CN109114312A - 用于四氯化钛气体的输送管道 - Google Patents

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杜明
陆平
周艾然
龙盘忠
周丽
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Abstract

本发明公开了一种用于四氯化钛气体的输送管道，属于化工设备技术领域，提供一种可有效地缩短升降温预处理时间的用于输送四氯化钛气体的输送管道，所述管道由外到内依次包括由金属材料制成的外管层、由多孔材料制成的中间管层和由石墨制成的内管层。本发明中的输送管道为针对用于四氯化钛气体的输送，能有效地克服高温、高压以及强腐蚀性的四氯化钛气体的输送要求；并且具有优异的抗热震性能，能有效的缩短管道升降温的预处理所需时间，提高生产效率。

Description

用于四氯化钛气体的输送管道
技术领域
本发明涉及化工设备技术领域，尤其涉及一种用于四氯化钛气体的输送管道。
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。目前，金红石型钛白粉有硫酸法和氯化法两种生产工艺，而在氯化法生产工艺过程中，四氯化钛的氧化工艺过程是其比较核心的技术，其反应过程如下：
TiCl4(g)+O2(g)＝TiO2(R)+2Cl2(g)△H＝-181.5856kJ/mol
四氯化钛氧化过程由于存在高温、高压、高腐蚀的化学物质，该工艺生产过程对设备的要求也异常严格。
四氯化钛是一种具有强腐蚀性的有机溶剂，常温的四氯化钛是一种良好的有机溶剂，暴露在空气中会和空气中的水蒸气产生盐酸和二氧化钛，而产生白烟。四氯化钛沸点为137℃(101KPa),四氯化钛氧化过程中，要求四氯化钛温度＞400℃，此时的四氯化钛呈气态，四氯化钛气相氧化过程中，因为工艺要求，四氯化钛蒸气中还存在少量三氯化铝和氯气，由于三氯化铝和氯气的存在，这更加增强了四氯化钛气体的腐蚀性，金属材料在该氛围下存在腐蚀严重的腐蚀现象，若使用金属管道输送四氯化钛，则会引起氧化产品质量的降低的同时还存在管道蚀穿安全风险。由此可见，在四氯化钛的氧化工艺过程中对用于输送高温、高压状态的四氯化钛气体的管道要求极高。
目前，常见的四氯化钛气体输送管道是外壳为金属，内部为陶瓷的复合管道。但此类复合管道由于金属材质热膨胀系数大于陶瓷，且陶瓷耐热震能力非常差，因此此类管道的快速升降温极易造成陶瓷内层管道的破损，进而导致管道失效。为了避免上述问题，通常采用上述金属外层和陶瓷内衬的符合输送管道在使用前后各需8-16小时的升降温预处理过程，而长时间的预处理将严重地影响生产效率。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种可有效地缩短升降温预处理时间的用于输送四氯化钛气体的输送管道。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：用于四氯化钛气体的输送管道，所述管道由外到内依次包括由金属材料制成的外管层、由多孔材料制成的中间管层和由石墨制成的内管层。
进一步的是：所述中间管层由多孔陶瓷材料制成。
进一步的是：所述外管层的金属材料为：碳钢、不锈钢或者合金材料。
进一步的是：在外管层的外侧包裹设置有保温层。
进一步的是：在管道的两端分别设置有金属材料制成的法兰，所述法兰与外管层固定连接。
进一步的是：所述法兰与外管层为一体结构。
本发明的有益效果是：本发明中的输送管道为针对用于四氯化钛气体的输送，能有效地克服高温、高压以及强腐蚀性的四氯化钛气体的输送要求；并且本发明具有优异的抗热震性能和绝热性能，能有效的缩短管道升降温的预处理所需时间，提高生产效率。
附图说明
图1为本发明所述的管道为直线状时的半剖视图；
图2为本发明所述的管道为弯管状或弯头时的半剖视图；
图中标记为：法兰1、外管层2、中间管层3、内管层4
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1和图2中所示，本发明所述的用于四氯化钛气体的输送管道；管道由外到内依次包括由金属材料制成的外管层2、由多孔材料制成的中间管层3和由石墨制成的内管层4。另外，在需要进一步提高保温效果时，还可在外管层2的外侧包裹设置有保温层。
本发明采用石墨材料作为管道最内部的内管层4，即内管层4为直接与四氯化钛接触。由于石墨的化学性质稳定，不溶于水、稀酸、稀碱和有机溶剂，能有效地抵抗四氯化钛的强腐蚀性；另外，石墨的韧性好，具有较好的加工性能，在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏，温度突变时，石墨的体积变化不大，不会产生裂纹，保证了管道用于四氯化钛气体输送的可靠性；而且石墨用于输送四氯化钛时能实现快速升降温的预处理，进而有效的缩短预处理时间，提高生产效率。
另外，本发明通过设置多孔材料制成的中间管层3，多孔材料具有较强的结构强度、优异抗热震能力和优异的绝热能力，一方面有效地隔绝了管道内外层的温度传递，降低了温度变化导致的不同材料管道的伸缩量差异，尤其是降低了外管层2和内管层4的伸缩差异，进而降低对发生管道损坏的问题；另一方面可承受管道快速的升降温变化，由于石墨的内管层4和多孔材料的中间管层3都具有较好的抗热震性，因此能有效的承受温度的快速升降变化；因此在将多孔材料的中间管层3与石墨材料的内管层4配合后用于输送高温、高压的四氯化钛气体时，可进一步保障对管道预热时间的缩短，提高生产效率。
更具体的，多孔材料一般是通过悬浮固体烧结而来，其具有一定的粘性，因此可以在一定程度上粘结金属和石墨；故本发明利用多孔材料对金属外管层2和石墨内管层4可起到较强的连接和固定效果，有效地防止石墨在金属的外管层2内滑动；确保管道的有效性。当然，不失一般性，在生产过程中应当确保外管层2、中间管层3和内管层4之间为紧密配合关系。
更具体的，本发明中的中间管层3进一步优选为由多孔陶瓷材料制成。多孔陶瓷材料为主要以Al2O3和SiO2为材料，通过相应的烧结工艺制造的内部具有一定比例空隙的陶瓷材料。正是由于材料空隙的存在，使得多空材料在使用过程中有较强的耐热震性和优异的绝热性能，而且采用陶瓷材料后还可进一步提高中间管层3的结构强度，以满足快速升降温的变化所引起的热震冲击要求，确保管道不受损坏。
另外，本发明中的外管层2为采用金属材料，以确保其具有较强的结构强度即可，通常可选用常规的碳钢、不锈钢或者其他合金类材料即可；其中优选采用为不锈钢。
另外，为了便于安装，本发明进一步在管道的两端分别设置有金属材料制成的法兰1，所述法兰1与外管层2固定连接。并且更具体的，可直接将法兰1焊接在外管层2的端部以成一体结构；确保法兰1与外管层2之间的连接结构强度。

Claims (6)

1.用于四氯化钛气体的输送管道，其特征在于：所述管道由外到内依次包括由金属材料制成的外管层(2)、由多孔材料制成的中间管层(3)和由石墨制成的内管层(4)。
2.如权利要求1所述的用于四氯化钛气体的输送管道，其特征在于：所述中间管层(3)由多孔陶瓷材料制成。
3.如权利要求1所述的用于四氯化钛气体的输送管道，其特征在于：所述外管层(2)的金属材料为：碳钢、不锈钢或者合金材料。
4.如权利要求1所述的用于四氯化钛气体的输送管道，其特征在于：在外管层(2)的外侧包裹设置有保温层。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的用于四氯化钛气体的输送管道，其特征在于：在管道的两端分别设置有金属材料制成的法兰(1)，所述法兰(1)与外管层(2)固定连接。
6.如权利要求5所述的用于四氯化钛气体的输送管道，其特征在于：所述法兰(1)与外管层(2)为一体结构。
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