CN107739048A - 一种TiCl4气相氧化法生产二氧化钛的生产系统及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种TiCl₄气相氧化法生产二氧化钛的生产系统及其生产方法，它包括：用于预热的高温预热炉单元；用于混合反应的管式高温反应器；用于换热的换热器；用于气固分离的气固分离器；用于吸收氯气的CCl₄液体箱；用于回收氯气的脱气回收单元。本发明解决了现有TiCl₄气相氧化法生产二氧化钛体系中存在的生产成本较高、二氧化钛得率较低的问题，同时，本发明还解决了传统回收工艺中出现的氯气回收效率并不高、吸收剂的用量较大、产生的废液量较多等问题。

Description

一种TiCl4气相氧化法生产二氧化钛的生产系统及其生产方法

技术领域

本发明涉及二氧化钛生产技术领域，特别涉及一种TiCl₄气相氧化法生产二氧化钛的生产系统及其生产方法。

背景技术

二氧化钛的制备方法主要包括物理法和化学法，物理法主要包括溅射法、热蒸发法及激光蒸发法，化学法主要包括液相法和气相法，液相法主要包括均匀沉淀法和溶胶-凝胶法，气相法主要包括TiCl₄气相氧化法，目前一般采用TiCl₄气相氧化法来制备二氧化钛。TiCl₄气相氧化法一般是以氮气作为TiCl₄的载气，以氧气作为氧化剂，在高温管式反应器中进行氧化反应，经气固分离，获得二氧化钛粉体。在实际工业应用中，TiCl₄气相氧化法生产二氧化钛耗能较高，得率较低，产品纯净度不够，原料浪费较严重，往往未得到广泛应用，在尾气处理工序中，往往残留了相当量的二氧化钛粉末，一般会残留至少1.0%的二氧化钛粉末（%表示单次得到二氧化钛的总质量），尾气吸收剂用量较高，生产成本高，企业利润较低，这也是TiCl₄气相氧化法生产二氧化钛未得到广泛利用的一个重要原因。

在二氧化钛的生产体系中，通过TiCl₄气相氧化法得到二氧化钛的同时，也会产生相当量的氯气副产物，为了避免资源的浪费，一般都会设置氯气回收系统，然而，传统的氯气回收系统的回收效率并不高，吸收剂的用量较大，产生的废液量较多，氯气纯度不够等问题，排放的尾气中依然含有一定量的氯气，对环境污染较严重，因此，生产二氧化钛的企业一般都属于高污染企业，是政府环保督查重点监控对象。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种TiCl₄气相氧化法生产二氧化钛的生产系统及其生产方法，以解决现有技术所存在的不足。

本发明采用的技术方案如下：一种TiCl₄气相氧化法生产二氧化钛的生产系统，其特征在于，它包括：

高温预热炉单元，用于将反应物预热至850-950℃，高温预热炉单元的输入端与反应物供应单元连通，高温预热炉单元的输出端连接管式高温反应器的输入端；

管式高温反应器，用于提供预热后的反应物混合发生反应的场所，管式高温反应器的输出端连接第一换热器的输入端，以将反应后的混合气流输送至第一换热器内；

第一换热器，用于将反应后的混合气流冷却至150℃以下，第一换热器的一个输入端连接管式高温反应器的输出端，其另一个输入端连接冷却水系统，第一换热器的输出端连接气固分离器的输入端；

气固分离器，用于对冷却后的混合气流进行气固分离，气固分离器的粉体输出端连接粉体收集装置，气固分离器的气体输出端连接CCl₄液体箱；

CCl₄液体箱，CCl₄液体箱用于对混合气流进行洗气处理，气固分离器的气体输出端连接CCl₄液体箱的一个输入端，CCl₄液体箱的液体输出端连接脱气回收单元，CCl₄液体箱的气体输出端连接尾气处理单元；

脱气回收单元，包括用于对混合气流进行升温的第二换热器，第二换热器的一个输入端连接CCl₄液体箱的液体输出端，第二换热器的一个输出端连接氯气回收罐，第二换热器的另一个输出端连接CCl₄液体箱。

在上述生产系统中，第一换热器的设置最为关键，在管式高温反应器中，排出的混合气流的温度达到600℃以上，现有生产工艺是通过设置长管道来自然冷却至300℃左右时就对其进行气固分离，其不仅需要投入较大成本来铺设长管道，而且在300℃左右进行气固分离时，由于混合气流内的气体分子非常活跃，混合气流在旋风分离时不易沉降分离，进而导致分离后的混合气体中依然含有相当量的固体粉末。在本发明中，设置的第一换热器解决了需要铺设长管道的麻烦，利用第一换热器对混合气流进行降温，其不仅可以回收利用混合气流的热量，达到节约能源的目的，其还可以使混合气流的温度易于控制，缩短混合气流冷却过程所需时间，同时，经过实验研究得到，混合气流的温度降至80℃时，混合气流的温度对气固分离过程的影响降至最低，在该温度下，气固分离的效果最佳，能使绝大部分的固体粉末从混合气流中分离出来，固体粉末的损失量不超过0.5%，二氧化钛的得率得到有效提高，本发明在综合考虑了换热器的性能、换热运行成本和二氧化钛得率的情况下，混合气流的冷却温度设定为不大于150℃，优选为124℃，这样不仅可以充分利用换热器的功能，还能降低换热成本，二氧化钛的得率得到有效提高，其损失量控制在0.2-0.5%之间，由此有效地解决了传统生产工艺所存在的生产成本较高、二氧化钛得率较低和原料浪费较严重的问题。

同时，在本发明中，利用CCl₄液体来克服传统技术对CCl₄应用地偏见，氯气在CCl₄中具有良好地溶解度，CCl₄液体能够大量吸收混合混合气体中的氯气，进而使尾气中的氯气含量大幅降低，尾气在经过尾气处理单元处理是，碱液消耗量少和废液产生量少，进而无需企业为了降低生产成本而刻意去减少碱液的使用量，含有通脱气回收单元的设置，消除了CCl₄应用时易造成环境污染的顾虑，实现CCl₄的重复使用，解决了传统回收工艺中出现的回收效率并不高、吸收剂的用量较大、产生的废液量较多、氯气纯度不够等问题。

进一步，为了更好地实施本发明，第二换热器的一个输出端通过苯吸收箱连接氯气回收罐，苯吸收箱一个输出端连接蒸馏器，蒸馏器的一个输出端连接苯吸收箱的一个输入端，蒸馏器的另一个输出端连接CCl₄液体箱。通过第二换热器来帮助CCl₄脱气，第二换热器具有地管式结构能够提高CCl₄的换热效率，促使其快速地释放出氯气，而不需要将其加热至CCl₄的沸点之上，由此减少了CCl₄的逸出量，有效地提高了氯气的纯净度，同时，本发明并不要求CCl₄全部脱气，只要能将其中80%的氯气脱除即可，剩余的CCl₄通过循环管路输送至CCl₄液体箱中继续使用，进而提高了CCl₄吸收剂的利用功率，无需使用大量的CCl₄来回收氯气。同时，利用苯吸收箱来吸收CCl₄液体，提高了氯气的纯净度，减少了CCl₄液体的消耗，由于CCl₄的逸出量较少，因此无需短时间对苯吸收箱进行分离回收，待苯吸收箱吸收的CCl₄达到一定浓度后，在对其进行分离，在大幅提高氯气纯净度的同时，有效减少了CCl₄的损耗，防止了CCl₄泄漏污染环境的问题。另外，通过蒸馏器来对苯吸收箱内的苯液进行蒸馏，由于苯的沸点高于CCl₄的沸点，在设置蒸馏温度在CCl₄的沸点附近，在加热过程中，苯液首先逸出的氯气和少量CCl₄，该部分气体直接通入苯吸收箱来处理，待蒸馏温度达到60℃以上，逸出地气体中主要以CCl₄为主，将该部分气体冷凝后得到溶有小部分氯气的CCl₄液体，将该部分液体直接通入CCl4液体箱中进行重复利用，待苯液中的气体逸出量明显减少且较少时，停止蒸馏，将剩余苯液冷却后直接通过苯吸收箱中继续使用。整个过程苯、CCl₄和氯气均无消耗和排放，进而在达到零排放的同时，有效减少了原料的消耗量。

进一步，为了更好地实现CCl₄的循环使用，第二换热器的一个输出端通过CCl₄液体罐连接CCl₄液体箱，CCl₄液体罐的一个输入端连接第二换热器，其另一个输入端连接蒸馏器，CCl₄液体罐的输出端连接CCl₄液体箱。

进一步，管式高温反应器包括反应外管和反应内管，反应内管内嵌于反应外管内且反应内管上设有多个排气孔，反应内管的一端为盲端，反应内管的盲端不与反应外管接触；反应内管与反应外管之间的空隙形成反应室，反应内管的输入端和反应室的输入端分别连接高温预热炉单元，反应室的输出端连接换热器。通过反应室和反应内管向反应室内通入TiCl₄气液混合气流和O₂，由于喷射的方向不同，两种原料所产生的气流在反应室内发生碰撞混合，进而达到混合充分、扰流大的技术效果，混合气流在反应室内的停留时间被大幅延长，进而使反应物具有足够的时间发生反应，初始生成的锐钛型二氧化钛具有足够时间来全部转化为金红石型二氧化钛，由此，在提高二氧化钛的得率的同时，提高了产物二氧化钛的纯净度。

进一步，为了更好地实施本发明的管式高温反应器，反应室内通过隔离板隔离形成第一反应室和第二反应室，第一反应室和第二反应室分别位于反应内管的两侧，第一反应室和第二反应室通过反应内管的盲端与反应外管的盲端之间的空隙连通。

本发明还包括一种TiCl₄气相氧化法生产二氧化钛的生产系统的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、启动高温预热炉单元和反应物供应单元，将O₂泵入O₂预热炉单元中并将O₂预热至850-950℃，得到预热后的O₂；按照比例将TiCl₄和N₂形成的气液混合气流泵入气液混合气流预热炉单元中并将气液混合气流预热至900-950℃，得到预热后的气液混合气流；

步骤2、将得到的预热后的O₂和预热后的气液混合气流按照一定比例同时泵入管式高温反应器内进行混合反应，控制管式高温反应器内的反应温度在850-950℃之间，反应结束后得到混合气流，管式高温反应器将混合气流送入换热器内进行下一工序；

步骤3、换热器接收来自管式高温反应器的混合气流，并利用冷却水对混合气流进行降温冷却至150℃以下，得到冷却后的混合气流，冷却后的混合气流通入气固分离器内进行气固分离；

步骤4、气固分离器对后的混合气流进行气固分离，得到粉体和混合气体，粉体通过气固分离器的粉体输出端被送至粉体收集装置内，完成产品收集，混合气体通过气固分离器的气体输出端被送至CCl₄液体箱内进行洗气，以回收混合气体中的氯气，洗气后的混合气体通过CCl₄液体箱的气体输出端送至尾气处理单元，经尾气处理单元对洗气后的混合气体进行处理并达到排放标准后，直接对外排放；

步骤5、CCl₄液体箱将洗气后的CCl₄液体通过其液体输出端送至第二换热器内，第二换热器对洗气后的CCl₄液体进行换热升温，使洗气后的CCl₄液体的温度达到60-75℃，然后将产生的气体送至苯吸收箱内进行洗气，剩余的CCl₄液体经冷却后送入CCl₄液体箱内继续使用；

步骤6、苯吸收箱对第二换热器送来的气体在50℃以下进行洗气，洗气后的气体直接送至氯气回收罐内，洗气后的苯被送至蒸馏器内进行蒸馏；

步骤7、蒸馏器对洗气后的苯进行蒸馏，蒸馏温度控制在70-76℃，得到蒸馏气体和蒸馏液体，蒸馏气体经冷凝成液体后送入CCl₄液体箱内继续使用，蒸馏液体经冷却后送入苯吸收箱内继续使用。

上述中，O₂的预热温度和TiCl₄与N₂形成的气液混合气流的预热温度选择比较关键，这直接影响到后序混合反应时，能否完全杜绝副反应产生，在传统生产体系中，一般是将O₂预热至850-1000℃，将气液混合气流预热至低于O₂预热温度50-100℃，以提高O₂的氧化活性，提高反应速率，保证反应生成的全部是TiO₂，而无副反应Ti₂O₃Cl₂生成。在本发明中，O₂预热温度的预热温度为850-950℃，气液混合气流的预热温度为900-950℃，其并不要求O₂预热温度高于气液混合气流的预热温度，特别是当O₂预热温度的预热温度为900℃，气液混合气流的预热温度为900℃时，反应速率达到了最佳。

进一步，O₂和TiCl₄按照摩尔比为3:1的计量关系在管式高温反应器中混合反应，其中，在管式高温反应器内气流的流动速度不小于0.5m/s，在管式高温反应器内的反应时间不少于5s。

上述中，O₂和TiCl₄的摩尔比例需严格执行，只有当O₂过量时，TiCl₄才会完全反应生成二氧化钛，而O₂含量不宜过大，当O₂和TiCl₄的摩尔比大于3:1时，O₂不仅消耗量过大，其得到的二氧化钛粉体质量有所下降，二氧化钛的粒径不易控制，因此，太多过量的O₂不利于提高生产体系的二氧化钛的得率。相应地，反应时间应不少于5s，反应时间过短，反应不完全，有副产物产生，得到的二氧化钛中锐钛型二氧化钛含量较多，由此影响纯净度。进一步，为了得到分散度更好地气液混合气流，提高混合反应速率，N₂和TiCl₄的摩尔比为（3-10）：1。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明解决了现有TiCl₄气相氧化法生产二氧化钛体系中存在的生产成本较高、二氧化钛得率较低和原料浪费较严重的问题，通过改变传统管式高温反应器的结构，改进生产工艺，降低了整个生产体系的能耗和运行成本，提高了二氧化钛的转化率和得率，降低了整个生产过程的能耗；

2、本发明通过优化氯气回收系统，改进氯气回收工艺，使氯气的获取量大幅增多，氯气的排放量降至最低，提高了氯气回收工艺的氯气回收效率，解决了传统回收工艺中出现的氯气回收效率并不高、吸收剂的用量较大、产生的废液量较多、氯气纯度不够等问题。

附图说明

图1是本发明的一种TiCl₄气相氧化法生产二氧化钛的生产系统结构示意图；

图2是本发明的管式高温反应器正面剖视结构示意图；

图3是本发明的管式高温反应器侧面剖视结构示意图。

图中标记：1为O₂预热炉单元，2为气液混合气流预热炉单元，3为管式高温反应器，301为反应外管，302为反应内管，303为反应室，304为隔离板，305为第一反应室，306为第二反应室，4为供应泵，5为O₂储物罐，6为TiCl₄储物罐，7为N₂储物罐，8为第一换热器，9为气固分离器，10为粉体收集装置，11为CCl₄液体箱，12为第二换热器，13为氯气回收罐，14为苯吸收箱，15为蒸馏器，16为CCl₄液体罐。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图3所示，一种TiCl₄气相氧化法生产二氧化钛的生产系统，它包括：

高温预热炉单元，包括O₂预热炉单元1和气液混合气流预热炉单元2，用于将反应物预热至850-950℃（具体温度由实际情况而定），高温预热炉单元的输入端与反应物供应单元连通，高温预热炉单元的输出端连接管式高温反应器3的输入端；

反应物供应单元，包括供应泵4和储物罐，储物罐分别包括O₂储物罐5、TiCl₄储物罐6和N₂储物罐7，O₂储物罐5通过供应泵4将O₂泵入O₂预热炉单元1内；TiCl₄储物罐6和N₂储物罐7通过另一个供应泵4将TiCl₄和N₂形成的气液混合气流泵入气液混合气流预热炉单元2内。

管式高温反应器3，用于提供预热后的反应物混合发生反应的场所，管式高温反应器3包括反应外管301和反应内管302，反应内管302内嵌于反应外管301内且反应内管302上设有多个排气孔（图中未画出），反应内管302的一端为盲端，反应内管302的盲端不与反应外管301接触；反应内管302与反应外管301之间的空隙形成反应室303，反应内管302的输入端与和反应室303的输入端分别连接O₂预热炉单元1和气液混合气流预热炉单元2（最好将反应内管302的输入端连接O₂预热炉单元1，将反应室303的输入端连接气液混合气流预热炉单元2），反应室303的输出端连接第一换热器8；

第一换热器8，用于将反应后的混合气流冷却至150℃以下，第一换热器8的一个输入端连接管式高温反应器3的反应室303的输出端，第一换热器8的另一个输入端连接冷却水系统，第一换热器8的输出端连接气固分离器9的输入端；

气固分离器9，用于对冷却后的混合气流进行气固分离，气固分离器9的粉体输出端连接粉体收集装置10，气固分离器9的气体输出端连接CCl₄液体箱11；

CCl₄液体箱11，CCl₄液体箱11为液体流动式吸收箱，CCl₄液体箱11通过流动的CCl₄液体来对混合气体进行洗气，气固分离器9的气体输出端连接CCl₄液体箱11的一个输入端，CCl₄液体箱11的液体输出端连接脱气回收单元，CCl₄液体箱11的气体输出端连接尾气处理单元；

脱气回收单元，包括用于对混合气流进行升温的第二换热器12，第二换热器12的一个输入端连接CCl₄液体箱11的液体输出端，第二换热器12的一个输出端连接氯气回收罐13，第二换热器12的另一个输出端连接CCl₄液体箱11的液体输入端。

上述中，O₂的预热温度和TiCl₄与N₂形成的气液混合气流的预热温度选择比较关键，这直接影响到后序混合反应时，能否完全杜绝副反应产生，在传统生产体系中，一般是将O₂预热至850-1000℃，将气液混合气流预热至低于O₂预热温度50-100℃，以提高O₂的氧化活性，提高反应速率，保证反应生成的全部是TiO₂，而无副反应Ti₂O₃Cl₂生成。在本发明中，O₂预热温度的预热温度为850-950℃，气液混合气流的预热温度为900-950℃，其并不要求O₂预热温度高于气液混合气流的预热温度，特别是当O₂预热温度的预热温度为900℃，气液混合气流的预热温度为900℃时，反应速率达到了最佳。

在本发明的一个实施例中，第二换热器12的一个输出端通过苯吸收箱14连接氯气回收罐13，苯吸收箱14一个输出端连接蒸馏器15，蒸馏器15的一个输出端连接苯吸收箱14的一个输入端，蒸馏器15的另一个输出端连接CCl₄液体箱11。

进一步地，为了更好地实现CCl₄的循环使用，第二换热器12的一个输出端通过CCl₄液体罐16连接CCl₄液体箱11，CCl₄液体罐16的一个输入端连接第二换热器12，其另一个输入端连接蒸馏器15，CCl₄液体罐16的输出端连接CCl₄液体箱11。

进一步地，为了更好地实施本发明的管式高温反应器3，反应室303内通过隔离板304隔离形成第一反应室305和第二反应室306，第一反应室305和第二反应室306分别位于反应内管302的两侧，第一反应室305和第二反应室306通过反应内管302的盲端与反应外管301的盲端之间的空隙连通。

为了更好地解释本发明，以下列举具体实施例：

实施例1

一种TiCl₄气相氧化法生产二氧化钛的生产系统的生产方法，包括以下步骤：

步骤1、启动高温预热炉单元和反应物供应单元，将O₂泵入O₂预热炉单元1中并将O₂预热至950℃，得到预热后的O₂；按照N₂和TiCl₄的摩尔比为4：1的比例将TiCl₄和N₂形成的气液混合气流泵入气液混合气流预热炉单元2中并将气液混合气流预热至900℃，得到预热后的气液混合气流；

步骤2、将得到的预热后的O₂和预热后的气液混合气流按照O₂和TiCl₄摩尔比为3:1的比例同时泵入管式高温反应器3内进行混合反应，其中，将预热后的O₂送入管式高温反应器3的反应内管302内，通过反应内管302向反应室303内喷射O₂；将预热后的气液混合气流送入第一反应室305内，预热后的O₂和气液混合气流在第一反应室305内混合发生反应得到混合气流，控制管式高温反应器3内的反应温度在900℃之间，气流的流动速度为0.8m/s，反应时间为7s，混合气流流动至第二反应室306内继续与O₂发生反应，然后将混合气流送入第一换热器8内进行下一工序；

步骤3、第一换热器8接收来自管式高温反应器3的混合气流，并利用冷却水对混合气流进行降温冷却至150℃以下，得到冷却后的混合气流，冷却后的混合气流通入气固分离器9内进行气固分离；

步骤4、气固分离器9对后的混合气流进行气固分离，得到粉体和混合气体，粉体通过气固分离器9的粉体输出端被送至粉体收集装置10内，完成产品收集，混合气体通过气固分离器9的气体输出端被送至CCl₄液体箱11内进行洗气，以回收混合气体中的氯气，洗气后的混合气体通过CCl₄液体箱11的气体输出端送至尾气处理单元，经尾气处理单元对洗气后的混合气体进行处理并达到排放标准后，直接对外排放；

步骤5、CCl₄液体箱11将洗气后的CCl₄液体通过其液体输出端送至第二换热器12内，第二换热器12对洗气后的CCl₄液体进行换热升温，使洗气后的CCl₄液体的温度达到60-75℃，然后将产生的气体送至苯吸收箱14内进行洗气，剩余的CCl₄液体经冷却后送入CCl₄液体箱11内继续使用；

步骤6、苯吸收箱14对第二换热器12送来的气体在50℃以下进行洗气，洗气后的气体直接送至氯气回收罐13内，洗气后的苯被送至蒸馏器15内进行蒸馏；

步骤7、蒸馏器15对洗气后的苯进行蒸馏，蒸馏温度控制在70-76℃，得到蒸馏气体和蒸馏液体，蒸馏气体经冷凝成液体后送入CCl₄液体箱11内继续使用，蒸馏液体经冷却后送入苯吸收箱14内继续使用。

实施例2

一种TiCl₄气相氧化法生产二氧化钛的生产系统的生产方法，包括以下步骤：

步骤1、启动高温预热炉单元和反应物供应单元，将O₂泵入O₂预热炉单元1中并将O₂预热至950℃，得到预热后的O₂；按照N₂和TiCl₄的摩尔比为5：1的比例将TiCl₄和N₂形成的气液混合气流泵入气液混合气流预热炉单元2中并将气液混合气流预热至900℃，得到预热后的气液混合气流；

步骤2、将得到的预热后的O₂和预热后的气液混合气流按照O₂和TiCl₄摩尔比为3:1的比例同时泵入管式高温反应器3内进行混合反应，其中，将预热后的O₂送入管式高温反应器3的反应内管302内，通过反应内管302向反应室303内喷射O₂；将预热后的气液混合气流送入第一反应室305内，预热后的O₂和气液混合气流在第一反应室305内混合发生反应得到混合气流，控制管式高温反应器3内的反应温度在850℃之间，气流的流动速度为0.6m/s，反应时间为7s，混合气流流动至第二反应室306内继续与O₂发生反应，然后将混合气流送入第一换热器8内进行下一工序；

步骤3、第一换热器8接收来自管式高温反应器3的混合气流，并利用冷却水对混合气流进行降温冷却至150℃以下，得到冷却后的混合气流，冷却后的混合气流通入气固分离器9内进行气固分离；

步骤4、气固分离器9对后的混合气流进行气固分离，得到粉体和混合气体，粉体通过气固分离器9的粉体输出端被送至粉体收集装置10内，完成产品收集，混合气体通过气固分离器9的气体输出端被送至CCl₄液体箱11内进行洗气，以回收混合气体中的氯气，洗气后的混合气体通过CCl₄液体箱11的气体输出端送至尾气处理单元，经尾气处理单元对洗气后的混合气体进行处理并达到排放标准后，直接对外排放；

步骤5、CCl₄液体箱11将洗气后的CCl₄液体通过其液体输出端送至第二换热器12内，第二换热器12对洗气后的CCl₄液体进行换热升温，使洗气后的CCl₄液体的温度达到60-75℃，然后将产生的气体送至苯吸收箱14内进行洗气，剩余的CCl₄液体经冷却后送入CCl₄液体箱11内继续使用；

步骤6、苯吸收箱14对第二换热器12送来的气体在50℃以下进行洗气，洗气后的气体直接送至氯气回收罐13内，洗气后的苯被送至蒸馏器15内进行蒸馏；

步骤7、蒸馏器15对洗气后的苯进行蒸馏，蒸馏温度控制在70-76℃，得到蒸馏气体和蒸馏液体，蒸馏气体经冷凝成液体后送入CCl₄液体箱11内继续使用，蒸馏液体经冷却后送入苯吸收箱14内继续使用。

实施例3

一种TiCl₄气相氧化法生产二氧化钛的生产系统的生产方法，包括以下步骤：

步骤1、启动高温预热炉单元和反应物供应单元，将O₂泵入O₂预热炉单元1中并将O₂预热至950℃，得到预热后的O₂；按照N₂和TiCl₄的摩尔比为10：1的比例将TiCl₄和N₂形成的气液混合气流泵入气液混合气流预热炉单元2中并将气液混合气流预热至900℃，得到预热后的气液混合气流；

步骤2、将得到的预热后的O₂和预热后的气液混合气流按照O₂和TiCl₄摩尔比为3:1的比例同时泵入管式高温反应器3内进行混合反应，其中，将预热后的O₂送入管式高温反应器3的反应内管302内，通过反应内管302向反应室303内喷射O₂；将预热后的气液混合气流送入第一反应室305内，预热后的O₂和气液混合气流在第一反应室305内混合发生反应得到混合气流，控制管式高温反应器3内的反应温度在900℃之间，气流的流动速度为0.8m/s，反应时间为5s，混合气流流动至第二反应室306内继续与O₂发生反应，然后将混合气流送入第一换热器8内进行下一工序；

步骤3、第一换热器8接收来自管式高温反应器3的混合气流，并利用冷却水对混合气流进行降温冷却至150℃以下，得到冷却后的混合气流，冷却后的混合气流通入气固分离器9内进行气固分离；

步骤4、气固分离器9对后的混合气流进行气固分离，得到粉体和混合气体，粉体通过气固分离器9的粉体输出端被送至粉体收集装置10内，完成产品收集，混合气体通过气固分离器9的气体输出端被送至CCl₄液体箱11内进行洗气，以回收混合气体中的氯气，洗气后的混合气体通过CCl₄液体箱11的气体输出端送至尾气处理单元，经尾气处理单元对洗气后的混合气体进行处理并达到排放标准后，直接对外排放；

步骤5、CCl₄液体箱11将洗气后的CCl₄液体通过其液体输出端送至第二换热器12内，第二换热器12对洗气后的CCl₄液体进行换热升温，使洗气后的CCl₄液体的温度达到60-75℃，然后将产生的气体送至苯吸收箱14内进行洗气，剩余的CCl₄液体经冷却后送入CCl₄液体箱11内继续使用；

步骤6、苯吸收箱14对第二换热器12送来的气体在50℃以下进行洗气，洗气后的气体直接送至氯气回收罐13内，洗气后的苯被送至蒸馏器15内进行蒸馏；

步骤7、蒸馏器15对洗气后的苯进行蒸馏，蒸馏温度控制在70-76℃，得到蒸馏气体和蒸馏液体，蒸馏气体经冷凝成液体后送入CCl₄液体箱11内继续使用，蒸馏液体经冷却后送入苯吸收箱14内继续使用。

上述实施例1-3的主要生产指标如下表1所示：

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种TiCl₄气相氧化法生产二氧化钛的生产系统，其特征在于，它包括：

高温预热炉单元，用于将反应物预热至850-950℃，高温预热炉单元的输入端与反应物供应单元连通，高温预热炉单元的输出端连接管式高温反应器的输入端；

管式高温反应器，用于提供预热后的反应物混合发生反应的场所，管式高温反应器的输出端连接第一换热器的输入端，以将反应后的混合气流输送至第一换热器内；

第一换热器，用于将反应后的混合气流冷却至150℃以下，第一换热器的一个输入端连接管式高温反应器的输出端，其另一个输入端连接冷却水系统，第一换热器的输出端连接气固分离器的输入端；

气固分离器，用于对冷却后的混合气流进行气固分离，气固分离器的粉体输出端连接粉体收集装置，气固分离器的气体输出端连接CCl₄液体箱；

CCl₄液体箱，CCl₄液体箱用于对混合气流进行洗气处理，气固分离器的气体输出端连接CCl₄液体箱的一个输入端，CCl₄液体箱的液体输出端连接脱气回收单元，CCl₄液体箱的气体输出端连接尾气处理单元；

脱气回收单元，包括用于对混合气流进行升温的第二换热器，第二换热器的一个输入端连接CCl₄液体箱的液体输出端，第二换热器的一个输出端连接氯气回收罐，第二换热器的另一个输出端连接CCl₄液体箱。

2.如权利要求1所述的TiCl₄气相氧化法生产二氧化钛的生产系统，其特征在于，第二换热器的一个输出端通过苯吸收箱连接氯气回收罐，苯吸收箱一个输出端连接蒸馏器，蒸馏器的一个输出端连接苯吸收箱的一个输入端，蒸馏器的另一个输出端连接CCl₄液体箱。

3.如权利要求1所述的TiCl₄气相氧化法生产二氧化钛的生产系统，其特征在于，第二换热器的一个输出端通过CCl₄液体罐连接CCl₄液体箱，CCl₄液体罐的一个输入端连接第二换热器，其另一个输入端连接蒸馏器，CCl₄液体罐的输出端连接CCl₄液体箱。

4.如权利要求1所述的TiCl₄气相氧化法生产二氧化钛的生产系统，其特征在于，管式高温反应器包括反应外管和反应内管，反应内管内嵌于反应外管内且反应内管上设有多个排气孔，反应内管的一端为盲端，反应内管的盲端不与反应外管接触；反应内管与反应外管之间的空隙形成反应室，反应内管的输入端和反应室的输入端分别连接高温预热炉单元，反应室的输出端连接换热器。

5.如权利要求4所述的TiCl₄气相氧化法生产二氧化钛的生产系统，其特征在于，反应室内通过隔离板隔离形成第一反应室和第二反应室，第一反应室和第二反应室分别位于反应内管的两侧，第一反应室和第二反应室通过反应内管的盲端与反应外管的盲端之间的空隙连通。

6.如权利要求1所述的TiCl₄气相氧化法生产二氧化钛的生产系统的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、启动高温预热炉单元和反应物供应单元，将O₂泵入O₂预热炉单元中并将O₂预热至850-950℃，得到预热后的O₂；按照比例将TiCl₄和N₂形成的气液混合气流泵入气液混合气流预热炉单元中并将气液混合气流预热至900-950℃，得到预热后的气液混合气流；

步骤2、将得到的预热后的O₂和预热后的气液混合气流按照一定比例同时泵入管式高温反应器内进行混合反应，控制管式高温反应器内的反应温度在850-950℃之间，反应结束后得到混合气流，管式高温反应器将混合气流送入换热器内进行下一工序；

步骤3、换热器接收来自管式高温反应器的混合气流，并利用冷却水对混合气流进行降温冷却至150℃以下，得到冷却后的混合气流，冷却后的混合气流通入气固分离器内进行气固分离；

步骤4、气固分离器对后的混合气流进行气固分离，得到粉体和混合气体，粉体通过气固分离器的粉体输出端被送至粉体收集装置内，完成产品收集，混合气体通过气固分离器的气体输出端被送至CCl₄液体箱内进行洗气，以回收混合气体中的氯气，洗气后的混合气体通过CCl₄液体箱的气体输出端送至尾气处理单元，经尾气处理单元对洗气后的混合气体进行处理并达到排放标准后，直接对外排放；

步骤5、CCl₄液体箱将洗气后的CCl₄液体通过其液体输出端送至第二换热器内，第二换热器对洗气后的CCl₄液体进行换热升温，使洗气后的CCl₄液体的温度达到60-75℃，然后将产生的气体送至苯吸收箱内进行洗气，剩余的CCl₄液体经冷却后送入CCl₄液体箱内继续使用；

步骤6、苯吸收箱对第二换热器送来的气体在50℃以下进行洗气，洗气后的气体直接送至氯气回收罐内，洗气后的苯被送至蒸馏器内进行蒸馏；

步骤7、蒸馏器对洗气后的苯进行蒸馏，蒸馏温度控制在70-76℃，得到蒸馏气体和蒸馏液体，蒸馏气体经冷凝成液体后送入CCl₄液体箱内继续使用，蒸馏液体经冷却后送入苯吸收箱内继续使用。