闭，风机500转速增大，以提高风机500的导风效果。而在四氯化钛气体的冷凝系统1中的压力较低时，使自动阀800打开，风机500转速降低，以降低风机500的导风效果，从而可以确保整个四氯化钛气体的冷凝系统1的压力。

有利地，如图1所示，二级直接冷凝器300的气体出口330处可以设有第二压力检测器1000，液滴分离器700和风机500之间可以设有第三压力检测器1100，且第三压力检测器1100可以位于液滴分离器700和自动阀800之间，也就是说，第三压力检测器1100可以位于液滴分离器700的下游且位于自动阀800和风机500的上游。风机500的出口520处可以设有第四压力检测器1200。这样可以利用第二压力检测器1000、第三压力检测器1100和第四压力检测器1200分别检测间接冷凝器400的进气口410处的压力、风机500的进口510处的压力和风机500的出口520处的压力，以便于检测各部分之间的压差大小。

进一步地，如图1所示，四氯化钛气体的冷凝系统1还可以包括第一压差检测器1300、第二压差检测器1400和第三压差检测器1500，第一压差检测器1300可以分别与第一压力检测器900和第二压力检测器1000相连，第二压差检测器1400可以分别与第二压力检测器1000和第三压力检测器1100相连，第三压差检测器1500可以分别与第三压力检测器1100和第四压力检测器1200相连。这样可以利用第一压差检测器1300、第二压差检测器1400和第三压差检测器1500分别检测一级直接冷凝器100与二级直接冷凝器300之间的压力差、二级直接冷凝器300与间接冷凝器400之间的压力差以及间接冷凝器400与风机500之间的压力差，由此可以进一步便于检测各部分之间的压差大小，以便于将各部分之间的压力差控制的设定范围内。

具体而言，第一压力检测器900、第二压力检测器1000、第三压力检测器1100和第四压力检测器1200可以为压力表。第一压差检测器1300、第二压差检测器1400和第三压差检测器1500可以为压差计。

具体而言，第一压差检测器1300的设定值可以为40mbar，第二压差检测器1400的设定值可以为20mbar，第三压差检测器1500的设定值可以为10mbar，当四氯化钛气体的冷凝系统1的各部分之间的压差值偏离设定值时，可以通过调节进入一级直接冷凝器100和二级直接冷凝器300的液态四氯化钛的量来调节第一压差检测器1300的值，通过在二级直接冷凝器300和间接冷凝器400之间补入氮气调节第二压差检测器1400的值。

相应地，如图1所示，二级直接冷凝器300和间接冷凝器400之间的管路上可以设有氮气入口1600。这样在间接冷凝器400与二级直接冷凝器300之间的压力偏离设定值时，可以通过从氮气入口1600补入氮气调节压力平衡。

可选地，如图1所示，四氯化钛气体的冷凝系统1还可以包括温度检测器1700，温度检测器1700设在风机500上。这样可以便于检测风机500的温度，以防止因温度过高而导致系统停车，提高四氯化钛气体的冷凝系统1的可靠性。

下面描述根据本发明实施例的四氯化钛气体的冷凝系统1的压力控制方法。四氯化钛气体的冷凝系统的压力控制方法包括以下步骤：

A）检测四氯化钛气体的冷凝系统的气体进口处压力：

B）当四氯化钛气体的冷凝系统的气体进口处的压力大于或等于预定压力值时，降低四氯化钛气体的冷凝系统的尾气出口处的压力，当四氯化钛气体的冷凝系统的气体进口处的压力小于所述预定压力值时，增加所述四氯化钛气体的冷凝系统的尾气出口处的压力。

根据本发明实施例的四氯化钛气体的冷凝系统的压力控制方法，通过根据气体进口处的压力调节尾气出口处的压力，可以保证四氯化钛气体的冷凝系统的正常运行。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种四氯化钛气体的冷凝系统，其特征在于，包括：

一级直接冷凝器，所述一级直接冷凝器具有第一气体入口、第一液体入口和气液出口；

收集槽，所述收集槽的进口与所述气液出口连通；

二级直接冷凝器，所述二级直接冷凝器具有第二气体入口、第二液体入口和气体出口，所述第二气体入口与所述收集槽的出口连通；

间接冷凝器，所述间接冷凝器具有进气口、出气口和出液口，所述进气口与所述气体出口连通；

风机，所述风机连接在所述出气口处；

储槽，所述储槽与所述出液口连通。

2.根据权利要求1所述的四氯化钛气体的冷凝系统，其特征在于，还包括液滴分离器，所述液滴分离器连接在所述出气口和所述风机之间，且所述液滴分离器与所述储槽连通。

3.根据权利要求2所述的四氯化钛气体的冷凝系统，其特征在于，还包括自动阀，所述自动阀的一端连接在所述液滴分离器和所述风机之间且另一端连接在所述风机的出口处。

4.根据权利要求3所述的四氯化钛气体的冷凝系统，其特征在于，还包括控制器，所述一级直接冷凝器的第一气体入口处设有第一压力检测器，所述控制器分别与所述第一压力检测器、所述风机和所述自动阀相连，所述控制器根据所述第一压力检测器的压力检测值控制所述风机的转速和所述自动阀的开闭。

5.根据权利要求4所述的四氯化钛气体的冷凝系统，其特征在于，所述风机为罗茨风机，所述第一压力检测器的压力检测值大于或等于预定压力值时，所述控制器控制所述自动阀关闭且控制所述风机的转速大于预定转速，所述第一压力检测器的压力检测值小于所述预定压力值时，所述控制器控制所述自动阀打开且控制所述风机的转速小于所述预定转速。

6.根据权利要求4所述的四氯化钛气体的冷凝系统，其特征在于，所述二级直接冷凝器的气体出口处设有第二压力检测器，所述液滴分离器和所述风机之间设有第三压力检测器，且所述第三压力检测器位于所述液滴分离器和所述自动阀之间，所述风机的出口处设有第四压力检测器。

7.根据权利要求6所述的四氯化钛气体的冷凝系统，其特征在于，还包括第一压差检测器、第二压差检测器和第三压差检测器，所述第一压差检测器分别与所述第一压力检测器和所述第二压力检测器相连，所述第二压差检测器分别与所述第二压力检测器和所述第三压力检测器相连，所述第三压差检测器分别与所述第三压力检测器和所述第四压力检测器相连。

8.根据权利要求6所述的四氯化钛气体的冷凝系统，其特征在于，所述二级直接冷凝器和所述间接冷凝器之间的管路上设有氮气入口。

9.根据权利要求1所述的四氯化钛气体的冷凝系统，其特征在于，还包括温度检测器，所述温度检测器设在所述风机上。

10.一种应用如权利要求1-9中任一项所述的四氯化钛气体的冷凝系统的压力控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

A)检测所述四氯化钛气体的冷凝系统的气体进口处压力：

B)当所述四氯化钛气体的冷凝系统的气体进口处的压力大于或等于预定压力值时，降低所述四氯化钛气体的冷凝系统的尾气出口处的压力，当所述四氯化钛气体的冷凝系统的气体进口处的压力小于所述预定压力值时，增加所述四氯化钛气体的冷凝系统的尾气出口处的压力；

其中，气体进口为所述一级直接冷凝器的第一气体入口，尾气出口为所述间接冷凝器的出气口。