CN107128972A - 一种用于钛白粉的生产系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了涉及钛白粉生产技术领域，尤其是一种用于钛白粉的生产系统，其包括氧气储罐、四氯化钛输入装置、甲苯输入装置、氧化反应器、四氯化钛预热器、氧气预热器；氧化反应器包括依次连接燃烧段、进料环、反应段、冷却段，反应段的外部设置有第一外套管，冷却段的外部设置有第二外套管，第一外套管与第二外套管相连接；氧气储罐与氧气预热器的进料口相连接，氧气预热器的出料口与燃烧段相连接，甲苯输入装置与燃烧段相连接，四氯化钛输入装置与第二外套管相连接，四氯化钛预热器的进料口与第一外套管相连接，四氯化钛预热器的出料口与进料环相连接。本发明提供了一种降低生产成本、资源利用率高的钛白粉的生产系统。

Description

一种用于钛白粉的生产系统
技术领域
本发明涉及钛白粉生产技术领域，尤其是一种用于钛白粉的生产系统。
背景技术
钛白粉是国际公认的最佳白色颜料，具有无毒、比表面积大、表面活性高、吸收紫外线强等特点，广泛应用于油漆、化妆品(紫外线吸收剂)、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、陶瓷、搪瓷、电子、食品、医药等工业。
由于氯化钛白工艺具有工艺流程短，自动化程度高，产品质量好，三废排放少，且容易治理，所以钛白粉的生产通常采用氯化钛白工艺，氯化钛白工艺通过气态的四氯化钛和氧气原料，在氧化反应器反应生成二氧化钛(钛白粉)，其化学反应式为：TiCl4(g)+O2(g)＝TiO2(R)+2Cl2(g)△H＝-181.5856kJ/mol，在常温下该反应基本上不能进行，只有当温度高于600℃以上才有明显的反应速度，随着温度提高，反应速度加快。该反应虽然为放热反应，但单释放的反应热不足以维持系统在高温下反应，因此必须事先将原料(TiCl4,O2)预热，以维持反应连续进行。另外，该反应中的产物TiO2(R)是一种固体产物，是一种由两种气相反应生成一种固相和气相的反应，该过程中存在固相的形核和长大，而TiO2粒度是一个重要的产品指标，为了得到粒度满足要求的产品，就必须控制固相的持续长大，温度是固相长大的一个必须条件。在生产中，一个有效抑制固相持续长大的手段就是控制温度。
目前，为满足反应温度的要求，原料通过一级或者多级预热，达到高温反应条件；为控制产品质量，反应得到的产品和尾气则通过气冷或者水套急冷来达到降温的作用，氧气通过预热炉的一级和高温火焰的二级预热来达到1600℃，而四氯化钛通过预热炉的预热达到450℃进入氧化炉反应，反应得到的产品和尾气温度高达1680℃，高温混合物通过管道水冷的方式进行降温，而冷却水通过水冷换热系统和大气进行换热，该过程中，每生产一吨钛白粉，预热四氯化钛需要60kg柴油，预热氧气需要柴油70kg和15kg甲苯，冷却水的消耗量也较大，导致整个钛白粉的生产系统损耗大、成本高、资源利用率低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种降低生产成本、资源利用率高的钛白粉的生产系统。
本发明解决其技术问题所采用的一种用于钛白粉的生产系统，包括氧气储罐、四氯化钛输入装置、甲苯输入装置、氧化反应器、四氯化钛预热器、氧气预热器；
氧化反应器包括依次连接的燃烧段、进料环、反应段、冷却段，反应段的外部设置有第一外套管，冷却段的外部设置有第二外套管，第一外套管与第二外套管相连接；
氧气储罐与氧气预热器的进料口相连接，氧气预热器的出料口与燃烧段相连接，甲苯输入装置与燃烧段相连接，四氯化钛输入装置与第二外套管相连接，四氯化钛预热器的进料口与第一外套管相连接，四氯化钛预热器的出料口与进料环相连接。
进一步的是，四氯化钛输入装置包括依次连接的四氯化钛储罐、四氯化钛动力泵、第一阀门。
进一步的是，第一阀门为球阀。
进一步的是，四氯化钛动力泵与氧气预热器的进料口相连接，且四氯化钛动力泵与四氯化钛预热器的进料口之间设置有第二阀门。
进一步的是，第二阀门为球阀。
进一步的是，甲苯输入装置包括依次连接的甲苯储罐、甲苯动力泵。
进一步的是，还包括冷却水槽，冷却水槽与冷却段的尾端相连接。
本发明的有益效果是：通过在氧化反应器的反应段的外部设置第一外套管，冷却段的外部设置有第二外套管，将四氯化钛输入装置与第二外套管相连接，则使原料四氯化钛通过四氯化钛输入装置进入第二外套管，在传递给第一外套管，通过氧化反应器反应产生的热量对原料四氯化钛进行预热后，再传递给四氯化钛预热器根据温度进行进一步的加热，降低四氯化钛预热器预热的温度，降低预热的成本，同时，也对反应产生的尾气进行了冷却，降低了冷却的成本，降低了钛白粉的生产成本和提高了资源利用率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图中零部件、部位及编号：氧化反应器1、四氯化钛预热器2、氧气预热器3、第一外套管4、第二外套管5、四氯化钛储罐6、四氯化钛动力泵7、第一阀门8、第二阀门9、甲苯储罐10、燃烧段11、进料环12、反应段13、冷却段14、甲苯动力泵15、氧气储罐16。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明一种用于钛白粉的生产系统包括氧气储罐16、四氯化钛输入装置、甲苯输入装置、氧化反应器1、四氯化钛预热器2、氧气预热器3，四氯化钛输入装置包括依次连接的四氯化钛储罐6、四氯化钛动力泵7、第一阀门8，第一阀门8优选为球阀，甲苯输入装置包括依次连接的甲苯储罐10、甲苯动力泵15；
氧化反应器1包括依次连接的燃烧段11、进料环12、反应段13、冷却段14，反应段13的外部设置有第一外套管4，冷却段14的外部设置有第二外套管5，第一外套管4与第二外套管5相连接；
氧气储罐16与氧气预热器3的进料口相连接，氧气预热器3的出料口与燃烧段11相连接，甲苯输入装置与燃烧段11相连接，四氯化钛输入装置与第二外套管5相连接，四氯化钛预热器2的进料口与第一外套管4相连接，四氯化钛预热器2的出料口与进料环12相连接。
通过在氧化反应器3的反应段13的外部设置第一外套管4，冷却段14的外部设置有第二外套管5，将四氯化钛输入装置与第二外套管5相连接，则使原料四氯化钛通过四氯化钛动力泵7进入第二外套管5，在传递给第一外套管4，通过氧化反应器3反应产生的热量对原料四氯化钛进行预热后，再传递给四氯化钛预热器2根据温度进行进一步的加热，降低四氯化钛预热器2预热的温度，降低预热的成本，同时，也对反应产生的尾气进行了冷却，降低了冷却的成本，降低了钛白粉的生产成本和提高了资源利用率。
氧气通过氧气预热器3预热后的温度能够达到800℃，再通入燃烧段11中与甲苯发生燃烧反应，是氧气的温度达到1600℃，高温氧气与高温四氯化钛生产出的钛白粉，质量高、粒度高。
具体的，为了防止第一外套管4、第二外套管5出现故障而影响生产，本发明通过四氯化钛动力泵7与氧气预热器3的进料口相连接，且四氯化钛动力泵7与四氯化钛预热器2的进料口之间设置有第二阀门9，第二阀门9优选为球阀，通过第二阀门9控制原料四氯化钛是否直接进入四氯化钛预热器2中。
为了进一步对尾气进行冷却，还设置有冷却水槽，冷却水槽与冷却段14的尾端相连接。

Claims (7)

1.一种用于钛白粉的生产系统，其特征在于：包括氧气储罐(16)、四氯化钛输入装置、甲苯输入装置、氧化反应器(1)、四氯化钛预热器(2)、氧气预热器(3)；
氧化反应器(1)包括依次连接的燃烧段(11)、进料环(12)、反应段(13)、冷却段(14)，反应段(13)的外部设置有第一外套管(4)，冷却段(14)的外部设置有第二外套管(5)，第一外套管(4)与第二外套管(5)相连接；
氧气储罐(16)与氧气预热器(3)的进料口相连接，氧气预热器(3)的出料口与燃烧段(11)相连接，甲苯输入装置与燃烧段(11)相连接，四氯化钛输入装置与第二外套管(5)相连接，四氯化钛预热器(2)的进料口与第一外套管(4)相连接，四氯化钛预热器(2)的出料口与进料环(12)相连接。
2.如权利要求1所述的一种用于钛白粉的生产系统，其特征在于：四氯化钛输入装置包括依次连接的四氯化钛储罐(6)、四氯化钛动力泵(7)、第一阀门(8)。
3.如权利要求2所述的一种用于钛白粉的生产系统，其特征在于：第一阀门(8)为球阀。
4.如权利要求2所述的一种用于钛白粉的生产系统，其特征在于：四氯化钛动力泵(7)与氧气预热器(3)的进料口相连接，且四氯化钛动力泵(7)与四氯化钛预热器(2)的进料口之间设置有第二阀门(9)。
5.如权利要求4所述的一种用于钛白粉的生产系统，其特征在于：第二阀门(9)为球阀。
6.如权利要求1至5任意一项所述的一种用于钛白粉的生产系统，其特征在于：甲苯输入装置包括依次连接的甲苯储罐(10)、甲苯动力泵(15)。
7.如权利要求1所述的一种用于钛白粉的生产系统，其特征在于：还包括冷却水槽，冷却水槽与冷却段(14)的尾端相连接。
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