CN109721099B - 用于低温氯化制取四氯化钛的综合反应炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种综合反应炉，尤其是涉及一种用于低温氯化制取四氯化钛的综合反应炉，属于冶金生产设备设计制造技术领域。提供一种反应温度易控制，能有效提高碳钛氯化率的用于低温氯化制取四氯化钛的综合反应炉。所述的综合反应炉包括返泥浆温控系统、一次氯化反应炉、二次氯化反应炉和炉间U型降温连接阀组，所述一次氯化反应炉的一次反应筒体通过所述的炉间U型降温连接阀组与所述二次氯化反应炉的二次反应筒体连通，外部淋洗、精制工序产生的泥浆通过所述的返泥浆温控系统分别从所述一次氯化反应炉和所述二次氯化反应炉的中上部输入对应的一次氯化反应炉和二次氯化反应炉中。

Description

用于低温氯化制取四氯化钛的综合反应炉

技术领域

本发明涉及一种综合反应炉，尤其是涉及一种用于低温氯化制取四氯化钛的综合反应炉，属于冶金生产设备设计制造技术领域。

背景技术

我国的钒钛磁铁矿资源十分丰富，综合利用价值极高。低温选择性氯化制取四氯化钛工艺是某钢铁集团公司国内首创的提钛技术，其生产线、生产设备目前仅存在于该钢铁集团公司。高温碳化—低温选择性氯化工艺路线经济性好、工艺路线成熟，已经作为国内提钛产业的主要生产工艺。低温氯化炉作为氯化系统的核心设备，主要负责将合格粒度的碳化渣与氯气在低温条件下反应生成四氯化钛。目前，国内低温氯化炉除了在某国内钢铁集团公司内存，以及其下属企业提交的申请号为201810778511.4，发明名称为低温氯化炉的发明专利申请提供的相应技术方案外，均没有可供参考的结构。而上述存在的两种低温氯化炉不仅为直筒结构的单炉体反应炉，而且均是通过底部加料和排渣，在炉体的顶部也仅设置有一个排烟口。这种结构的低温氯化炉，在低温氯化过程中仅进行一次反应，反应不彻底；而且由于氯化反应为放热反应，从而使炉内温度极不容易控制，导致氯化率较低，约为60～75％。低温氯化炉要求炉内反应温度保持在400-600℃，最多不超过700℃，否则会使反应失效。再者，低温氯化反应过程中，炉体运行震动严重、炉体结构无法保证长时间连续运行、局部关键结构不满足功能要求等诸多缺陷。

随着产业规模的扩大，低温氯化提钛逐渐进入大型化、规模化生产，既要保证合格的氯化率，又能满足设备的使用要求，对低温氯化炉提出了新要求。采用现有单炉体，不仅无法保证碳化钛的平均氯化率达到85％，而且不能满足生产工艺要求、经济性也不高。同时，由于产能扩大，如果单纯的增大炉体直径，炉体底部加料的方式也不满足工艺要求，炉内的反应温度更加难以控制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种反应温度易控制，能有效提高碳钛氯化率的用于低温氯化制取四氯化钛的综合反应炉。

为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于低温氯化制取四氯化钛的综合反应炉，所述的综合反应炉包括返泥浆温控系统、一次氯化反应炉、二次氯化反应炉和炉间U型降温连接阀组，所述一次氯化反应炉的一次反应筒体通过所述的炉间U型降温连接阀组与所述二次氯化反应炉的二次反应筒体连通，外部淋洗、精制工序产生的泥浆通过所述的返泥浆温控系统分别从所述一次氯化反应炉和所述二次氯化反应炉的中上部输入对应的一次氯化反应炉和二次氯化反应炉中，所述的炉间U型降温连接阀组包括下行进渣管、变向空腔、上行出渣管、流化进气管组件和冷却降温系统，所述的变向空腔通过所述的下行进渣管与所述的一次反应筒体连通，所述的变向空腔通过所述的上行出渣管分别与各组所述的二次反应筒体连通，所述的流化进气管组件从所述的变向空腔的底部与该变向空腔连接，工作过程中的变向空腔通过所述的冷却降温系统降低该变向空腔及其内部流动的氯化渣的温度。

进一步的是，所述的综合反应炉还包括支撑稳定装置，所述的一次氯化反应炉和所述的二次氯化反应炉分别通过所述的支撑稳定装置支撑，氯化反应过程中的所述一次氯化反应炉和二次氯化反应炉均通过所述的支撑稳定装置保持稳定。

上述方案的优选方式是，所述的支撑稳定装置包括环形主力支撑系和弹性辅支撑系，所述的一次氯化反应炉和所述的二次氯化反应炉分别通过所述的环形主力支撑系支撑，氯化反应过程的所述一次氯化反应炉和二次氯化反应炉分别通过所述的弹性辅支撑系保持稳定，所述的弹性辅支撑系以顶部支撑点为基准在各自内部弹性件的配合下沿高度方向可自由伸缩。

进一步的是，所述的综合反应炉还包括测温孔系，在所述二次氯化反应炉的中下部设置的二次反应筒体至少两组，所述一次氯化反应炉的一次反应筒体通过所述的炉间U型降温连接阀组分别同时与各组所述的二次反应筒体连通，所述的测温孔系分别沿所述一次氯化反应炉和各个所述二次反应筒体的高度方向顺序的布置在所述一次反应筒体和二次反应筒体的侧壁上；氯化反应过程中的一次氯化反应炉内部和二次氯化反应炉内部的反应温度通过插入所述测温孔系中的温度检测仪测定。

上述方案的优选方式是，所述的返泥浆温控系统包括返泥浆输送接口、喷射返料组件、渣浆泵、输送管系和串接在所述输送管系上的多组上料阀，所述的输送管系具有多个物料输出口，在每一个所述的物料输出口的后端均串接有一个所述的上料阀，在每一个所述的物料输出口的前端均布置有一组件的喷射返料组件，所述的渣浆泵布置在所述输送管系的入口端上，各组所述的喷射返料组件分别通过各个所述的返泥浆输送接口布置在所述一次氯化反应炉和二次氯化反应炉的中上部；外部淋洗、精制工序产生的常温泥浆通过所述渣浆泵、输送管系和上料阀，在所述喷射返料组件的配合下，从所述一次氯化反应炉和二次氯化反应炉的中上部喷入对应的一次氯化反应炉和二次氯化反应炉中。

上述方案的优选方式是，所述流化进气管组件的套数与所述的下行进渣管和上行出渣管的总根数相同，所述的冷却降温系统为包覆在所述变向空腔周向外侧壁上的水冷套。

进一步的是，所述的一次氯化反应炉还包括主流化床、主变径段、主扩大段和主炉顶收口密封段，所述的主变径段、主扩大段和主炉顶收口密封段沿高度方向向上顺序布置在所述一次反应筒体的上端，所述一次反应筒体的下端通过所述的主流化床封闭，在所述主炉顶收口密封段的顶板上和一次反应筒体顶部的侧壁上均布置有返泥浆输送接口，外部淋洗、精制工序产生的常温泥浆通过所述的返泥浆温控系统在所述返泥浆输送接口的配合下从所述一次氯化反应炉的中上部喷入该一次氯化反应炉中。

进一步的是，所述的二次氯化反应炉还包括副流化床、副变径段、副扩大段和副炉顶收口密封段，所述的副变径段、副扩大段和副炉顶收口密封段沿高度方向向上顺序布置，各组所述的二次反应筒体均分别通过其敞开的上部与所述副变径段的下端连接，所述副流化床的套数与所述二次反应筒体的组数相当，一组所述二次反应筒体敞开的下端对应的通过一套所述的副流化床封闭，在所述副炉顶收口密封段的顶板上和各组所述二次反应筒体顶部的侧壁上均布置有返泥浆输送接口，外部淋洗、精制工序产生的常温泥浆通过所述的返泥浆温控系统在所述返泥浆输送接口的配合下从所述二次氯化反应炉的中上部喷入该二次氯化反应炉中。

上述方案的优选方式是，所述的一次反应筒体和所述的二次反应筒体沿厚度方向均包括壳体和衬覆在该壳体内侧壁上的内衬结构，所述的一次反应筒体和所述的二次反应筒体均分别通过所述壳体的上端与对应主变径段和副变径段的下端连接，

所述的内衬结构包括沿厚度方向向内顺序设置的永久层、工作层和多道沿高度方向顺序布置的托转环，所述的永久层与所述壳体的内侧壁贴接连接，在所述永久层的顶部设置有与所述永久层一体成型的斜面包覆体，向筒体内部倾斜的所述斜面包覆体的倾斜面与水平面的夹角在45～80°之间，所述工作层的顶面包覆在所述的斜面包覆体中，所述托转环的外圈面与所述壳体的内侧壁焊接连接，所述托转环的其它部位包覆在所述的永久层和所述的工作层中，

所述的壳体、主变径段、副变径段、主扩大段、副扩大段、主炉顶收口密封段和副炉顶收口密封段均由不锈钢板材卷制而成，呈倒锥形的所述主变径段和所述副变径段的侧壁与水平面的夹角在30～80°之间，在所述一次反应筒体和所述二次反应筒体的上部还均设置有固体物料输入口和四氯化钛渣输出口，在所述一次反应筒体和所述二次反应筒体底部的侧壁上还均设置有排渣口和应急排渣口，一次反应筒体上的四氯化钛渣输出口通过所述的炉间U型降温连接阀组分别与各组二次反应筒体上的固体物料输入口连接，

所述的主流化床和所述的副流化床均分别包括分布板、分布器、气包和流化床支撑结构，在所述的分布板上均布的分布器安装孔，由多根喷吹导杆构成的分布器通过所述的分布器安装孔安装在对应的一次反应筒体和二次反应筒体的下端，各根所述喷吹导杆的进气端分别与所述的气包连接，所述的主流化床和所述的副流化床通过所述的流化床支撑结构支撑在相应的一次反应筒体和二次反应筒体的下端。

本发明的有益效果是：本申请通过对现有的氯化反应炉进行改进，不仅增加返泥浆温控系统，而且增加了炉间U型降温连接阀组和以一次氯化反应炉输出的四氯化钛渣为反应原料进行二次反应的二次氯化反应炉，并将所述一次氯化反应炉的一次反应筒体通过所述的炉间U型降温连接阀组与所述二次氯化反应炉的二次反应筒体连通，然后使外部淋洗、精制工序产生的泥浆，通过所述的返泥浆温控系统分别从所述一次氯化反应炉和所述二次氯化反应炉的中上部输入对应的一次氯化反应炉和二次氯化反应炉中。这样，由于随时有常温泥浆根据氯化反应炉内的温度情况通过返泥浆温控系统中上部输入对应的一次氯化反应炉和二次氯化反应炉中来调控两个反应炉内的温度，从而可以有效的实现对反应温度易控制；相应的，由于二次氯化反应炉是以一次氯化反应炉输出的四氯化钛炉渣作为固体物料参与反应的，进而还能有效提高碳钛的氯化率，实现至少80％以上氯化钛的目标。

附图说明

图1为本发明用于低温氯化制取四氯化钛的综合反应炉的主视图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1的C-C剖视图；

图4为本发明涉及到的一次氯化反应炉的结构示意图；

图5为本发明涉及到的二次氯化反应炉的结构示意图；

图6为图4的I部放大图；

图7为图4、5的II部放大图；

图8为本发明涉及到的返泥浆温控系统的结构示意图；

图9为本发明涉及到的炉间U型降温连接阀组的结构示意图；

图10为图9的A-A剖视图。

图中标记为：返泥浆温控系统1、一次氯化反应炉2、二次氯化反应炉3和炉间U型降温连接阀组4、一次反应筒体5、二次反应筒体6、支撑稳定装置7、环形主力支撑系8、弹性辅支撑系9、支撑点10、测温孔系11、返泥浆输送接口12、喷射返料组件13、渣浆泵14、输送管系15、上料阀16、下行进渣管17、变向空腔18、上行出渣管19、流化进气管组件20、冷却降温系统21、主流化床22、主变径段23、主扩大段24、主炉顶收口密封段25、副流化床26、副变径段27、副扩大段28、副炉顶收口密封段29、壳体30、内衬结构31、永久层32、工作层33、托转环34、斜面包覆体35、固体物料输入口36、四氯化钛渣输出口37、排渣口38、应急排渣口39、分布板40、分布器41、气包42、流化床支撑结构43、喷吹导杆44、工艺管口45。

具体实施方式

如图1～图10所示是本发明提供的一种反应温度易控制，能有效提高碳钛氯化率的用于低温氯化制取四氯化钛的综合反应炉。所述的综合反应炉包括返泥浆温控系统1、一次氯化反应炉2、二次氯化反应炉3和炉间U型降温连接阀组4，所述一次氯化反应炉2的一次反应筒体5通过所述的炉间U型降温连接阀组4与所述二次氯化反应炉3的二次反应筒体6连通，外部淋洗、精制工序产生的常温泥浆通过所述的返泥浆温控系统1分别从所述一次氯化反应炉2和所述二次氯化反应炉3的中上部输入对应的一次氯化反应炉2和二次氯化反应炉3中。本申请通过对现有的氯化反应炉进行改进，不仅增加返泥浆温控系统，而且增加了炉间U型降温连接阀组和以一次氯化反应炉输出的四氯化钛渣为反应原料进行二次反应的二次氯化反应炉，并将所述一次氯化反应炉的一次反应筒体通过所述的炉间U型降温连接阀组与所述二次氯化反应炉的二次反应筒体连通，然后使外部淋洗、精制工序产生的常温泥浆通过所述的返泥浆温控系统分别从所述一次氯化反应炉和所述二次氯化反应炉的中上部输入对应的一次氯化反应炉和二次氯化反应炉中。这样，由于随时有常温泥浆根据氯化反应炉内的温度情况通过返泥浆温控系统中上部输入对应的一次氯化反应炉和二次氯化反应炉中来调控两个反应炉内的温度，从而可以有效的实现对反应温度易控制；相应的，由于二次氯化反应炉是以一次氯化反应炉输出的四氯化钛炉渣作为固体物料参与反应的，进而还能有效提高碳钛的氯化率，实现至少80％以上氯化钛的目标。

上述实施方式中，为了更好的适应大型化、规模化生产的工艺要求，保证炉体直径扩大后仍能满足放热反应的炉体变化要求，所述的综合反应炉还包括支撑稳定装置7，所述的一次氯化反应炉2和所述的二次氯化反应炉3分别通过所述的支撑稳定装置7支撑，氯化反应过程中的所述一次氯化反应炉2和二次氯化反应炉3均通过所述的支撑稳定装置7保持稳定。此时，所述的支撑稳定装置7优选为包括环形主力支撑系8和弹性辅支撑系9，所述的一次氯化反应炉2和所述的二次氯化反应炉3分别通过所述的环形主力支撑系8支撑，氯化反应过程的所述一次氯化反应炉2和二次氯化反应炉3分别通过所述的弹性辅支撑系9保持稳定，所述的弹性辅支撑系9以顶部支撑点10为基准在各自内部弹性件的配合下沿高度方向可自由伸缩。同时，为了准确的掌握炉体内的反应温度，以利用于通过所述的返泥浆温控系统1控制输入炉内的常温泥浆的数量、时间和时机，所述的综合反应炉还包括测温孔系11，在所述二次氯化反应炉3的中下部设置的二次反应筒体6至少两组，所述的测温孔系11分别沿所述一次氯化反应炉2和各个所述二次反应筒体6的高度方向顺序的布置在所述一次反应筒体5和二次反应筒体6的侧壁上；氯化反应过程中的一次氯化反应炉2内部和二次氯化反应炉3内部的反应温度通过插入所述测温孔系11中的温度检测仪测定。本申请所述的环形主力支撑系8可以包括固装在壳体外的圆环形支座和支撑该支座的桁架梁柱系统，也可以是仅包括桁架梁柱系统，壳体直接支撑在所述的桁架梁柱系统。而所述的弹性辅支撑系9的较为简单结构为内部设置有压缩弹簧的伸缩筒体，当最简单的结构就是直接通过多组压缩弹簧直接支撑。

当然，为了便于将外部淋洗、精制工序产生的常温泥浆随时可控的输入反应炉中调节反应炉内的反应温度，同时又尽可以有的简化所述的返泥浆温控系统1的结构，本申请所述的返泥浆温控系统1包括返泥浆输送接口12、喷射返料组件13、渣浆泵14、输送管系15和串接在所述输送管系15上的多组上料阀16，所述的输送管系15具有多个物料输出口，在每一个所述的物料输出口的后端均串接有一个所述的上料阀16，在每一个所述的物料输出口的前端均布置有一组件的喷射返料组件13，所述的渣浆泵14布置在所述输送管系15的入口端上，各组所述的喷射返料组件13分别通过各个所述的返泥浆输送接口12布置在所述一次氯化反应炉2和二次氯化反应炉3的中上部；外部淋洗、精制工序产生的常温泥浆通过所述渣浆泵14、输送管系15和上料阀16，在所述喷射返料组件13的配合下，从所述一次氯化反应炉2和二次氯化反应炉3的中上部喷入对应的一次氯化反应炉2和二次氯化反应炉3中。相应的，为了便于将一次反应筒体5内的四氯化钛尾渣输入二次反应筒体6中进行二次反应以最大限度的提高氯化率，同时又能较好的控制输入二次反应筒体6内的四氯化钛尾渣的温度，本申请所述的炉间U型降温连接阀组4包括下行进渣管17、变向空腔18、上行出渣管19、流化进气管组件20和冷却降温系统21，所述的变向空腔18通过所述的下行进渣管17与所述的一次反应筒体5连通，所述的变向空腔18通过所述的上行出渣管19分别与各组所述的二次反应筒体6连通，所述的流化进气管组件20从所述的变向空腔18的底部与该变向空腔18连接，工作过程中的变向空腔18通过所述的冷却降温系统21降低该变向空腔18及其内部流动的氯化渣的温度。此时，所述流化进气管组件20的套数与所述的下行进渣管17和上行出渣管19的总根数相同，所述的冷却降温系统21为包覆在所述变向空腔18周向外侧壁上的水冷套。

进一步的，为了最大限度的适应有氯气参与反应的现实状况，并尽可能的避免大量未参与反应的氯气从顶部排出反应炉，同时又使二次反应炉的结构尽可能的紧凑，本申请所述的一次氯化反应炉2还包括主流化床22、主变径段23、主扩大段24和主炉顶收口密封段25，所述的主变径段23、主扩大段24和主炉顶收口密封段25沿高度方向向上顺序布置在所述一次反应筒体5的上端，所述一次反应筒体5的下端通过所述的主流化床22封闭，在所述主炉顶收口密封段25的顶板上和一次反应筒体顶部的侧壁上均布置有返泥浆输送接口12，外部淋洗、精制工序产生的常温泥浆通过所述的返泥浆温控系统1在所述返泥浆输送接口12的配合下从所述一次氯化反应炉1的中上部喷入该一次氯化反应炉2中。本申请所述的二次氯化反应炉3还包括副流化床26、副变径段27、副扩大段28和副炉顶收口密封段29，所述的副变径段27、副扩大段28和副炉顶收口密封段29沿高度方向向上顺序布置，各组所述的二次反应筒体6均分别通过其敞开的上部与所述副变径段27的下端连接，所述副流化床26的套数与所述二次反应筒体6的组数相当，一组所述二次反应筒体6敞开的下端对应的通过一套所述的副流化床26封闭，在所述副炉顶收口密封段29的顶板上和各组所述二次反应筒体6顶部的侧壁上均布置有返泥浆输送接口12，外部淋洗、精制工序产生的常温泥浆通过所述的返泥浆温控系统1在所述返泥浆输送接口12的配合下从所述二次氯化反应炉3的中上部喷入该二次氯化反应炉3中。

现结合反应炉的反应区主要在炉本的中下部，氯化反应属于放热型高温反应的生产特点，为了延长炉体反应段的使用寿命，尽可能的保证参与反应的固态物质，不管是碳化钛还是四氯化钛尾渣尽可能的积集在反应区内，本申请所述的一次反应筒体5和所述的二次反应筒体6沿厚度方向均包括壳体30和衬覆在该壳体30内侧壁上的内衬结构31，所述的一次反应筒体5和所述的二次反应筒体6均分别通过所述壳体30的上端与对应主变径段23和副变径段27的下端连接。此时，所述的内衬结构31包括沿厚度方向向内顺序设置的永久层32、工作层33和多道沿高度方向顺序布置的托转环34，所述的永久层32与所述壳体30的内侧壁贴接连接，在所述永久层32的顶部设置有与所述永久层32一体成型的斜面包覆体35，向筒体内部倾斜的所述斜面包覆体35的倾斜面与水平面的夹角在45～80°之间，所述工作层33的顶面包覆在所述的斜面包覆体35中，所述托转环34的外圈面与所述壳体30的内侧壁焊接连接，所述托转环34的其它部位包覆在所述的永久层32和所述的工作层33中。相应的，所述的壳体30、主变径段23、副变径段27、主扩大段24、副扩大段28、主炉顶收口密封段25和副炉顶收口密封段29均由不锈钢板材卷制而成，呈倒锥形的所述主变径段23和所述副变径段27的侧壁与水平面的夹角在30～80°之间，在所述一次反应筒体5的上部还设置有固体物料输入口36和四氯化钛渣输出口37，在所述二次反应筒体6的上部也设置有所述的固体物料输入口36，在所述一次反应筒体5和所述二次反应筒体6底部的侧壁上还均设置有排渣口38和应急排渣口39，一次反应筒体5上的四氯化钛渣输出口37通过所述的炉间U型降温连接阀组4分别与各组二次反应筒体6上的固体物料输入口36连接。当然，为了便于氯气的输入，本申请所述的主流化床22和所述的副流化床26采用的均是分别包括分布板40、分布器41、气包42和流化床支撑结构43的流化床系统，在所述的分布板40上均布的分布器安装孔，由多根喷吹导杆44构成的分布器41通过所述的分布器安装孔安装在对应的一次反应筒体5和二次反应筒体6的下端，各根所述喷吹导杆44的进气端分别与所述的气包42连接，所述的主流化床22和所述的副流化床26分别通过所述的流化床支撑结构43支撑在相应的一次反应筒体5和二次反应筒体6的下端。

实施例一

如图1、图2以及图3所示，本发明所述的综合反应炉设一个一次反应炉即主炉2和两个二次反应炉即副炉3，主炉2和副炉3之间通过炉间U型阀组4连接，在所述的主炉和副炉上均安装有包含有排渣口38、应急排渣口39的若干工艺管口45。各个部件的具体结构如下，

第一部分：主炉

主炉主要由流化床、反应筒体、变径段、扩大段、炉顶收口段、炉体支撑、返泥浆系统、测温系统、各类工艺管口组成。

流化床主要由分布板、分布器、气包、流化床支撑组成，分布板根据具体工艺参数设置均匀分布的小孔，分布器由若干喷吹导杆组成，设置两个气包进行对向进气，气包进气方向与出气方向须呈垂直夹角。

主炉反应筒体由壳体和内衬组成；壳体材质为2520不锈钢；内衬结构分为工作层和永久层，永久层与壳体内表面粘接，内衬最高处设置为斜面，斜面材料均为永久层所用材料，斜面角度γ范围为45°～80°之间；根据具体结构在不同高度，内衬中设置托转环；托转环外圈与壳体内表面接触，内圈须包裹在内衬中，不允许裸露。反应筒体底部采用法兰式与流化床连接，以方便炉内事故时排渣。

变径段材质为2520不锈钢，角度α须保证在30°～80°之间。

炉体支撑分为两部分，分别是环形主力支撑和弹簧辅助支撑。其中环形主力支撑点须在反应筒体上半段；弹簧辅助支撑均匀分布在反应筒体下半段。当炉体正常工作时，由于炉内反应为放热反应，温度急剧升高，炉体震动较大。主、副搭配的双层支撑方式可保证在炉体反应时承重稳定可靠，且有减震作用。同时，炉体由于温度急剧身高，产生热胀反应，主要呈炉体高度方向伸长。这种支撑方式会保证当炉体受热伸长时，以主力支撑点为基准，向上伸长为自由端，向下伸长部分有弹簧辅助支撑作为补偿，大大提高了炉体稳定性。

返泥浆系统由炉顶返泥浆管口和辅助返泥浆管口组成。低温氯化反应为放热反应，反应热量较大，反应过程中根据温度变化必须掺入氯化后的氯化渣又称返渣，以稀释原料中的TiC含量并吸收系统热量，从而调整反应温度。炉顶返泥浆口均匀分布在炉体顶部，具体数量由工艺要求给定，其结构由外层套管和泥浆疏导管组成，泥浆疏导管端部需伸进炉体向下延伸至扩大段空腔范围；辅助返泥浆口分布在反应筒体上部沿周边均匀布置；其结构仅设外层套管，泥浆疏导管可根据具体使用过程中的实际要求增加。

主炉炉体还包括若干工艺管口，包括进料口、烘炉口、出料口、排渣口、应急排渣口、人孔、防爆孔、测压口等，本专利包括以上管口但不局限于此。

测温系统沿反应筒体垂直不同高度分布若干测温口，同时在炉顶分布一个测温口。

第二部分：副炉

副炉分为副炉A和副炉B，每个副炉单独配套有流化床、反应筒体、返泥浆系统、测温系统，共用一个变径段、扩大段和炉顶收口段，并设炉体支撑装置。

流化床主要由分布板、分布器、气包、流化床支撑组成，分布板根据具体工艺参数设置均匀分布的小孔，分布器由若干喷吹导杆组成。

副炉反应筒体由壳体和内衬组成；壳体材质为2520不锈钢；内衬结构分为工作层和永久层，永久层与壳体内表面粘接，内衬最高处设与永久层所用材料一致的斜面，斜面角度γ范围为45°～80°；根据具体结构在不同高度面上，内衬中设置托转环；托转环外圈与壳体内表面接触，内圈须包裹在内衬中，不允许裸露。

变径段材质为2520不锈钢，角度β须保证在30°～80°之间。变径段底部与反应筒体连接处须保证平滑过渡，不允许有水平面，以防止反应物料堆积。

副炉A和副炉B共用一个扩大段，材质为2520不锈钢；扩大段平面形状为：两端为半径相同的半圆，中部为矩形形状。这种结构既保证了反应的通畅性又简化了副炉的炉体结构。

炉体支撑分为三部分，分别是环形主力支撑、弹簧辅助支撑和炉间支撑。副炉A和副炉B共用一个环形主力支撑装置，其支撑点须在反应筒体上半段；副炉A和副炉B分别单独设弹簧辅助支撑，均匀分布在反应筒体下半段；在副炉A和副炉B反应筒体间设钢结构支撑，保证炉体静态受力平衡。

返泥浆系统由炉顶返泥浆管口和辅助返泥浆管口组成；炉顶返泥浆口均匀分布在炉体顶部，具体数量由工艺要求给定，其结构由外层套管和泥浆疏导管组成，泥浆疏导管端部需伸进炉体向下延伸至扩大段空腔范围；辅助返泥浆口分布在反应筒体上部沿周边均匀布置；其结构仅设外层套管，泥浆疏导管可根据具体使用过程中的实际要求增加。

副炉炉体还包括若干工艺管口，包括进料口、出料口、排渣口、应急排渣口、人孔、防爆孔、测压口等，本专利包括以上管口但不局限于此。

测温系统沿反应筒体垂直不同高度分布若干测温口，同时在炉顶分布一个测温口。

第三部分：炉间U型阀

炉间U型阀共设2个，其中一个炉间U型阀一端与主炉出料口连接，另一端与副炉A进料口相连；另一个炉间U型阀一端与主炉出料口连接，另一端与副炉B进料口相连。

其具体的运过程如下，

低温氯化炉为氯化系统核心设备，主要负责将合格粒度碳化渣与氯气在低温条件下反应生成四氯化钛。

正常生产时，原料由主炉加料口连续加入，循环氯气通入主炉；主炉中部设两个排渣口通过U型阀连续交替向副炉排渣，副炉A排渣和受渣时，副炉B通氯气反应，副炉B排渣和受渣时，副炉A通氯气反应。

在反应过程中，通过炉顶返泥浆系统对反应炉体内返渣，降温，从而达到对反应温度控制的目的。

温度检测可根据反应筒体不同高度上的测温口进行实时测量。

这种组合炉体实现物料连续不间断的两次反应，即原料经过主炉反应后通过主炉出料口进入副炉A或副炉B，进行二次反应，使反应更彻底，从而保证氯化率达到85％以上，经济性良好，可实现规模化、产业化生产。

Claims (9)

1.一种用于低温氯化制取四氯化钛的综合反应炉，其特征在于：所述的综合反应炉包括返泥浆温控系统(1)、一次氯化反应炉(2)、二次氯化反应炉(3)和炉间U型降温连接阀组(4)，所述一次氯化反应炉(2)的一次反应筒体(5)通过所述的炉间U型降温连接阀组(4)与所述二次氯化反应炉(3)的二次反应筒体(6)连通，外部淋洗、精制工序产生的泥浆通过所述的返泥浆温控系统(1)分别从所述一次氯化反应炉(2)和所述二次氯化反应炉(3)的中上部输入对应的一次氯化反应炉(2)和二次氯化反应炉(3)中，

所述的炉间U型降温连接阀组(4)包括下行进渣管(17)、变向空腔(18)、上行出渣管(19)、流化进气管组件(20)和冷却降温系统(21)，所述的变向空腔(18)通过所述的下行进渣管(17)与所述的一次反应筒体(5)连通，所述的变向空腔(18)通过所述的上行出渣管(19)分别与各组所述的二次反应筒体(6)连通，所述的流化进气管组件(20)从所述的变向空腔(18)的底部与该变向空腔(18)连接，工作过程中的变向空腔(18)通过所述的冷却降温系统(21)降低该变向空腔(18)及其内部流动的氯化渣的温度。

2.根据权利要求1所述的用于低温氯化制取四氯化钛的综合反应炉，其特征在于：所述的综合反应炉还包括支撑稳定装置(7)，所述的一次氯化反应炉(2)和所述的二次氯化反应炉(3)分别通过所述的支撑稳定装置(7)支撑，氯化反应过程中的所述一次氯化反应炉(2)和二次氯化反应炉(3)均通过所述的支撑稳定装置(7)保持稳定。

3.根据权利要求2所述的用于低温氯化制取四氯化钛的综合反应炉，其特征在于：所述的支撑稳定装置(7)包括环形主力支撑系(8)和弹性辅支撑系(9)，所述的一次氯化反应炉(2)和所述的二次氯化反应炉(3)分别通过所述的环形主力支撑系(8)支撑，氯化反应过程的所述一次氯化反应炉(2)和二次氯化反应炉(3)分别通过所述的弹性辅支撑系(9)保持稳定，所述的弹性辅支撑系(9)以顶部支撑点(10)为基准在各自内部弹性件的配合下沿高度方向可自由伸缩。

4.根据权利要求1、2或3所述的用于低温氯化制取四氯化钛的综合反应炉，其特征在于：所述的综合反应炉还包括测温孔系(11)，在所述二次氯化反应炉(3)的中下部设置的二次反应筒体(6)至少两组，所述的测温孔系(11)分别沿所述一次氯化反应炉(2)和各个所述二次反应筒体(6)的高度方向顺序的布置在所述一次反应筒体(5)和二次反应筒体(6)的侧壁上；氯化反应过程中的一次氯化反应炉(2)内部和二次氯化反应炉(3)内部的反应温度通过插入所述测温孔系(11)中的温度检测仪测定。

5.根据权利要求4所述的用于低温氯化制取四氯化钛的综合反应炉，其特征在于：所述的返泥浆温控系统(1)包括返泥浆输送接口(12)、喷射返料组件(13)、渣浆泵(14)、输送管系(15)和串接在所述输送管系(15)上的多组上料阀(16)，所述的输送管系(15)具有多个物料输出口，在每一个所述的物料输出口的后端均串接有一个所述的上料阀(16)，在每一个所述的物料输出口的前端均布置有一组件的喷射返料组件(13)，所述的渣浆泵(14)布置在所述输送管系(15)的入口端上，各组所述的喷射返料组件(13)分别通过各个所述的返泥浆输送接口(12)布置在所述一次氯化反应炉(2)和二次氯化反应炉(3)的中上部；外部淋洗、精制工序产生的常温泥浆通过所述渣浆泵(14)、输送管系(15)和上料阀(16)，在所述喷射返料组件(13)的配合下，从所述一次氯化反应炉(2)和二次氯化反应炉(3)的中上部喷入对应的一次氯化反应炉(2)和二次氯化反应炉(3)中。

6.根据权利要求1所述的用于低温氯化制取四氯化钛的综合反应炉，其特征在于：所述流化进气管组件(20)的套数与所述的下行进渣管(17)和上行出渣管(19)的总根数相同，所述的冷却降温系统(21)为包覆在所述变向空腔(18)周向外侧壁上的水冷套。

7.根据权利要求4所述的用于低温氯化制取四氯化钛的综合反应炉，其特征在于：所述的一次氯化反应炉(2)还包括主流化床(22)、主变径段(23)、主扩大段(24)和主炉顶收口密封段(25)，所述的主变径段(23)、主扩大段(24)和主炉顶收口密封段(25)沿高度方向向上顺序布置在所述一次反应筒体(5)的上端，所述一次反应筒体(5)的下端通过所述的主流化床(22)封闭，在所述主炉顶收口密封段(25)的顶板上和一次反应筒体顶部的侧壁上均布置有返泥浆输送接口(12)，外部淋洗、精制工序产生的常温泥浆通过所述的返泥浆温控系统(1)在所述返泥浆输送接口(12)的配合下从所述一次氯化反应炉(2)的中上部喷入该一次氯化反应炉(2)中。

8.根据权利要求7所述的用于低温氯化制取四氯化钛的综合反应炉，其特征在于：所述的二次氯化反应炉(3)还包括副流化床(26)、副变径段(27)、副扩大段(28)和副炉顶收口密封段(29)，所述的副变径段(27)、副扩大段(28)和副炉顶收口密封段(29)沿高度方向向上顺序布置，各组所述的二次反应筒体(6)均分别通过其敞开的上部与所述副变径段(27)的下端连接，所述副流化床(26)的套数与所述二次反应筒体(6)的组数相当，一组所述二次反应筒体(6)敞开的下端对应的通过一套所述的副流化床(26)封闭，在所述副炉顶收口密封段(29)的顶板上和各组所述二次反应筒体(6)顶部的侧壁上均布置有返泥浆输送接口(12)，外部淋洗、精制工序产生的常温泥浆通过所述的返泥浆温控系统(1)在所述返泥浆输送接口(12)的配合下从所述二次氯化反应炉(3)的中上部喷入该二次氯化反应炉(3)中。

9.根据权利要求7所述的用于低温氯化制取四氯化钛的综合反应炉，其特征在于：所述的一次反应筒体(5)和所述的二次反应筒体(6)沿厚度方向均包括壳体(30)和衬覆在该壳体(30)内侧壁上的内衬结构(31)，所述的一次反应筒体(5)和所述的二次反应筒体(6)均分别通过所述壳体(30)的上端与对应主变径段(23)和副变径段(27)的下端连接，

所述的内衬结构(31)包括沿厚度方向向内顺序设置的永久层(32)、工作层(33)和多道沿高度方向顺序布置的托转环(34)，所述的永久层(32)与所述壳体(30)的内侧壁贴接连接，在所述永久层(32)的顶部设置有与所述永久层(32)一体成型的斜面包覆体(35)，向筒体内部倾斜的所述斜面包覆体(35)的倾斜面与水平面的夹角在30～80°之间，所述工作层(33)的顶面包覆在所述的斜面包覆体(35)中，所述托转环(34)的外圈面与所述壳体(30)的内侧壁焊接连接，所述托转环(34)的其它部位包覆在所述的永久层(32)和所述的工作层(33)中，

所述的壳体(30)、主变径段(23)、副变径段(27)、主扩大段(24)、副扩大段(28)、主炉顶收口密封段(25)和副炉顶收口密封段(29)均由不锈钢材料制成，呈倒锥形的所述主变径段(23)和所述副变径段(27)的侧壁与水平面的夹角在30～80°之间，在所述一次反应筒体(5)的上部还设置有固体物料输入口(36)和四氯化钛渣输出口(37)，在所述二次反应筒体(6)的上部也设置有所述的固体物料输入口(36)，在所述一次反应筒体(5)和所述二次反应筒体(6)底部的侧壁上还均设置有排渣口(38)和应急排渣口(39)，一次反应筒体(5)上的四氯化钛渣输出口(37)通过所述的炉间U型降温连接阀组(4)分别与各组二次反应筒体(6)上的固体物料输入口(36)连接，

所述的主流化床(22)和所述的副流化床(26)均分别包括分布板(40)、分布器(41)、气包(42)和流化床支撑结构(43)，在所述的分布板(40)上均布的分布器安装孔，由多根喷吹导杆(44)构成的分布器(41)通过所述的分布器安装孔安装在对应的一次反应筒体(5)和二次反应筒体(6)的下端，各根所述喷吹导杆(44)的进气端分别与所述的气包(42)连接，所述的主流化床(22)和所述的副流化床(26)分别通过所述的流化床支撑结构(43)支撑在相应的一次反应筒体(5)和二次反应筒体(6)的下端。

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