CN108793240A - 四氯化钛氧化反应器进料结构 - Google Patents

四氯化钛氧化反应器进料结构 Download PDF

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周艾然
陆平
万健龙
李冬勤
杜明
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Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
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    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00—Compounds of titanium
    • C01G23/04—Oxides; Hydroxides
    • C01G23/047—Titanium dioxide
    • C01G23/07—Producing by vapour phase processes, e.g. halide oxidation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
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Abstract

本发明公开的是化工冶金技术领域的一种四氯化钛氧化反应器进料结构，包括进料气幕室，所述进料气幕室一端与氧化炉末端连通，另一端与反应室连通，所述进料气幕室的壁面上设有多个气幕孔，所述气幕孔的轴线沿进料气幕室的内壁面切向布置。本发明的有益效果是：通过在氧化炉的末端设置进料气幕室来进行进料，可在进料气幕室内壁面形成旋转混合气流，旋转气流能最大限度的均匀分布TiCl4，使其与O2充分接触反应且形成气幕避免新生成的TiO2颗粒与炉壁接触，防止结疤的生成，同时整合了氧化反应器反应区的流场，避免了氧化产物的沉积聚集，有利于氧化产品的粒度控制。

Description

四氯化钛氧化反应器进料结构
技术领域
本发明涉及一种四氯化钛氧化反应器进料结构，属于化工冶金技术领域。
背景技术
TiCl4气相氧化反应在极短的时间内完成，瞬间放出大量的热量，反应过程中生成粒度极小的TiO2固相产物，该固相产物极易沉积到反应器的表面，并逐步长大烧结形成坚硬的结疤层，最终堵塞氧化反应器主流场。为了实现连续长周期的稳定生产，且提高氧化产品质量，特别是控制产品粒度分布，需通过改善TiCl4进料均匀性和避免氧化产物TiO2与反应器壁面接触来实现。
目前国内使用的TiCl4氧化反应器，普遍采用进料环方式实现TiCl4的加料，该方式存在严重的布料不均和动量比控制难度大等问题，大量TiCl4集中在进料环下部进入氧化反应器主流场，一方面与O2未能充分接触，另一方面，大量物质堆积使得新生成的TiO2聚集接触炉壁形成结疤，且结疤物质集中沉积在炉壁底部，使得燃烧室方向过来的热O2(温度在1600℃左右)形成偏烧火焰，对氧化炉壁面集中偏烧放热最终烧穿炉体。
发明内容
为克服现有TiCl4氧化反应器采用进料环进料导致的上述不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种能够提高反应效率、减少结疤的四氯化钛氧化反应器进料结构。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
四氯化钛氧化反应器进料结构，包括进料气幕室，所述进料气幕室一端与氧化炉末端连通，另一端与反应室连通，所述进料气幕室的壁面上设有多个气幕孔，所述气幕孔的轴线沿进料气幕室的内壁面切向布置。
进一步的是，所述气幕孔在进料气幕室轴向上分为至少两层，每层间隔为14～16mm，每层均布至少8个气幕孔，气幕孔的孔径为8～10mm。
进一步的是，所述进料气幕室的外围还设有均料室，所述均料室将所有气幕孔包围在内，所述均料室上设有进料口。
进一步的是，所述进料气幕室采用英康合金材质制作，进料气幕室的内壁面设有陶瓷内衬。
本发明的有益效果是：通过在氧化炉的末端设置进料气幕室来进行进料，可在进料气幕室内壁面形成旋转混合气流，旋转气流能最大限度的均匀分布TiCl4，使其与O2充分接触反应且形成气幕避免新生成的TiO2颗粒与炉壁接触，防止结疤的生成，同时整合了氧化反应器反应区的流场，避免了氧化产物的沉积聚集，有利于氧化产品的粒度控制。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明气幕孔分布结构示意图。
图中标记为，1-氧化炉末端，2-进料气幕室，3-均料室，4-进料口，5-气幕孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
如图1、图2所示，本发明的四氯化钛氧化反应器进料结构，包括进料气幕室2，所述进料气幕室2一端与氧化炉末端1连通，另一端与反应室连通，所述进料气幕室2的壁面上设有多个气幕孔5，所述气幕孔5的轴线沿进料气幕室2的内壁面切向布置。进料气幕室2的内壁最好与氧化炉末端1内径一致，避免出现气体紊流。进料气幕室2一端可套接在氧化炉末端1上，另一端通过法兰与反应室相连。
本发明的进料过程是：AlCl3和TiCl4通过进料气幕室2壁面周围的气幕孔5进入气幕室，由于气流切向进入，会在炉身内壁面形成旋转混合气流，旋转气流覆盖圆周壁面，形成全方位均匀分布的气幕，使得热O2与TiCl4能够充分接触，提高了氧化反应效率，同时旋转混合气流整合反应区后端流场，防止反应区新生成的TiO2颗粒粘附于壁面，阻隔主新生成的TiO2颗粒与壁面粘附，防止结疤
为了达到预定的气幕效果，气幕孔5的分布需要做一定改进优化，本发明的气幕孔5在进料气幕室2轴向上分为至少两层，每层间隔为14～16mm，每层均布至少8个气幕孔5，气幕孔5的孔径为8～10mm。按照该结构尺寸进行设置，可达到最佳的气幕效果。
进一步的，所述进料气幕室2的外围还设有均料室3，所述均料室3将所有气幕孔5包围在内，所述均料室3上设有进料口4。均料室3的目的是为了将AlCl3和TiCl4尽量均匀的分散到每个气幕孔5。所述均料室3可以与进料气幕室2一体化设计，也可以直接将整个进料气幕室2设置在一个密封的空腔内，通过往该空腔中通入AlCl3和TiCl4进行进料。
由于四氯化钛氧化反应具有一定腐蚀性，为了提高进料气幕室2的使用寿命，所述进料气幕室2采用英康合金材质制作，并且在进料气幕室2的内壁面设有耐高温、防腐蚀的陶瓷内衬。
本发明通过在氧化炉的末端设置进料气幕室来进行进料，可在进料气幕室内壁面形成旋转混合气流，旋转气流能最大限度的均匀分布TiCl4，使其与O2充分接触反应且形成气幕避免新生成的TiO2颗粒与炉壁接触，防止结疤的生成，同时整合了氧化反应器反应区的流场，避免了氧化产物的沉积聚集，有利于氧化产品的粒度控制。老式氧化炉产品粒度在220～360nm范围，粒度分布不均，使用本发明的装置后产品粒度控制在230～260nm之间。

Claims (4)

1.四氯化钛氧化反应器进料结构，其特征是：包括进料气幕室(2)，所述进料气幕室(2)一端与氧化炉末端(1)连通，另一端与反应室连通，所述进料气幕室(2)的壁面上设有多个气幕孔(5)，所述气幕孔(5)的轴线沿进料气幕室(2)的内壁面切向布置。
2.如权利要求1所述的四氯化钛氧化反应器进料结构，其特征是：所述气幕孔(5)在进料气幕室(2)轴向上分为至少两层，每层间隔为14～16mm，每层均布至少8个气幕孔(5)，气幕孔(5)的孔径为8～10mm。
3.如权利要求1所述的四氯化钛氧化反应器进料结构，其特征是：所述进料气幕室(2)的外围还设有均料室(3)，所述均料室(3)将所有气幕孔(5)包围在内，所述均料室(3)上设有进料口(4)。
4.如权利要求1～3任意一项权利要求所述的四氯化钛氧化反应器进料结构，其特征是：所述进料气幕室(2)采用英康合金材质制作，进料气幕室(2)的内壁面设有陶瓷内衬。
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