CN1203002C - 用于含钛矿物氯化制备四氯化钛的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于含钛矿物氯化制备四氯化钛的装置和方法。该装置包括：密封储料罐的上口通过管道与预备贮料罐的下口连通，密封储料罐的下口与螺旋加料器的进料口连通，螺旋加料器的出料口通过一根管道与快速反应流化床的加料口上，快速反应流化床有一进气口与输气管道连通；快速反应流化床连通一冷凝器，该快速反应流化床上连通一旋风气固分离器，其上部有一产品出口，下部有一废料出口。该方法包括：气固原料在一级快速反应床中进行氯化反应；用反应气夹带着混合物进入湍流流化床反应；反应后的残渣和少量未反应的物质在反应床中向上运行至最后一级反应床；然后冷却、分离气固混合物。其优点：TiCl₄的产率高和纯度为99.9%，消除了粘结问题，减少对环境污染。

Description

用于含钛矿物氯化制备四氯化钛的装置和方法

技术领域

本发明涉及氯化法钛白生产技术领域，特别是用于氯化含钛矿物制备四氯化钛的装置和方法。

背景技术

含钛矿物氯化制取的四氯化钛是氯化法生产钛白和海绵钛等钛系制品的中间产物。目前，氯化法生产TiCl₄的工业方法主要有熔盐氯化法和沸腾氯法。

熔盐氯化法是将磨细的钛渣和石油焦悬浮在熔盐(由KCl、NaCl、MgCl₂、CaCl₂等组成)介质中，通入氯气氯化制取四氯化钛的一种方法，其氯化原理是通入的氯气给熔盐强烈的混合搅拌，氯气被分散成细小的气泡，并逐渐从炉底上升到熔盐的表面，悬浮在熔盐中的含钛矿物和石油焦微粒粘附在氯气气泡的表面，在表面张力的作用下，这些微粒被保持在熔盐与气泡的界面上，所以，实际上熔盐炉的氯化反应是在许多小的氯气气泡表面进行的，而每一个气泡都是由固、液、气三相所组成的单个微小的多相系统。熔盐法的优点是对原料要求比较宽松，大多数类型的含钛矿物都可以处理。不足之处是操作复杂，设备庞大，产能不高，尤其是生产过程中有大量废盐排出，迄今尚不能回收利用，造成了极大二次污染，还存在不易放大、难以与后续氧化工序连接的问题。因此，熔盐氯化已不适合大型氯化法钛白生产的要求，在发达国家的氯化法钛白生产工艺中已不采用熔盐法制备四氯化钛。

沸腾氯化法虽然发展较快，已经成为氯化法钛白生产过程中首选的氯化技术，沸腾氯化法采用沸腾氯化炉进行氯化反应，沸腾氯化炉由气室、气体分布器或筛板、反应段、过渡段、扩大段、顶盖以及加料、排渣、收集气体系统等组成，氯气经炉底部进入反应段，以一定流速使物料形成沸腾状态，反应段一般为圆柱形，也有采用锥形，可以具有沿床高气流线速度逐渐降低的特性，即反应段底部气速高，上部气速低，这与反应段内物料粒度沿床高逐渐变细的特性相适应，扩大段与反应段截面积保持一定比例，可减轻微小颗粒在生产过程中的夹带现象，过渡段的物料滑动角不易过小，不然，易堆积物料，产生搭桥现象，沸腾氯化法与熔盐法相比的优点是，产能较高，操作简单，不存在严重的三废问题，但是，沸腾氯化炉对原料的要求十分苛刻，其CaO+MgO含量必须控制在质量百分数为1％以下，否则钙、镁氯化后的液相析出，极易造成床层粘结，从而使氯化过程无法进行，而且由于炉型结构的固有缺陷，不仅产能不高，难以放大。因此，沸腾床氯化法的应用范围也受到很大的限制。

我国是钛资源大国，攀西地区的储量占世界总量的1/4以上，但其特点是钙、镁含量太高，一般的沸腾床很难处理，解决这个问题的核心是选择一种什么样的床型，可以减轻或者避免床内形成粘结。若采用稀相技术，即所谓的上流式或下流式快速流化床，粉状原料在被气流吹送的过程中进行氯化反应，颗粒相互碰撞、接触的时间很短，一般不会形成粘结。但在普通的快速流化床中，固相一次通过反应区的停留时间难以满足完全反应的要求。在其它一些固相加工工艺(如煅烧)中，通常是采用循环流化床技术来解决这个问题。然而，对于有粘结危险的氯化过程，循环管的存在，显然会遇到很大麻烦。

发明内容

本发明的目的是针对现有氯化法制备四氯化钛的装置和方法存在设备投资大，对原料要求苛刻、容易在反应床中造成粘结、所生成的产物产量低、难以放大、并且对环境污染严重的缺点，从而提供一种适于大规模工业生产的用于含钛矿物氯化制备四氯化钛的装置和方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明提供的用于含钛矿物氯化制备四氯化钛的装置，包括：预备贮料罐，密封储料罐3，螺旋加料器4，旋风气固分离器16，冷凝器15和竖立放置的、底部封闭的一级快速反应流化床8，其中，密封储料罐3的上口通过管道30与预备贮料罐的下口连通，密封储料罐3的下口与螺旋加料器4的进料口28连通，螺旋加料器的出料口29与螺旋加料器4连通，螺旋加料器出料口29下再通过一根向下倾斜的管道5连通在最下端的一级快速反应流化床8下部的侧壁上倾斜管道入口26上，该倾斜管道入口26的下部开有一气体管道入口27，该气体管道入口27与带阀门7的输气管道6连通；至下而上地设置3-10级快速反应流化床，最后一级快速反应流化床14的顶部通过一管道连通一冷凝器15，该最后一级快速反应流化床14的上部侧壁连通一向下倾斜的管道25，该倾斜管道25与一旋风气固分离器16连通，该旋风气固分离器的上部有一产品出口17，下部有一废料出口24；其特征在于，还包括至下而上地设置2-9级具有分布板结构的湍流流化床，一级湍流流化床10安装在最下端的一级快速反应流化床8与上部的二级快速反应流化床11之间，二级湍流流化床13安装在二级快速反应流化床11的上口与三级快速反应流化床14的下口之间，交替串联2-9级湍流流化床和3-10级快速反应流化床；所述的快速反应流化床的进出口直径相等，快速反应流化床的上口逐渐放大与湍流流化床的下口相接处的直径相同，湍流流化床的上口逐渐缩小与湍流流化床上部的下一级快速反应流化床的下口相接处的直径相同；所述的分布板设置在每一级湍流流化床的入口处；各湍流流化床和快速反应流化床的外壁由里向外依次设置有保温作用的网层18、石棉层19和外壳20，在网层18与各湍流流化床和快速反应流化床的外壁之间设置有支撑件；最后一级快速反应流化床的上口与冷凝器的下口相连通。

所述的分布板是波浪形板面，该分布板设置在湍流流化床的入口处，该分布板的开孔率为0.2～0.4，孔的直径为15～50mm，分布板中心厚度为100～400mm，开孔处厚度为5～15mm，孔的中心距分布板中心距离为70～200mm；所述的波浪形分布板的圆锥面的顶角为50～150°。

所述的预备贮料罐为1-2个。

所述的支撑件包括支撑板22和支撑圈21。

本发明提供的应用上述用于含钛矿物氯化制备四氯化钛的装置制备四氯化钛的方法，其特征在于，包含以下步骤：

(1).将气固配比为0.8-2.0m³/kg的固体原料和气体原料同时加入一级快速反应流化床，在800～1000℃，0.15-0.35Mpa的条件下进行初步氯化反应，并保持原料气的线速度为4～6m/s；所述的固体原料为含钛矿物和石油焦，含钛矿物中的TiO₂与石油焦中的C重量比为2～4，含钛矿物粒度为80～325目，气体原料为含有Cl₂和O₂的混合气体，其中混合气体中Cl₂的摩尔百分数为75％-99％，O₂的摩尔百分数为1％-25％；

(2).经步骤(1)初步氯化的产物及其未反应的原料以20-50m/s的速度穿过分布板进入一级湍流流化床(10)，在800～1000℃，0.15-0.35Mpa条件下进一步氯化反应30-60min，并保持原料气和生成的气的线速度为1.2-1.8m/s；

(3).步骤(2)氯化反应后的产物和少量未反应的固体物质继续被原料气和生成的气体夹带，依次进入下一级快速反应流化床、下一级分布板和下一级湍流流化床，直至到达最后一级快速反应流化床(14)；

(4).当步骤(3)反应得到的混合物进入最后一级快速反应流化床(14)时，从冷凝器(15)放出粗TiCl₄泥浆对混合物进行冷凝，使含有TiCl₄的混合物的温度降至350℃以下，所放出的粗TiCl₄泥浆的质量是气相产物的1.2-1.5倍；

(5).冷凝后的混合物进入旋风气固分离器(16)按常规方法进行气固分离，得到的粗TiCl₄经产品出口(17)进入TiCl₄的精制工序按常规方法进行精制，固相残渣由底部废料出口(24)排出。

所述的步骤(1)中含钛矿物中CaO+MgO的质量百分数为0-20％。

所述步骤(1)中的石油焦是含有质量百分数为14-20％的大粒焦，该大粒焦的粒度为2-5mm。

本发明的有益效果是产率大幅度提高，其单位面积产量比一般沸腾法高4倍左右，若按单位容积计算，则产量可提高10倍以上，减少甚至完全消除普通沸腾床的粘结危险，扩大原料品种，减少环境污染，最后得到纯度不低于99.9％的TiCl₄(质量百分数)。

附图说明

图1是用于含钛矿物氯化制备四氯化钛装置结构示意图。

图2-a是分布板的俯视图，图2-b是从A-A’的剖面图。

图3一级串联反应床的放大剖面图

图面说明如下：

预备贮罐1、2          密封储料罐3                螺旋加料器4

管道5、6、25、30      快速流化反应床8、11、14    阀门7

分布板9、12           湍流流化床10、13           冷凝器15

旋风气固分离器16      产品出口17                 网层18

石棉层19           外壳20                   支撑圈21

支撑板22           废料出口24               倾斜管道入口26

气体管道入口27     螺旋加料器的进料口28     螺旋加料器的出料口29

具体实施方式

实施例1

按图1、图2和图3制备一套用于含钛矿物氯化制备四氯化钛装置。

首先按图2制作一组开孔率为0.2，开孔直径为15mm；分布板中心厚度为100mm，开孔处厚度为5mm；开孔中心距分布板中心70mm；圆锥面的顶角为50°的不锈钢分布板9、12。

再按图1和图3，用市场现有的快速反应流化床和湍流流化床交替串联制作一个3级反应床，分布板9、12设置在湍流流化床10、13的入口处，湍流流化床10、13的内径为200mm，快速反应流化床的内径为90mm，装置高度为24m。

将制得的分布板9、12、3级由快速反应流化床和具有分布板结构的湍流流化床交替串联及其他部件按图1连接成一反应床，所述反应床的底部是封闭的，最后一级快速反应流化床14的顶部通过管道连通冷凝器15；通过倾斜管道25连通旋风气固分离器16；竖立放置的密封储料罐3的上口与预备贮料罐1的下口通过管道30连通，竖立放置的密封储料罐3的下口与螺旋加料器4的进料  28连通，螺旋加料器4的出料口29通过倾斜管道5与一级快速反应流化床8侧壁上的倾斜管道入口26连通，带阀门7的输气管道6连通在一级快速反应流化床8侧壁上的气体管道入口27处，倾斜管道入口26设置在气体管道入口27的上部。

按图3所示为：在各级反应床的外侧由里向外依次设置碳化硅网层18、石棉层19和不锈钢外壳20一起作为保温层，碳化硅网层18与反应床外壁之间设置有不锈钢支撑圈21和不锈钢支撑板22，该支撑圈21设置在一级快速反应流化床11的气体管道入口27的下部和湍流流化床10的上、下部位；该不锈钢支撑板22设置在一级快速反应流化床11的气体管道入口27的下部和湍流流化床10的上部。

实施例2

应用实施例1所制备的用于含钛矿物氯化制备四氯化钛装置，按以下步骤进行含钛矿物的氯化制备TiCl₄：

(1)将气固配比为0.8m³/kg的含钛矿物和石油焦和Cl₂、O₂的混合气体同时通入一级快速流化反应床8中，在800℃，0.15MPa下进行初步氯化反应，并保持Cl₂和O₂的混合气体线速度为4m/s；含钛矿物中的TiO₂与石油焦中的C的重量比为2，含钛矿物粒度为-80目；原料气中Cl₂的摩尔百分数75％，O₂的摩尔百分数25％；

(2)经步骤(1)初步氯化反应的产物及其未反应的原料，以20m/s的速度穿过分布板9进入一级湍流流化床10，在800℃，0.15Mpa条件下进一步氯反应30min，并保持Cl₂、O₂以及生成气体的混合气体的线速度为1.2m/s；

(3)步骤(2)反应后的产物和少量未反应的固体物质继续被Cl₂、O₂和反应生成的气体夹带，进入二级快速反应流化床11，经过分布板12，再进入二级湍流流化床13，直至到达最后一级快速反应流化床14；

(4)当步骤(3)的混合物进入最后一级快速反应流化床14时，从冷凝器15放出相当于气相产物质量1.2倍的粗TiCl₄泥浆进行冷凝，使混合物的温度将至350℃；

(5).冷凝后的混合物进入旋风气固分离器16按常规方法进行气固分离，得到的粗TiCl₄经产品出口17进入TiCl₄的精制工序按常规方法进行精制，得到TiCl₄，固相残渣由底部废料出口24排出。

最后经测定，含钛矿物的氯化率达到95％，经过精制工序后，得到的纯度为99％(质量百分数)的TiCl₄。

实施例3

按图1、图2和图3制备一套用于含钛矿物氯化制备四氯化钛装置。

首先按图2制作一组开孔率为0.4，开孔直径为50mm；分布板中心厚度为400mm，开孔处厚度为15mm；孔的中心距分布板中心距离为200mm；圆锥面的顶角为150°的不锈钢分布板。

再按图1和图3，用市场现有的快速流化反应床和湍流流化床交替串联制作一个10级反应床，分布板设置在湍流流化床的入口处，湍流流化床的内径为600mm，快速反应流化床的内径为140mm，装置高度为42m。

将制得的分布板和10级由快速流化反应床和具有分布板结构的湍流流化床交替串联的反应床及其他部件按图1连接成一反应床，所述反应床的底部是封闭的，该反应床的顶部通过管道连通冷凝器15；通过倾斜管道25连通旋风气固分离器16；竖立放置的密封储料罐3的上口与预备贮料罐1、2的下口通过管道30连通，竖立放置的密封储料罐3的下口与螺旋加料器4的进料口28连通，螺旋加料器4的出料口29通过倾斜管道5与一级快速反应流化床8侧壁上的倾斜管道入口26连通，带阀门7的输气管道6连通在一级快速反应流化床8侧壁上的气体管道入口27处，倾斜管道入口26设置在气体管道入口27的水平部位。

按图3依次在各级反应床的外侧由里向外依次设置碳化硅网层18、石棉层19和不锈钢外壳20一起作为保温层，碳化硅网层18与反应床外壁之间设置有不锈钢支撑圈21和不锈钢支撑板22，该支撑圈21设置在一级快速反应流化床8的气体管道入口27的下部和湍流流化床的上、下部位；该不锈钢支撑板22设置在一级快速反应流化床8的气体管道入口27的下部和湍流流化床的上部。

实施例4

应用实施例3所制备的用于含钛矿物氯化制备四氯化钛装置，按以下步骤进行含钛矿物的氯化制备TiCl₄：

(1)将气固配比为2.0m³/kg的含钛矿物和石油焦和Cl₂、O₂的混合气体同时通入一级快速流化反应床8中，在1000℃，0.35MPa下进行初步氯化反应，并保持Cl₂和O₂的混合气体线速度为6m/s；含钛矿物中的TiO₂与石油焦中的C的重量比为4，含钛矿物粒度为325目；原料气中Cl₂的摩尔百分数99％，O₂的摩尔百分数1％；

(2)经步骤(1)初步氯化反应的产物及其未反应的原料，以50m/s的速度穿过分布板9进入一级湍流流化床10，在1000℃，0.35Mpa条件下进一步氯反应60min，并保持Cl₂、O₂以及生成气体的混合气体的线速度为1.8m/s；

(3)步骤(2)反应后的产物和少量未反应的固体物质继续被Cl₂、O₂和反应生成的气体夹带，继续向上运行，进入二级快速反应流化床11，经过分布板12，再进入二级湍流流化床13，直至到达10级快速反应流化床；

(4)当步骤(3)的混合物进入10级反应床时，从冷凝器15放出相当于气相产物质量1.5倍的粗TiCl₄泥浆进行冷凝，使混合物的温度将至300℃；

(5).冷凝后的混合物进入旋风气固分离器16按常规方法进行气固分离，得到的粗TiCl₄经产品出口17进入TiCl₄的精制工序按常规方法进行精制，得到TiCl₄，固相残渣由底部废料出口24排出。

最后经测定，含钛矿物的氯化率达到98％，经过精制工序后，得到的纯度为99.9％(质量百分数)的TiCl₄。

实施例5

按图1、图2和图3制备一套用于含钛矿物氯化制备四氯化钛装置。

首先按图2制作一组开孔率为0.3，孔的直径为25mm；分布板中心厚度为200mm，开孔处厚度为10mm；孔的中心距分布板中心距离为170mm；圆锥面的顶角为100°的不锈钢分布板。

再按图1和图3，用市场现有的快速反应流化床和湍流流化床交替串联制作一个5级反应床，分布板设置在湍流流化床的入口处，湍流流化床的内径为400mm，快速反应流化床的内径为120mm，装置高度为28m。

将制得的分布板和5级由快速反应流化床和具有分布板结构的湍流流化床交替串联的反应床及其他部件按图1连接成一反应床，所述反应床的底部是封闭的，该反应床的顶部通过管道连通冷凝器15；通过倾斜管道25连通旋风气固分离器16；竖立放置的密封储料罐3的上口与预备贮料罐1、2的下口通过管道30连通，竖立放置的密封储料罐3的下口与螺旋加料器4的进料口28连通，螺旋加料器4的出料口29通过倾斜管道5与一级快速反应流化床8侧壁上的倾斜管道入口26连通，带阀门7的输气管道6连通在一级快速反应流化床8侧壁上的气体管道入口27处，倾斜管道入口26设置在气体管道入口27的水平部位。

按图3依次在各级反应床的外侧由里向外依次设置碳化硅网层18、石棉层19和不锈钢外壳20一起作为保温层，碳化硅网层18与反应床外壁之间设置有不锈钢支撑圈21和不锈钢支撑板22，该支撑圈21设置在一级快速反应流化床11的气体管道入口27的下部和湍流流化床的上、下部位；该不锈钢支撑板22设置在一级快速反应流化床8的气体管道入口27的下部和湍流流化床的上部。

实施例6

应用实施例5所制备的用于含钛矿物氯化制备四氯化钛装置，按以下步骤进行含钛矿物的氯化制备TiCl₄：

(1)将气固配比为0.8m³/kg的含钛矿物和石油焦和Cl₂、O₂的混合气体同时通入一级快速流化反应床8中，在900℃，0.30MPa下进行初步氯化反应，并保持Cl₂和O₂的混合气体线速度为5m/s；含钛矿物中的TiO₂与石油焦中的C的重量比为3，含钛矿物粒度为250目，含钛矿物中没有CaO+MgO，石油焦中的大粒焦的质量百分数为14％；原料气中Cl₂的摩尔百分数80％，O₂的摩尔百分数20％；

(2)经步骤(1)初步氯化反应的产物及其未反应的原料，以40m/s的速度穿过分布板9进入一级湍流流化床10，在900℃，0.30Mpa条件下进一步氯反应50min，并保持Cl₂、O₂以及生成气体的混合气体的线速度为1.5m/s；

(3)步骤(2)反应后的产物和少量未反应的固体物质继续被Cl₂、O₂和反应生成的气体夹带，继续向上运行，进入二级快速反应流化床11，经过分布板12，再进入二级湍流流化床13，直至到达5级反应床；

(4)当步骤(3)的混合物进入5级反应床时，从冷凝器15放出相当于气相产物质量1.4倍的粗TiCl₄泥浆进行冷凝，使混合物的温度将至320℃；

(5).冷凝后的混合物进入旋风气固分离器16按常规方法进行气固分离，得到的粗TiCl₄经产品出口17进入TiCl₄的精制工序按常规方法进行精制，得到TiCl₄，固相残渣由底部废料出口24排出。

最后经测定，含钛矿物的氯化率达到97％，经过精制工序后，得到的纯度为99％(质量百分数)的TiCl₄。

实施例7

按图1、图2和图3制备一套用于含钛矿物氯化制备四氯化钛装置。

首先按图2制作一组开孔率为0.4，孔的直径为25mm；分布板中心厚度为200mm，开孔处厚度为10mm；孔的中心距分布板中心距离为170mm；圆锥面的顶角为100°的不锈钢分布板。

再按图1和图3，用市场现有的快速流化反应床和湍流流化床交替串联制作一个5级反应床，分布板设置在湍流流化床的入口处，湍流流化床的内径为400mm，快速流化床的内径为120mm，装置高度为28m。

将制得的分布板和5级由快速流化反应床和具有分布板结构的湍流流化床交替串联的反应床及其他部件按图1连接成一反应床，所述反应床的底部是封闭的，该反应床的顶部通过管道连通冷凝器15；通过倾斜管道25连通旋风气固分离器16；竖立放置的密封储料罐3的上口与预备贮料罐1、2的下口通过管道30连通，竖立放置的密封储料罐3的下口与螺旋加料器4的进料口28连通，螺旋加料器4的出料口29通过倾斜管道5与一级快速反应流化床8侧壁上的倾斜管道入口26连通，带阀门7的输气管道6连通在一级快速反应流化床8侧壁上的气体管道入口27处，倾斜管道入口26设置在气体管道入口27的水平部位。

按图3依次在各级反应床的外侧由里向外依次设置碳化硅网层18、石棉层19和不锈钢外壳20一起作为保温层，碳化硅网层18与反应床外壁之间设置有不锈钢支撑圈21和不锈钢支撑板22，该支撑圈21设置在一级快速反应流化床11的气体管道入口27的下部和湍流流化床的上、下部位；该不锈钢支撑板22设置在一级快速反应流化床11的气体管道入口27的下部和湍流流化床的上部。

实施例8

应用实施例7所制备的用于含钛矿物氯化制备四氯化钛装置，按以下步骤进行含钛矿物的氯化制备TiCl₄：

(1)将气固配比为0.8m³/kg的含钛矿物和石油焦和Cl₂、O₂的混合气体同时通入一级快速流化反应床8中，在900℃，0.30MPa下进行初步氯化反应，并保持Cl₂和O₂的混合气体线速度为5m/s；含钛矿物中的TiO₂与石油焦中的C的重量比为3，含钛矿物粒度为250目，含钛矿物的CaO+MgO的质量百分数为20％，石油焦中大粒焦的质量百分数为20％；原料气中Cl₂的摩尔百分数80％，O₂的摩尔百分数20％；

(2)经步骤(1)初步氯化反应的产物及其未反应的原料，以40m/s的速度穿过分布板9进入一级湍流流化床10，在900℃，0.30Mpa条件下进一步氯反应50min，并保持Cl₂、O₂以及生成气体的混合气体的线速度为1.5m/s；

(3)步骤(2)反应后的产物和少量未反应的固体物质继续被Cl₂、O₂和反应生成的气体夹带，继续向上运行，进入二级快速反应流化床11，经过分布板12，再进入二级湍流流化床13，直至到达5级反应床；

(4)当步骤(3)的混合物进入5级反应床时，从冷凝器15放出相当于气相产物质量1.4倍的粗TiCl₄泥浆进行冷凝，使混合物的温度将至320℃；

(5).冷凝后的混合物进入旋风气固分离器16按常规方法进行气固分离，得到的粗TiCl₄经产品出口17进入TiCl₄的精制工序按常规方法进行精制，得到TiCl₄，固相残渣由底部废料出口24排出。

最后经测定，含钛矿物的氯化率达到98％，经过精制工序后，得到的纯度为98％(质量百分数)的TiCl₄。

Claims (7)

1、一种用于含钛矿物氯化制备四氯化钛的装置，包括：预备贮料罐，密封储料罐(3)，螺旋加料器(4)，旋风气固分离器(16)，冷凝器(15)和竖立放置的、底部封闭的一级快速反应流化床(8)，其中，密封储料罐(3)的上口通过管道(30)与预备贮料罐的下口连通，密封储料罐(3)的下口与螺旋加料器(4)的进料口(28)连通，螺旋加料器的出料口(29)与螺旋加料器(4)连通，螺旋加料器出料口(29)下再通过一根向下倾斜的管道(5)连通在最下端的一级快速反应流化床(8)下部的侧壁上倾斜管道入口(26)上，该倾斜管道入口(26)的下部开有一气体管道入口(27)，该气体管道入口(27)与带阀门(7)的输气管道(6)连通；至下而上地设置3-10级快速反应流化床，最后一级快速反应流化床(14)的顶部通过一管道连通一冷凝器(15)，该最后一级快速反应流化床(14)的上部侧壁连通一向下倾斜的管道(25)，该倾斜管道(25)与一旋风气固分离器(16)连通，该旋风气固分离器的上部有一产品出口(17)，下部有一废料出口(24)；其特征在于，还包括至下而上地设置2-9级具有分布板结构的湍流流化床，一级湍流流化床(10)安装在最下端的一级快速反应流化床(8)与上部的二级快速反应流化床(11)之间，二级湍流流化床(13)安装在二级快速反应流化床(11)的上口与三级快速反应流化床(14)的下口之间，交替串联2-9级湍流流化床和3-10级快速反应流化床；所述的快速反应流化床的进出口直径相等，快速反应流化床的上口逐渐放大与湍流流化床的下口相接处的直径相同，湍流流化床的上口逐渐缩小与湍流流化床上部的下一级快速反应流化床的下口相接处的直径相同；所述的分布板设置在每一级湍流流化床的入口处；各湍流流化床和快速反应流化床的外壁由里向外依次设置有保温作用的网层(18)、石棉层(19)和外壳(20)，在网层(18)与各湍流流化床和快速反应流化床的外壁之间设置有支撑件；最后一级快速反应流化床的上口与冷凝器的下口相连通。

2、如权利要求1所述的用于含钛矿物氯化制备四氯化钛的装置，其特征在于，所述的分布板是波浪形板面，该分布板设置在湍流流化床的入口处，该分布板的开孔率为0.2～0.4，孔的直径为15～50mm，分布板中心厚度为100～400mm，开孔处厚度为5～15mm，孔的中心距分布板中心距离为70～200mm；所述的波浪形分布板的圆锥面的顶角为50～150°。

3、如权利要求1所述的用于含钛矿物氯化制备四氯化钛的装置，其特征在于，所述的预备贮料罐为1-2个。

4、如权利要求1所述的用于含钛矿物氯化制备四氯化钛的装置，其特征在于，所述的支撑件包括支撑板22和支撑圈21。

5、一种应用权利要求1所述的用于含钛矿物氯化制备四氯化钛的制备装置制备四氯化钛的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1).将气固配比为0.8-2.0m³/kg的固体原料和气体原料同时加入一级快速反应流化床(8)，在800～1000℃，0.15-0.35Mpa的条件下进行初步氯化反应，并保持原料气的线速度为4～6m/s；所述的固体原料为含钛矿物和石油焦，含钛矿物中的TiO₂与石油焦中的C重量比为2～4，含钛矿物粒度为80～325目，气体原料为含有Cl₂和O₂的混合气体，其中混合气体中Cl₂的摩尔百分数为75％-99％，O₂的摩尔百分数为1％-25％；

(2).经步骤(1)初步氯化的产物及其未反应的原料以20-50m/s的速度穿过分布板进入一级湍流流化床(10)，在800～1000℃，0.15-0.35Mpa条件下进一步氯化反应30-60min，并保持原料气和生成的气的线速度为1.2-1.8m/s；

(3).步骤(2)氯化反应后的产物和少量未反应的固体物质继续被原料气和生成的气体夹带，依次进入下一级快速反应流化床、下一级分布板和下一级湍流流化床，直至到达最后一级快速反应流化床(14)；

(4).当步骤(3)反应得到的混合物进入最后一级快速反应流化床(14)时，从冷凝器(15)放出粗TiCl₄泥浆对混合物进行冷凝，使含有TiCl₄的混合物的温度降至350℃以下，所放出的粗TiCl₄泥浆的质量是气相产物的1.2-1.5倍；

(5).冷凝后的混合物进入旋风气固分离器(16)按常规方法进行气固分离，得到的粗TiCl₄经产品出口(17)进入TiCl₄的精制工序按常规方法进行精制，固相残渣由底部废料出口(24)排出。

6、如权利要求6所述的应用权利要求1所述的用于含钛矿物氯化制备四氯化钛的制备装置制备四氯化钛的方法，其特征在于，所述的步骤(1)中含钛矿物中CaO+MgO的质量百分数为0-20％。

7、如权利要求6所述的应用权利要求1所述的用于含钛矿物氯化制备四氯化钛的制备装置制备四氯化钛的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的石油焦是含有质量百分数为14-20％的大粒焦，该大粒焦的粒度为2-5mm。