CN1245333C - 使含有固体颗粒的气态反应物进行反应的设备 - Google Patents
使含有固体颗粒的气态反应物进行反应的设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1245333C CN1245333C CNB008108579A CN00810857A CN1245333C CN 1245333 C CN1245333 C CN 1245333C CN B008108579 A CNB008108579 A CN B008108579A CN 00810857 A CN00810857 A CN 00810857A CN 1245333 C CN1245333 C CN 1245333C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gaseous reactant
- plenum chamber
- annular
- chamber
- equipment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000000376 reactant Substances 0.000 title claims abstract description 77
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 57
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 title abstract 5
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 claims description 8
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 7
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 5
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 8
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 abstract description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 40
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 22
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 22
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 20
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 20
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 5
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 5
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 5
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 210000003414 extremity Anatomy 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- AIYUHDOJVYHVIT-UHFFFAOYSA-M caesium chloride Chemical compound [Cl-].[Cs+] AIYUHDOJVYHVIT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 235000011089 carbon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- JYYOBHFYCIDXHH-UHFFFAOYSA-N carbonic acid;hydrate Chemical compound O.OC(O)=O JYYOBHFYCIDXHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 210000002683 foot Anatomy 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- 230000003245 working effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/08—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J4/00—Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
- B01J4/001—Feed or outlet devices as such, e.g. feeding tubes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J12/00—Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor
- B01J12/02—Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor for obtaining at least one reaction product which, at normal temperature, is in the solid state
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
- B01J19/2405—Stationary reactors without moving elements inside provoking a turbulent flow of the reactants, such as in cyclones, or having a high Reynolds-number
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
- B01J19/2415—Tubular reactors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
- B01J2219/00087—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
- B01J2219/00094—Jackets
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/0015—Controlling the temperature by thermal insulation means
- B01J2219/00155—Controlling the temperature by thermal insulation means using insulating materials or refractories
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00159—Controlling the temperature controlling multiple zones along the direction of flow, e.g. pre-heating and after-cooling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00164—Controlling or regulating processes controlling the flow
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
本发明提供了一种新型和改进的设备(12，14)，该改进的工艺和设备(12，14)可用于一种或多种高流率气态反应物在管式反应器(19)中的反应。该改进的设备(12，14)使这样的反应在反应器(19)压降较低的条件下实施，且没有因气态反应物所携带或捕集的固体颗粒而造成过度磨蚀。
Description
技术领域
本发明涉及含有固体颗粒的高流率气态反应物在管式反应器中进行反应的工艺及设备，更具体地说，本发明涉及含有或捕集了固体颗粒污染物的高流率氧气和气态四氯化钛在管式反应器中高温下反应生成二氧化钛的工艺及设备。
背景技术
在注入有高流率气态反应物的管式反应器中进行反应时，存在的问题是混合不充分，以及由于反应物中存在固体颗粒污染物而对反应器侧壁产生严重磨蚀。混合不充分可能偏离理想的反应结果，而磨蚀会造成反应器材质所形成产物的污染，并严重缩短反应器的使用寿命。例如，在生产二氧化钛时，气态反应物是加热的氧气和加热的气态四氯化钛，它们一起以高流率注入管式反应器。在反应器中发生高温氧化反应，生成固体二氧化钛颗粒。氧气和气态四氯化钛，偶尔也含有或捕集有固体颗粒污染物，它们撞击反应器的表面。这样的固体颗粒污染物进入气流中，是气流通过反应器上游的工艺设备和管线造成的结果。这些工艺设备和管线可能含有鳞状固体锈皮、来自流化床的固体粒子以及焊渣等等。另外，如砂子之类的固体颗粒冲洗介质(scouringmedium)也常常被引入反应器设备中以冲刷来自反应器壁上的二氧化钛沉积物。冲洗介质往往继续向前进入反应器的各种上游部件，其中一些介质被气态反应物流捕集或携带。例如，如果冲洗介质在氧气或四氯化钛停止流动时被引入反应器设备，则冲洗介质可能从反应器流出而进入联结到反应器上的氧气或四氯化钛的引入设备，如送气室(plenum chamber)。
为了解决上述问题，在通过小的间隙注入到气态反应物的反应器到的上游使用大型送气室，以致于污染物被捕获在大型送气室中，而使气态反应物通过注入。利用这些小的间隙包含颗粒状污染物，结果造成高压降，使反应器中的气体混合良好。但是高压降要求气态反应物经过非常费钱的增压。
为了在气态反应物压降较低的条件下操作，气态反应物还要切向射入小的环形送气室，各送气室沿着两个或多个开槽进行分布，使气态反应物径向流入反应器。不幸的是，通过该方法和装置，被气态反应物携带或捕集的固体颗粒污染物可能被收集在环形送气室内，使环形送气室迅速被磨蚀。还没有被真正证实是完全满意的方法。
发明内容
本发明涉及一种使含有或捕集了固体颗粒的高流率气态反应物引入管式反应器的改进设备，包括：
一个圆柱形气态反应物喷射室，其具有前端和后端，密封配接到所述管式反应器的上游端，且沿其周边形成环形通道，所述环形通道有多个间隔叶片置于其内，从而形成两个或多个径向开槽；并且
一个环形送气室，其具有一个外壁和多个侧壁，密封联结到所述圆柱形气态反应物喷射室的外部，位于所述环形通道上方；其还有一个切向入口，以接受所述含有固体颗粒的高流率气态反应物流，而且使之在所述送气室中形成旋流；所述环形送气室也有一个在所述切向入口下游形成的切向料仓，以捕集所述气态反应物中包含的所述固体颗粒。
附图说明
图1是本发明的、与管式反应器联结的、含有固体颗粒的气态反应物注入设备的俯视图。
图2是沿图1中2-2线的侧面剖视图。
图3是沿图2中3-3线的剖视图。
图4是沿图1中4-4线的剖视图。
图5是沿图1中5-5线的侧面剖视图。
图6是沿图5中6-6线的剖视图。
图7是沿图5中7-7线的剖视图。
具体实施方式
现在，参照图1～6说明本发明的一个优选的设备用于以高流率将加热的氧气和加热的四氯化钛注入至按照公知方法制备二氧化钛所用的管式反应器中。此处所用“高流率”这一术语意指流率在11.3～85标准立方米/分(400～3000标准立方英尺/分)或更高范围。
图1的设备一般由10来代表，它包括第一种形式的气态反应物引入设备12和第二种形式的气态反应物引入设备14，这两者都适用于将可能含有固体颗粒的高流率气态反应物引入管式反应器19，该反应器可以具有任何合适的公知反应器设计，包括但不限于：用水或其它热交换介质冷却的反应器，和不用冷却或油多孔介质形成的反应器。设备12和14在更通常的情况下可以用来将已经含有或可能含有固体颗粒的高流率气态反应物引入管式反应器。在生产二氧化钛所用的设备中，图1～4所示气态反应物引入设备12是优选用于将加热的氧气引入反应器19；图1和图5～7所示气态反应物引入设备14是优选用于将加热的高腐蚀性四氯化钛气流引入反应器19。
在操作中，设备12和14都将可能含有固体颗粒的高流率气态反应物以低压降引入管式反应器19，以便气态反应物流在反应器中均匀分布和良好混合，避免由于气态反应物携带固体颗粒，使送气室和反应器过度磨蚀。
如图1～4所示，设备12包括一个周边带有环形通道17的圆柱形气态反应物喷射室16，法兰18和20分别联结到其前端19和后端21上。封头法兰22装配到法兰18上，导管24通过法兰22密封联结并延伸到圆柱形喷射室16中。导管24处于与圆柱形喷射室16同轴的位置上，第二个导管26(也通过法兰22密封联结)置于导管24周围且与其同轴。入口法兰28联结到导管24上，带法兰的入口接头30联结到导管26上。如图1所示，当气态反应物引入设备12用于水冷的生产二氧化钛反应器时，辅助燃料例如甲烷、丙烷或甲苯的源头联结到导管26的入口接头30上，反应器冲洗介质的源头联结到导管24的入口接头28上。采用辅助燃料提供额外的加热和稳定反应器19中发生的氧化反应。燃料氧化为二氧化碳和水，所形成的水促进金红石化(rutilization)，它能改善产品二氧化钛的性质。反应器冲洗介质可能是砂子、岩盐、烧结的二氧化钛、压缩的二氧化钛或类似物质，它们被喷入反应器设备，从被冷却的反应器壁上冲刷下二氧化钛。这样，当反应器中形成二氧化钛时，其中一部分二氧化钛沉积在例如被水或其他方式冷却的反应器部分的壁上。除非将其脱除，二氧化钛将继续沉积，主要受冷却过程的影响。因此，必须向反应器中连续引入冲洗介质。
喷射室16也包括一对冷却水夹套32和34，用于冷却喷射室器壁。另外，环形隔热板35置于圆柱形气态反应物喷射室16内，介于喷射室内环形通道17和前端19之间。隔热板35可以焊接在导管26上，其功能是将圆柱形气态反应物喷射室16的前端部分与通过环形通道17引入的被加热气态反应物(加热的氧气)产生的热量隔开。折流板37是连接至导管26的后端部分39以用于将通过通道17进入喷射室16被加热的氧气折流，和将加热的氧气均匀分布。
第一个环形送气室36具有一个环形外壁38，一个侧壁40密封联结到气态反应物喷射室16的外侧，还有一个环形的侧面出口42。最好如图4所示，第一个环形送气室36也包括一个切向入口44，以接受可能含有固体颗粒的高流率热氧气流，而且使之在喷射室16中形成旋流。
第二个环形送气室46具有一个环形外壁47，侧壁48和50也密封联结在喷射室16的外侧。第二个喷射室46的侧壁50联结到第一个环形送气室36的外壁38上，第二个环形送气室46包括一个环形侧面入口52，其与第一个送气室36的环形侧面出口42重合(coincide)。如图所示，第二个送气室46的直径大于第一个送气室36的，第二个送气室46覆盖了喷射室16周边的环形通道17。
在第二个送气室46中邻近侧壁48处，通过密封联结在喷射室16外侧的环形板56形成了环形开槽54，它延伸到靠近第二个送气室46的外壁47。由第二个送气室46侧壁48和环形板56形成的环形开槽54密封联结到喷射室16的环形通道17上。因此，导入第一个送气室36切向入口44的、可能含有固体颗粒的高流率热氧气，在第一个送气室36中形成旋流，接着在较大的第二个送气室46中形成旋流，且通过环形开槽54流出第二个送气室46，进入喷射室16内部。因为加热的氧气流首先在较小的送气室36中形成旋流，然后膨胀并在送气室46中形成旋流，气流中所含的固体颗粒被离心力驱使向送气室36和46的外壁38和47运动，且然后使固体颗粒随热氧气通过开槽54流入喷射室16的内部，以致于固体颗粒不会滞留在送气室36和46中。如本领域技术人员所理解的那样，当固体颗粒滞留在有高速气流旋流的送气室中时，固体颗粒就会在非常短的时间内冲蚀和磨削构成送气室的材料。最好如图2所示，送气室46的外壁47向外朝侧壁48倾斜，以有利于固体颗粒进入开槽54。
最好如图3所示，环形开槽54包括多个附加的间隔叶片58(vane)，在通道54中形成多个径向开槽59(图3)。径向开槽59的功能是使旋流中的热氧气停下来，并均匀分布热氧气及其携带的固体颗粒，使其进入并通过喷射室16的中心。联结在导管26内端部分39的折流板37，其功能是使热氧气均匀分布并均匀流过喷射室16、气态四氯化钛的引入设备14和反应器19的中心，避免不良混合和磨蚀的发生。
这样，在设备12中进行的过程基本上包括了被引入反应器19的气态反应物在第一个环形送气室36、随后在第二个较大直径的环形送气室46中形成旋流的步骤。旋流的气态反应物和所携带的固体颗粒一起通过径向开槽59和喷射室16引入反应器19，即气态反应物和固体颗粒通过径向开槽59进入喷射室16，然后进入反应器19，而固体颗粒不滞留在第一或第二送气室中。径向开槽59和折流板37置于喷射室16内部，使气态反应物和固体颗粒流入和通过喷射室16的方式是能够让气态反应物和固体颗粒均匀流过喷射室16和反应器19的中心，从而避免不良混合和磨蚀。如上所述，在一种生产二氧化钛的工艺中利用设备12时，通过设备12引入反应器19的气态反应物优选是预热的氧气，即预热到537.78～982.22℃(1000～1800°F)的氧气，优选预热到815.56℃～982.22℃(1500～1800°F)。另外，优选通过导管26将辅助燃料引入喷射室16和反应器19，通过导管24将冲刷反应器壁的冲洗介质引入喷射室16和反应器19。同时，可以将氯化钾、氯化铯或类似物质加到引入反应器19的热氧气中，以控制所产二氧化钛的粒度。
现在参照图1和图5～7，说明将含有或可能含有固体颗粒的高流率气态反应物(加热的四氯化钛)引入反应器19的设备14。如图5所示，设备14包括一个圆柱形气态反应物喷射室60，它具有前端61和后端65，并通过锥形联结管23(图1)密封配接到管式反应器19的上游端，且室60在其周边形成环形通道69。如本领域技术人员所理解的那样，设备14可以由具有所需绝热性、耐腐蚀性和其他性质的各种材质构成。在图中所示用于生产二氧化钛的设备中，喷射室60优选包括一个由绝热耐火材料构成的圆柱形壁63，一个由耐腐蚀金属材料构成的圆柱形构件64，和一个由耐腐蚀碳化硅材料构成的圆柱形构件66。如图5所示，环形通道69优选成一定角度朝向喷射室60的后端65，环形通道69包括置于其内的多个间隔的叶片68(图6)，形成多个径向开槽62。径向开槽62与环形通道69成一定角度，以避免氧气携入，而且避免开槽中沉积氧化物导致堵塞，从而有利于在喷射室60中均匀分布。叶片68可以组成图中所示圆柱形构件66。同时，当如上所述采用辅助燃料提供额外热量时，圆柱形壁构件63、管段67、锥形联结管段23(图1)和反应器19(图1)都采取水冷(未示出)，以避免形成高温造成破坏。
环形送气室70具有金属如钢构成的外壁72、侧壁74和76，它密封配接在圆柱形气态反应物喷射室60的外部。环形送气室70的内部衬有碳化硅耐腐蚀材料78，密封材料80置于耐腐蚀材料78和外壁72以及侧壁74和76之间。如已经理解的，在设备14中还可以利用除上述以外的绝热材料、耐腐蚀材料或技术。
最好如图7所示，一个为接受含有或可能含有固体颗粒的高流率加热后气态四氯化钛的切向入口82，被联结到送气室70上。切向入口82可以使气态四氯化钛在送气室70内形成旋流。由切向入口82在送气室70下游形成切向料仓84，以捕获四氯化钛气流携带的固体颗粒。料仓84包括可以拆卸的盲法兰85，以定期从料仓84卸出固体颗粒。由此，含有固体颗粒的四氯化钛气流可以在送气室70内形成旋流，而固体颗粒可以捕集在料仓84中，结果形成的基本不含固体颗粒的四氯化钛气流可以通过径向开槽62和通道69进入喷射室60。
最好如图7所示，一个导管86可以任选联结到送气室70内，其一端88延伸到料仓84内，第二端90延伸到径向开槽62中。料仓84和径向开槽62之间的气体压差，使被捕集在料仓84中的固体颗粒与部分四氯化钛气流一起，通过导管86吹扫到喷射室60和反应器19中。
置于环形开槽69中的间隔叶片68形成径向开槽62，使四氯化钛气流的旋流减速或停止，并在喷射室60中均匀分布，收到气流和固体颗粒(如果有)从喷射室60和反应器19的中心流过，从而避免不良混合和磨蚀。
因此，在设备14中进行的过程基本上包括可能含有或捕集了固体颗粒的气态反应物在环形送气室70中形成旋流，送气室中包括用于捕集固体颗粒的料仓84。结果形成的基本不含固体颗粒的气态反应物旋流通过径向开槽62和环形通道69进入喷射室60。捕集在料仓84中的固体颗粒可以定期手工排出，或通过导管86连续排出，使之流入开槽62。如上所述，多个径向开槽62的功能是使气态反应物和固体颗粒(如果有)在喷射室60中均匀分布，并使其通过喷射室60的中心准直流动。
如上所述，当设备14用于生产二氧化钛的工艺中时，通过设备14引入反应器19的气态反应物优选是气态四氯化钛，即预热到176.67～982.22℃(350～1800°F)、优选预热到398.89～593.33℃(750～1100°F)的气态四氯化钛。如已经理解的那样，可以将氯化铝添加到加热的四氯化钛中，以增强所产二氧化钛的金红石化并使其更耐用。
在管式反应器19中反应生产二氧化钛一般是在至少0.14kg/cm2(表头)(2psig)压力和至少1204.44℃(2200°F)温度下进行。同时控制氧气和四氯化钛物流的温度，使反应前各组分物流温度在482.22～982.22℃(900～1800°F)，优选787.78℃(1450°F)。
Claims (11)
1、一种使含有或捕集了固体颗粒的高流率气态反应物引入管式反应器的改进设备，包括：
一个圆柱形气态反应物喷射室，其具有前端和后端，密封配接到所述管式反应器的上游端，且沿其周边形成环形通道，所述环形通道有多个间隔叶片置于其内，从而形成两个或多个径向开槽；并且
一个环形送气室，其具有一个外壁和多个侧壁，密封联结到所述圆柱形气态反应物喷射室的外部，位于所述环形通道上方；其还有一个切向入口，以接受所述含有固体颗粒的高流率气态反应物流，而且使之在所述送气室中形成旋流；所述环形送气室也有一个在所述切向入口下游形成的切向料仓，以捕集所述气态反应物中包含的所述固体颗粒。
2、如权利要求1所述的设备，其进一步包括联结到所述送气室内的导管，其一端延伸到所述料仓中，另一端延伸到所述圆柱形气态反应物喷射室中的所述径向开槽之一中。
3、如权利要求2所述的设备，其进一步包括置于所述环形送气室中由防腐材料构成的内衬。
4、如权利要求2所述的设备，其特点是：在所述圆柱形气态反应物喷射室中的所述环形通道，和其中所形成的径向开槽，与所述后端成一定角度。
5、如权利要求1所述的设备，其还包括：
第二个环形送气室，其具有一个外壁和多个侧壁，且直径比所述第一个送气室要大，也密封联结到所述气态反应物喷射室的外部，所述第二个送气室包括一个环形侧面入口，该环形侧面入口密封联结到所述第一个送气室的环形侧面出口上；
在所述第二个环形送气室内、靠近与所述环形侧面入口相对的侧面形成一个环形开槽，所述环形开槽密封联结在所述气态反应物喷射室中的环形通道上方，并延伸到所述第二个环形送气室的外壁邻近处；以及
在所述环形开槽内装配有多个间隔叶片，形成两个或多个径向开槽。
6、如权利要求5所述的设备，其进一步包括置于所述圆柱形气态反应物喷射室中的气态反应物折流板，以使所述气态反应物准直通过所述管式反应器的中心流动并均匀分布。
7、如权利要求6所述的设备，其进一步包括第一个导管，它密封延伸到所述圆柱形气态反应物喷射室中，并与其同轴，以排出反应器的冲洗介质。
8、如权利要求7所述的设备，其进一步包括第二个导管，它密封延伸到所述圆柱形气态反应物喷射室中，并与其及所述第一个导管同轴，以排出辅助燃料。
9、如权利要求8所述的设备，还包括至少一个冷却水夹套，其密封联结到所述圆柱形气态反应物喷射室的外部。
10、如权利要求9所述的设备，其还包括位于所述圆柱形气态反应物喷射室中、介于所述环形通道和所述密闭前端之间的隔热板。
11、如权利要求1所述的设备其还包括：
第二个环形送气室，其具有一个外壁和多个侧壁，且直径比所述第一个送气室要大，也密封联结到所述第一圆柱形气态反应物喷射室的外部，所述第二个送气室有一个环形侧面入口，该环形侧面入口密封联结到所述第一个送气室的环形侧面出口上；
一个在所述第二个送气室内形成的环形开槽，其邻近相对于所述环形侧面入口的一侧，所述环形开槽密封联结到所述第一圆柱形气态反应物喷射室中所述环形通道的上方，并延伸到所述第二个送气室的外壁邻近处；
在所述环形开槽间配备有多个间隔的叶片，形成两个或多个径向开槽；
第二圆柱形气态反应物喷射室，其具有一个前端和后端，所述前端密封联结到所述第一圆柱形气态反应物喷射室的所述后端，所述后端联结到所述管式反应器的上游端，在其周边形成环形开槽，所述环形开槽中有多个间隔的叶片置于其间，形成两个或多个径向开槽；以及
第三个环形送气室，其具有一个外壁和多个侧壁，密封联结到所述第二圆柱形气态反应物喷射室的外部；还具有一个切向入口，以接受含有固体颗粒的高流率气态反应物流，而且使该气态反应物在所述送气室中形成旋流；所述第三个环形送气室也包括一个在所述切向入口下游形成的切向料仓，以捕集所述气态反应物流中含有的所述固体颗粒。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/361,003 US6350427B1 (en) | 1999-07-27 | 1999-07-27 | Processes for reacting gaseous reactants containing solid particles |
| US09/361,003 | 1999-07-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1364143A CN1364143A (zh) | 2002-08-14 |
| CN1245333C true CN1245333C (zh) | 2006-03-15 |
Family
ID=23420257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB008108579A Expired - Lifetime CN1245333C (zh) | 1999-07-27 | 2000-07-26 | 使含有固体颗粒的气态反应物进行反应的设备 |
Country Status (20)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6350427B1 (zh) |
| EP (1) | EP1228002B1 (zh) |
| JP (1) | JP2003505239A (zh) |
| KR (1) | KR20020047095A (zh) |
| CN (1) | CN1245333C (zh) |
| AT (1) | ATE497485T1 (zh) |
| AU (1) | AU756041B2 (zh) |
| BR (1) | BR0012788A (zh) |
| CA (1) | CA2391311A1 (zh) |
| CZ (1) | CZ2002304A3 (zh) |
| DE (1) | DE60045599D1 (zh) |
| MX (1) | MXPA02000904A (zh) |
| MY (1) | MY133725A (zh) |
| NO (1) | NO20020395L (zh) |
| PL (1) | PL191585B1 (zh) |
| RU (1) | RU2217379C2 (zh) |
| SA (1) | SA00210525B1 (zh) |
| UA (1) | UA69479C2 (zh) |
| WO (1) | WO2001007366A1 (zh) |
| ZA (1) | ZA200200735B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107128972A (zh) * | 2017-06-30 | 2017-09-05 | 攀钢集团研究院有限公司 | 一种用于钛白粉的生产系统 |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6589868B2 (en) * | 2001-02-08 | 2003-07-08 | Applied Materials, Inc. | Si seasoning to reduce particles, extend clean frequency, block mobile ions and increase chamber throughput |
| KR20050092702A (ko) * | 2002-12-16 | 2005-09-22 | 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 | 철 염화물로부터 염소를 회수하기 위한 방법 및 관형반응기 |
| US6962434B2 (en) * | 2003-09-25 | 2005-11-08 | Kerr-Mcgee Chemical, Llc | Liner wear detection |
| US7108838B2 (en) * | 2003-10-30 | 2006-09-19 | Conocophillips Company | Feed mixer for a partial oxidation reactor |
| US20050201927A1 (en) * | 2004-03-12 | 2005-09-15 | Flynn Harry E. | Process for improving raw pigment grindability |
| US20050220702A1 (en) * | 2004-04-02 | 2005-10-06 | Martin Robert O | High flow rate gaseous reactant supply |
| US7465430B2 (en) * | 2004-07-20 | 2008-12-16 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Apparatus for making metal oxide nanopowder |
| US7708975B2 (en) * | 2004-07-20 | 2010-05-04 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Process for making metal oxide nanoparticles |
| CN101175696B (zh) * | 2005-05-20 | 2012-08-29 | 特诺有限公司 | 流体混合设备和方法 |
| US7476378B2 (en) * | 2005-10-27 | 2009-01-13 | E.I. Dupont Denemours & Company | Process for producing titanium dioxide |
| US20080053336A1 (en) * | 2006-09-06 | 2008-03-06 | Tronox Llc | Aqueous coating compositions with improved tint strength and gloss properties, comprising pigments surface-treated with certain organosilicon compounds |
| US7250080B1 (en) | 2006-09-06 | 2007-07-31 | Tronox Llc | Process for the manufacture of organosilicon compound-treated pigments |
| US7238231B1 (en) | 2006-11-16 | 2007-07-03 | Tronox Llc | Process for manufacturing zirconia-treated titanium dioxide pigments |
| DE102007048553A1 (de) * | 2006-12-20 | 2008-06-26 | Kronos International, Inc. | Verfahren zur Herstellung von Titandioxid durch Oxidation von Titantetrachlorid |
| US20080274040A1 (en) * | 2007-05-03 | 2008-11-06 | Tronox Llc | Injector assembly, chemical reactor and chemical process |
| US8075696B2 (en) * | 2007-06-13 | 2011-12-13 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Method of recovering heat transfer in reactor and regenerator effluent coolers |
| US9315615B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-04-19 | Tronox Llc | Titanium dioxide pigment and manufacturing method |
| US9353266B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-05-31 | Tronox Llc | Process for manufacturing titanium dioxide pigments using ultrasonication |
| US10125219B2 (en) | 2014-10-30 | 2018-11-13 | Tronox Llc | Titanium dioxide pigment and manufacturing method |
| US9745405B2 (en) | 2015-04-20 | 2017-08-29 | Tronox Llc | Polymer, polymer modified titanium dioxide pigment, and method of forming a pigmented paint formulation |
| US11517831B2 (en) * | 2019-06-25 | 2022-12-06 | George Andrew Rabroker | Abatement system for pyrophoric chemicals and method of use |
Family Cites Families (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3120427A (en) * | 1960-11-01 | 1964-02-04 | Thann Fab Prod Chem | Preparation of titanium dioxide |
| GB1092883A (en) | 1963-06-10 | 1967-11-29 | Laporte Titanium Ltd | Improvements in and relating to the manufacture of oxides |
| US3467498A (en) * | 1964-04-20 | 1969-09-16 | Ppg Industries Inc | Method for uniform gas distribution in process for producing pigmentary metal oxide |
| GB1171113A (en) * | 1965-10-19 | 1969-11-19 | Laporte Titanium Ltd | Improvements in and relating to the Manufacture of Titanium Dioxide. |
| DE1592529B2 (de) | 1967-06-03 | 1971-09-02 | Titangesellschaft mbH, 5090 Leverku sen | Verfahren zur herstellung eines rutil pigmentes durch umsetzung von titantetrachlorid mit sauerstoff in einem heissen gasgemisch |
| US3647377A (en) | 1968-08-29 | 1972-03-07 | Titan Gmbh | Process for the manufacture of fine particle size titanium dioxide by reacting titanium tetrachloride with oxygen |
| BE755089A (fr) * | 1969-08-20 | 1971-02-22 | Montedison Spa | Reacteur et procede pour la fabrication de dioxyde de titane dequalite pigmentaire |
| US3764667A (en) * | 1970-05-11 | 1973-10-09 | Montedison Spa | Process for producing pigment-quality titanium dioxide |
| BE792503A (fr) * | 1971-12-10 | 1973-06-08 | Montedison Spa | Procede de preparation d'un bioxyde de titane d'une taille de particules controlee |
| US4053577A (en) | 1972-02-18 | 1977-10-11 | Tioxide Group Limited | Process for the gaseous phase production of metal oxide particles |
| US4012201A (en) | 1973-03-22 | 1977-03-15 | Tioxide Group Limited | Reactor |
| US3966892A (en) * | 1974-11-13 | 1976-06-29 | Nippon Mining Co., Ltd. | Process for producing titanium dioxide |
| US4274942A (en) * | 1979-04-04 | 1981-06-23 | Engelhard Minerals & Chemicals Corporation | Control of emissions in FCC regenerator flue gas |
| US4803056A (en) * | 1983-07-22 | 1989-02-07 | Kerr-Mcgee Chemical Corporation | System for increasing the capacity of a titanium dioxide producing process |
| US4865820A (en) * | 1987-08-14 | 1989-09-12 | Davy Mckee Corporation | Gas mixer and distributor for reactor |
| EP0427878B1 (de) * | 1989-11-13 | 1992-09-02 | KRONOS TITAN-Gesellschaft mbH | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Titandioxid |
| CA2136298A1 (en) * | 1993-11-23 | 1995-05-24 | Vernon D. Gebben | Method and apparatus for enhancing production of tio2 |
| US5723041A (en) * | 1994-10-10 | 1998-03-03 | Amoco Corporation | Process and apparatus for promoting annularly uniform flow |
| US5749937A (en) * | 1995-03-14 | 1998-05-12 | Lockheed Idaho Technologies Company | Fast quench reactor and method |
| DE19514663A1 (de) | 1995-04-20 | 1996-10-24 | Kronos Titan Gmbh | Metallchloridgenerator |
| US5989502A (en) * | 1996-06-04 | 1999-11-23 | Fluor Corporation | Reactor distribution apparatus and quench zone mixing apparatus |
| US5840112A (en) * | 1996-07-25 | 1998-11-24 | Kerr Mcgee Chemical Corporation | Method and apparatus for producing titanium dioxide |
-
1999
- 1999-07-27 US US09/361,003 patent/US6350427B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-07-25 MY MYPI20003388 patent/MY133725A/en unknown
- 2000-07-26 RU RU2002104937/15A patent/RU2217379C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2000-07-26 CZ CZ2002304A patent/CZ2002304A3/cs unknown
- 2000-07-26 CN CNB008108579A patent/CN1245333C/zh not_active Expired - Lifetime
- 2000-07-26 DE DE60045599T patent/DE60045599D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-07-26 BR BR0012788-4A patent/BR0012788A/pt not_active IP Right Cessation
- 2000-07-26 CA CA002391311A patent/CA2391311A1/en not_active Abandoned
- 2000-07-26 KR KR1020027001028A patent/KR20020047095A/ko active IP Right Grant
- 2000-07-26 PL PL356665A patent/PL191585B1/pl not_active IP Right Cessation
- 2000-07-26 UA UA2002021604A patent/UA69479C2/uk unknown
- 2000-07-26 WO PCT/US2000/020305 patent/WO2001007366A1/en active IP Right Grant
- 2000-07-26 MX MXPA02000904A patent/MXPA02000904A/es active IP Right Grant
- 2000-07-26 EP EP00953679A patent/EP1228002B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-07-26 AT AT00953679T patent/ATE497485T1/de not_active IP Right Cessation
- 2000-07-26 JP JP2001512460A patent/JP2003505239A/ja active Pending
- 2000-07-26 AU AU66088/00A patent/AU756041B2/en not_active Expired
- 2000-11-11 SA SA00210525A patent/SA00210525B1/ar unknown
-
2001
- 2001-03-30 US US09/822,565 patent/US6835361B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-01-25 NO NO20020395A patent/NO20020395L/no unknown
- 2002-01-28 ZA ZA200200735A patent/ZA200200735B/xx unknown
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107128972A (zh) * | 2017-06-30 | 2017-09-05 | 攀钢集团研究院有限公司 | 一种用于钛白粉的生产系统 |
| CN107128972B (zh) * | 2017-06-30 | 2018-12-28 | 攀钢集团研究院有限公司 | 一种用于钛白粉的生产系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL191585B1 (pl) | 2006-06-30 |
| DE60045599D1 (de) | 2011-03-17 |
| MY133725A (en) | 2007-11-30 |
| NO20020395D0 (no) | 2002-01-25 |
| US20010021360A1 (en) | 2001-09-13 |
| US6835361B2 (en) | 2004-12-28 |
| KR20020047095A (ko) | 2002-06-21 |
| AU756041B2 (en) | 2003-01-02 |
| WO2001007366A1 (en) | 2001-02-01 |
| ATE497485T1 (de) | 2011-02-15 |
| EP1228002B1 (en) | 2011-02-02 |
| US6350427B1 (en) | 2002-02-26 |
| CZ2002304A3 (cs) | 2002-08-14 |
| SA00210525B1 (ar) | 2006-12-17 |
| EP1228002A4 (en) | 2004-03-10 |
| EP1228002A1 (en) | 2002-08-07 |
| NO20020395L (no) | 2002-03-22 |
| ZA200200735B (en) | 2003-03-26 |
| BR0012788A (pt) | 2002-07-23 |
| UA69479C2 (uk) | 2004-09-15 |
| RU2217379C2 (ru) | 2003-11-27 |
| MXPA02000904A (es) | 2003-09-22 |
| CA2391311A1 (en) | 2001-02-01 |
| CN1364143A (zh) | 2002-08-14 |
| PL356665A1 (en) | 2004-06-28 |
| JP2003505239A (ja) | 2003-02-12 |
| AU6608800A (en) | 2001-02-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1245333C (zh) | 使含有固体颗粒的气态反应物进行反应的设备 | |
| RU2135604C1 (ru) | Способ продувки сверху кислородсодержащего газа через расплав металла и фурма для обработки жидкого расплава металла | |
| WO2007058472A1 (en) | Apparatus for preparing vinyl chloride by pyrolysis of 1,2-dichloroethane and method of preparing vinyl chloride using the same | |
| US6419893B1 (en) | Process for producing and cooling titanium dioxide | |
| US20150064089A1 (en) | Fluidized bed reactors including conical gas distributors and related methods of fluorination | |
| AU2001295046A1 (en) | Process for producing and cooling titanium dioxide | |
| JP2010526651A (ja) | インジェクターアッセンブリ、化学反応装置、および化学プロセス | |
| RU2377065C2 (ru) | Устройство и способ термического разложения летучих соединений элемента, выбранного из группы, включающей кремний, германий, углерод, титан, цирконий и их смеси | |
| HU223445B1 (hu) | Eljárás reakcióknak fluidizált részecskerétegben történő lefuttatására | |
| JP2006509626A (ja) | 円周状エアナイフ及びその利用 | |
| US6851896B1 (en) | Fluid barriers | |
| JP5668045B6 (ja) | インジェクターアッセンブリ、化学反応装置、および化学プロセス | |
| US5904119A (en) | Furnace apparatus for fluidized bed processes | |
| JP7489143B1 (ja) | フィルター装置 | |
| EP0623375A1 (en) | Fast solid-gas separators | |
| ZA200410144B (en) | Device for introducing a gas into a fluidised bed and method therefor | |
| CN200964354Y (zh) | 用于热分解挥发性化合物和沉积由此所形成的颗粒的设备 | |
| JPS63302931A (ja) | 粒状体の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20060315 |