CN108892168B - 氯化钛白氧化反应装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及氧化反应装置领域，尤其是一种氯化钛白氧化反应装置，包括氧气通道、与所述氧气通道连通的混合反应区以及环绕设置于氧气通道外周的进料环，包括连通进料环与氧气通道之间的导流环缝，其中，进料环内的四氯化钛气体经导流环缝而螺旋流动进入氧气通道内，并与源自氧气通道的氧气在混合反应区完成反应。由于靠近混合反应区壁面层的四氯化钛气体不易形成回流区，从而大幅度减少了四氯化钛反应后在混合反应区壁面的疤料沉积概率，从根本上改善四氯化钛反应后的结疤现象，从而也延长了氧化反应器运行周期。本发明尤其适用于利用氧化反应生产二氧化钛的生产之中。
Description
技术领域
本发明涉及氧化反应装置领域，尤其是一种氯化钛白氧化反应装置。
背景技术
TiCl4气相氧化反应，是在极短的时间内完成，并瞬间放出大量的热，在反应过程中生成粒度极小且均匀的二氧化钛固相产物，该固相产物极易沉积到反应器的表面、长大并发展成疤层。国内外有关四氯化钛气相氧化反应器的除疤、防疤技术，形式多样，USP3284159、200810112178.X中采用多孔壁形成气幕保护层，以防止二氧化钛颗粒在反应器壁上的粘结，而在氧化反应器中，氧气与四氯化钛混合反应区域壁面，即四氯化钛进气环后，是最容易首先形成结疤并长大的位置，气幕区与四氯化钛进气环有一定的距离，不能消除四氯化钛进气环后最初形成的疤料。CN00243616.7利用人造钛白疤料从炉头喷枪喷入，减弱四氯化钛喷口处附近的结疤。但疤料的喷入量大，易引起过度的热损失，降低物料混合温度，影响产品质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种有效降低氯化钛白氧化反应中二氧化钛颗粒在反应器壁上的粘结的氯化钛白氧化反应装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：氯化钛白氧化反应装置，包括氧气通道、与所述氧气通道连通的混合反应区以及环绕设置于氧气通道外周的进料环，包括连通进料环与氧气通道之间的导流环缝，其中，进料环内的四氯化钛气体经导流环缝而螺旋流动进入氧气通道内，并与源自氧气通道的氧气在混合反应区完成反应。
进一步的是，所述导流环缝内设置有导流板。
进一步的是，所述导流板绕氧气通道的中心轴线均匀布置。
进一步的是，所述导流板数量为4～12个。
进一步的是，导流板与导流环缝圆面半径方向之间的环缝夹角范围为15°～40°。
进一步的是，导流环缝导向方向与氧气通道前进方向之间的导向夹角范围为30°～80°。
进一步的是，所述混合反应区的壁面的材料为耐高温陶瓷，受压变形温度不小于1300℃。
进一步的是，导流环缝与氧气通道相交面为一圆弧面，所述圆弧面所对应的圆角度数为20°～45°。
进一步的是，包括四氯化钛入口，所述四氯化钛入口与进料环连通。
本发明的有益效果是：在实际使用时，四氯化钛气体经导流环缝壁面的引导后，气体流动方向变为螺旋流动进入氧气通道内，与氧气混合后在混合反应区完成反应。由于靠近混合反应区壁面层的四氯化钛气体不易形成回流区，从而大幅度减少了四氯化钛反应后在混合反应区壁面的疤料沉积概率，从根本上改善四氯化钛反应后的结疤现象，从而也延长了氧化反应器运行周期。本发明尤其使用于利用氧化反应生产二氧化钛的生产之中。
附图说明
图1是本发明的结构剖视图。
图2是图1的A-A剖视图。
图中标记为：氧气通道1、进料环2、混合反应区3、导流环缝4、四氯化钛入口5、导流板6、导向夹角α、环缝夹角β。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1、图2所示的氯化钛白氧化反应装置，包括氧气通道1、与所述氧气通道1连通的混合反应区3以及环绕设置于氧气通道1外周的进料环2，包括连通进料环2与氧气通道1之间的导流环缝4，其中，进料环2内的四氯化钛气体经导流环缝4而螺旋流动进入氧气通道1内，并与源自氧气通道1的氧气在混合反应区3完成反应。
传统的氧化反应中，由于未能重视TiCl4气相氧化反应是在极短的时间内完成并瞬间放出大量的热，从而会在反应过程中生成粒度极小且均匀的二氧化钛固相产物，该固相产物极易沉积到反应器的表面、长大并发展成疤层，因此，传统的反应装置使用一段时间后就会由于疤层而影响后续的生产。本发明通过导流环缝4将四氯化钛气体螺旋导流进入氧气通道1内，从而让靠近混合反应区3的壁面层的四氯化钛气体不易形成回流区，这样的好处就是反应生成的二氧化钛固相产物会随气流向下游流动，从而大幅度降低了四氯化钛反应后在混合反应区壁面的疤料沉积概率，实际效果十分理想。为了保证反应的持续进行，优选增设四氯化钛入口5，所述四氯化钛入口5与进料环2连通。
为了让导流环缝4对气态TiCl4气体的引导效果更好，可以选择这样的方案；所述导流环缝4内设置有导流板6。如图2所示，导流板6可以强化导流环缝4对TiCl4气体的导流效果，从而让氧气与TiCl4气体反应得到二氧化钛固相后尽可能多的随气流带走而不是沉积在混合反应区3壁面上。为了这一导流的均匀性，优选所述导流板6绕氧气通道1的中心轴线均匀布置。结合实践需要，所述导流板6数量优选为4～12个。
另外，作为对导流板6导流效果的进一步优化，可以选择这样的方案：导流板6与导流环缝4圆面半径方向之间的环缝夹角β范围为15°～40°。如图2所示，环缝夹角β范围为15°～40°时，气相TiCl4气体可以获得最为理想的螺旋进入流态，也让后期的燃烧、以及疤层的减少都更为理想。基于同样的构思，可以选择导流环缝4导向方向与氧气通道1前进方向之间的导向夹角α范围为30°～80°。以及优选导流环缝4与氧气通道1相交面为一圆弧面，所述圆弧面所对应的圆角度数为20°～45°。
作为高温工作状态的混合反应区3，优选所述混合反应区3的壁面的材料为耐高温陶瓷，受压变形温度不小于1300℃，从而保证设备的安全、稳定的运行。
实施例
氯化钛白氧化反应器材质为99％氧化铝陶瓷，主要包括氧气通道1、四氯化钛的进料环2及混合反应区3，四氯化钛入口5进入进料环2，经导流环缝4呈螺旋喷入混合反应区3与氧气混合反应；导流环缝4向反应器出口倾斜，导流环缝4导向方向与氧气通道1前进方向之间的导向夹角α为40°夹角，所述导流环缝4与氧气通道1相交面为圆弧，圆弧面所对应的圆角度数为30°；所述导流板6数量为12个；导流板6与导流环缝4圆面半径方向之间的环缝夹角β范围为30°夹角；氧化反应器运行25天后计划性停炉，四氯化钛环缝后无明显结疤，效果十分理想，具有十分广阔的市场推广前景。
Claims (5)
1.氯化钛白氧化反应装置，包括氧气通道(1)、与所述氧气通道(1)连通的混合反应区(3)以及环绕设置于氧气通道(1)外周的进料环(2)，其特征在于：包括连通进料环(2)与氧气通道(1)之间的导流环缝(4)，其中，进料环(2)内的四氯化钛气体经导流环缝(4)而螺旋流动进入氧气通道(1)内，并与源自氧气通道(1)的氧气在混合反应区(3)完成反应，所述导流环缝(4)内设置有导流板(6)，所述导流板(6)绕氧气通道(1)的中心轴线均匀布置，流板(6)与导流环缝(4)圆面半径方向之间的环缝夹角(β)范围为15°～40°，导流环缝(4)导向方向与氧气通道(1)前进方向之间的导向夹角(α)范围为30°～80°。
2.如权利要求1所述的氯化钛白氧化反应装置，其特征在于：所述导流板(6)数量为4～12个。
3.如权利要求1所述的氯化钛白氧化反应装置，其特征在于：所述混合反应区(3)的壁面的材料为耐高温陶瓷，受压变形温度不小于1300℃。
4.如权利要求1所述的氯化钛白氧化反应装置，其特征在于：导流环缝(4)与氧气通道(1)相交面为一圆弧面，所述圆弧面所对应的圆角度数为20°～45°。
5.如权利要求1所述的氯化钛白氧化反应装置，其特征在于：包括四氯化钛入口(5)，所述四氯化钛入口(5)与进料环(2)连通。
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