JP7428592B2 - Titanium tetrachloride manufacturing method and chlorination furnace - Google Patents

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Description

本発明は、四塩化チタンの製造方法及び塩化炉に関する。 The present invention relates to a method for producing titanium tetrachloride and a chlorination furnace.

四塩化チタンは、スポンジ状の固体金属チタン(以下、「スポンジチタン」と称する。)の製造原料のみならず、触媒或いは医薬の分野に幅広く利用されている。四塩化チタンは、炭素源であるコークスと、チタン鉱石と、塩素ガスとを高温にて反応させることにより製造されている。 Titanium tetrachloride is widely used not only as a raw material for producing spongy solid metal titanium (hereinafter referred to as "sponge titanium") but also in the fields of catalysts and medicine. Titanium tetrachloride is produced by reacting coke, which is a carbon source, titanium ore, and chlorine gas at high temperatures.

四塩化チタンの生成は、耐火物構造の塩化炉内に形成された鉱石とコークスを塩素ガスで流動化した流動層内で行われている。四塩化チタンの生成は過酷条件で実施され、製造効率の低下を抑制するための様々な技術が報告されている。 Titanium tetrachloride is produced in a fluidized bed in which ore and coke are fluidized with chlorine gas, which is formed in a chlorination furnace with a refractory structure. Titanium tetrachloride is produced under harsh conditions, and various techniques have been reported to suppress the decline in production efficiency.

例えば、特許文献1においては、「金属酸化物を含有する原料とコークスが上部に載置され、下部から供給される塩素ガスを前記原料に接触させる塩素ガスの分散盤であって、底板と、前記底板の上面に配置された不定形耐火物からなる断熱層と、前記断熱層の上部に配置された耐塩素性を有する不活性粒子からなる分散層とを備え、前記底板と前記断熱層には塩素ガスを通過させる複数のガス流路が設けられていることを特徴とする分散盤。」が記載されている。 For example, in Patent Document 1, "a chlorine gas dispersion plate in which a raw material containing a metal oxide and coke are placed on the upper part, and in which chlorine gas supplied from the lower part is brought into contact with the raw material, a bottom plate, A heat insulating layer made of a monolithic refractory disposed on the upper surface of the bottom plate, and a dispersion layer made of inert particles having chlorine resistance disposed above the heat insulating layer, the bottom plate and the heat insulating layer having is a dispersion board characterized by being provided with a plurality of gas channels through which chlorine gas passes."

特開2014-210689号公報Japanese Patent Application Publication No. 2014-210689

特許文献1に開示の発明においては、四塩化チタンの製造中、塩素ガスによる分散盤の腐食を低減することができる。
ところで、塩化炉に設けられて塩素ガスを通過させる複数のガス流路を有する分散盤は、そのガス流路のいずれかが塩化反応由来の不純物等で詰まることがある。この場合、そのガス流路では流動層に塩素ガスを送り込むことができなくなる。その結果、流動層に供給される塩素ガス量が低減され、又は分散盤から供給される塩素ガスのバランスが失われるなどに起因し、四塩化チタンの生産効率が低下すると考えられる。このように、特許文献1に記載の技術に関して未だ改善の余地が残されている。
In the invention disclosed in Patent Document 1, corrosion of the dispersion disk due to chlorine gas can be reduced during the production of titanium tetrachloride.
By the way, in a dispersion disk provided in a chlorination furnace and having a plurality of gas passages through which chlorine gas passes, one of the gas passages may become clogged with impurities or the like derived from the chlorination reaction. In this case, chlorine gas cannot be sent into the fluidized bed through the gas flow path. As a result, it is thought that the production efficiency of titanium tetrachloride decreases because the amount of chlorine gas supplied to the fluidized bed is reduced or the balance of chlorine gas supplied from the distribution disk is lost. As described above, there is still room for improvement regarding the technology described in Patent Document 1.

そこで、本発明の一実施形態においては、塩化炉のガス流路の詰まりを速やかに解消することが可能な四塩化チタンの製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of an embodiment of the present invention is to provide a method for producing titanium tetrachloride that can quickly eliminate clogging of the gas flow path of a chlorination furnace.

すなわち、本発明は一側面において、複数のガス流路が形成された分散盤を備える塩化炉を使用する四塩化チタンの製造方法であって、ガス流路ごとに接続されたガス供給管を介して前記塩化炉内に塩素含有ガスを供給し、前記分散盤上でチタン鉱石と炭素と塩素ガスとを接触して四塩化チタンを生成する塩化工程を含み、前記塩素含有ガスの供給中、前記ガス流路内の圧力を圧力測定部で測定し、該圧力に応じて前記ガス供給管からガス流路に送るガスの流量を変化させる、四塩化チタンの製造方法である。 That is, one aspect of the present invention is a method for producing titanium tetrachloride using a chlorination furnace equipped with a distribution disk in which a plurality of gas flow channels are formed, the titanium tetrachloride being produced through a gas supply pipe connected to each gas flow channel. a chlorination step in which a chlorine-containing gas is supplied into the chlorination furnace, and titanium ore, carbon, and chlorine gas are brought into contact with each other on the distribution disk to produce titanium tetrachloride; This is a method for producing titanium tetrachloride, in which the pressure in the gas flow path is measured by a pressure measurement unit, and the flow rate of gas sent from the gas supply pipe to the gas flow path is changed depending on the pressure.

本発明に係る四塩化チタンの製造方法の一実施形態においては、前記ガス供給管は、通常操業ガス用配管と、詰まり解消ガス用配管と、該通常操業ガス用配管と詰まり解消ガス用配管との合流部とを備える。 In one embodiment of the method for producing titanium tetrachloride according to the present invention, the gas supply pipe includes a pipe for normal operation gas, a pipe for unclog gas, and a pipe for normal operation gas and a pipe for unclog gas. and a confluence section.

本発明に係る四塩化チタンの製造方法の一実施形態においては、前記詰まり解消ガス用配管からは、塩素、酸素、窒素、一酸化炭素及び二酸化炭素から選ばれる1以上を含むガスを供給する。 In one embodiment of the method for producing titanium tetrachloride according to the present invention, a gas containing one or more selected from chlorine, oxygen, nitrogen, carbon monoxide, and carbon dioxide is supplied from the clogging gas pipe.

本発明に係る四塩化チタンの製造方法の一実施形態においては、ガス流路ごとに接続されたガス供給管の一部又は全部は、元管に接続され、前記元管に接続されるガス流路内の圧力と該元管内の圧力との差圧により、下記数Iにより計算される各ガス流路での塩素含有ガスの流量が、前記元管の流量から算出される各ガス流路1個当たりの塩素含有ガスの平均流量よりも少ないときに、前記ガス供給管から前記ガス流路に送るガスの流量を変化させる。 In one embodiment of the method for producing titanium tetrachloride according to the present invention, part or all of the gas supply pipes connected to each gas flow path are connected to a main pipe, and the gas supply pipe connected to the main pipe is The flow rate of the chlorine-containing gas in each gas flow path is calculated by the following formula I based on the pressure difference between the pressure in the path and the pressure in the main pipe. The flow rate of the gas sent from the gas supply pipe to the gas flow path is changed when the flow rate is lower than the average flow rate of the chlorine-containing gas per unit.

また、本発明は別の一側面において、複数のガス流路が形成された分散盤と、ガス流路ごとに接続されたガス供給管と、前記ガス流路内の圧力を測定可能な圧力測定部とを備える、塩化炉である。 In another aspect, the present invention provides a distribution plate in which a plurality of gas flow paths are formed, a gas supply pipe connected to each gas flow path, and a pressure measurement device capable of measuring the pressure in the gas flow path. It is a chlorination furnace comprising:

本発明に係る塩化炉の一実施形態においては、前記ガス供給管は、通常操業ガス用配管と、詰まり解消ガス用配管と、該通常操業ガス用配管と詰まり解消ガス用配管との合流部とを備える。 In one embodiment of the chlorination furnace according to the present invention, the gas supply pipe includes a pipe for normal operation gas, a pipe for declogging gas, and a confluence of the pipe for normal operation gas and the pipe for declogging gas. Equipped with.

本発明に係る塩化炉の一実施形態においては、前記通常操業ガス用配管の前記合流部よりも上流側にバルブが設けられ、前記詰まり解消ガス用配管に前記圧力測定部が設けられる。 In one embodiment of the chlorination furnace according to the present invention, a valve is provided upstream of the merging section of the normal operation gas piping, and the pressure measurement part is provided in the clogging gas piping.

本発明に係る塩化炉の一実施形態においては、前記詰まり解消ガス用配管に、塩素、酸素、窒素、一酸化炭素及び二酸化炭素から選ばれる1以上の供給源が接続される。 In one embodiment of the chlorination furnace according to the present invention, one or more supply sources selected from chlorine, oxygen, nitrogen, carbon monoxide, and carbon dioxide are connected to the clogging gas piping.

本発明の一実施形態によれば、塩化炉のガス流路の詰まりを速やかに解消することができる。 According to one embodiment of the present invention, clogging of the gas flow path of the chlorination furnace can be promptly eliminated.

本発明の一実施形態に係る四塩化チタンの製造方法に用いられる塩化炉の内部構造を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing the internal structure of a chlorination furnace used in a method for producing titanium tetrachloride according to an embodiment of the present invention. 図1Aの塩化炉内の分散盤を示す部分拡大断面図である。FIG. 1B is a partially enlarged sectional view showing a distribution disk in the chlorination furnace of FIG. 1A. 図1Bの分散盤の他の例を示す部分拡大断面図である。FIG. 1B is a partially enlarged sectional view showing another example of the distribution disk of FIG. 1B. 図1Bの分散盤の他の例を示す部分拡大断面図である。FIG. 1B is a partially enlarged sectional view showing another example of the distribution disk of FIG. 1B. 図1Aの切断線A-Aにおける模式的な概略断面図である。1A is a schematic cross-sectional view taken along section line AA in FIG. 1A. FIG. 本発明の一実施形態に係る四塩化チタンの製造方法に用いられる塩化炉の内部構造の他の例を示す概略図である。It is a schematic diagram showing another example of the internal structure of the chlorination furnace used for the manufacturing method of titanium tetrachloride concerning one embodiment of the present invention. 比較例1における塩化炉の内部構造を示す概略図である。2 is a schematic diagram showing the internal structure of a chlorination furnace in Comparative Example 1. FIG.

以下、本発明の具体的な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail. Note that the present invention is not limited to the following embodiments, and various changes can be made without departing from the gist of the present invention.

[四塩化チタンの製造方法]
本発明に係る四塩化チタンの製造方法の一実施形態においては、図1Aに示す塩化炉100を使用するものであって、四塩化チタンを生成する塩化工程を含む。この塩化炉100では、分散盤120に複数のガス流路125が設けられており、ガス流路125(図1B参照)ごとに接続されたガス供給管130を介して塩化炉100内に塩素含有ガスが供給される。塩化炉100内に供給された塩素含有ガスは分散盤120上にチタン鉱石及び炭素を含む流動層150を形成する。流動層150内にて塩化反応が生じ、これにより四塩化チタンが生成する。そして、塩素含有ガスの供給中、ガス流路125内の圧力を圧力測定部でそれぞれ測定し、該圧力に応じてガス供給管130からガス流路125に送るガスの流量を変化させる。例えば、ガス流路125に詰まりが生じると、該詰まりが生じたガス流路125の圧力が高くなる。詰まりが生じたと判断されたガス流路125に対し比較的多量のガスを短時間で供給するとガス流路125内の圧力の上昇に起因してガス流路125を詰まらせていた物質が排出され、ガス流路125の詰まりは速やかに解消される。一実施形態において、塩化炉100を解体せずとも詰まりが解消されるため、メンテナンスに必要な時間を短縮することもできる。また、詰まりが解消されたガス流路125内は圧力が低くなるので、その後ガス流路125の詰まりが解消される前の通常操業時と同様の塩素含有ガス量を供給すればよい。その結果、一実施形態においては、長期にわたっても安定した四塩化チタンの製造を実施することが可能となる。
[Production method of titanium tetrachloride]
One embodiment of the method for producing titanium tetrachloride according to the present invention uses a chlorination furnace 100 shown in FIG. 1A, and includes a chlorination step for producing titanium tetrachloride. In this chlorination furnace 100, a plurality of gas passages 125 are provided in the distribution plate 120, and chlorine containing Gas is supplied. The chlorine-containing gas supplied into the chlorination furnace 100 forms a fluidized bed 150 containing titanium ore and carbon on the distribution plate 120. A chlorination reaction occurs within the fluidized bed 150, thereby producing titanium tetrachloride. While the chlorine-containing gas is being supplied, the pressure inside the gas flow path 125 is measured by the pressure measuring section, and the flow rate of the gas sent from the gas supply pipe 130 to the gas flow path 125 is changed in accordance with the pressure. For example, when a blockage occurs in the gas flow path 125, the pressure in the gas flow path 125 where the blockage occurs increases. When a relatively large amount of gas is supplied to the gas passage 125 that is determined to be clogged in a short period of time, the pressure inside the gas passage 125 increases, and the substance clogging the gas passage 125 is discharged. , the clogging of the gas flow path 125 is quickly cleared. In one embodiment, the time required for maintenance can also be reduced because the blockage is cleared without dismantling the chlorination furnace 100. Further, since the pressure in the gas flow path 125 becomes low after the clogging is cleared, the same amount of chlorine-containing gas as that during normal operation before the gas flow path 125 is cleared from clogging may be supplied thereafter. As a result, in one embodiment, it is possible to produce titanium tetrachloride stably over a long period of time.

例えば、特許文献1に示す四塩化チタンを製造する塩化炉(特許文献1の図2(a)参照)はウインドボックスを介して流動層に塩素ガスを供給している。当該塩化炉において、塩素ガスは、1本の塩素ガス用配管から分散盤の多数のガス流路を介して流動層に送られている。そのため、分散盤の多数のガス流路のうち、いずれかのガス流路に金属塩化物等の不純物が詰まった場合、どのガス流路が詰まったかを特定することが困難である。仮に、ウインドボックスの塩素ガス用配管から塩素ガスの流量を増大させることでその詰まりを解消しようとした場合、多数のガス流路の一部の詰まりを解消するために塩素ガスの全体の流量を必要以上に大きく増大させなければならない。このような塩化炉での詰まりの解消法は、ウインドボックスの耐久性等に依存する塩素ガスの最大許容流量を考慮すると、操業安全性の点から現実的ではない。当該塩化炉においては、ガス流路の詰まりを解消する場合、塩素ガス用配管からの塩素ガスの流量を増大させるのではなく、一度塩化炉を解体して分散盤を取り出した上でガス流路の詰まりの解消作業を行うことが必要になると考えられる。このような詰まり解消作業は塩化炉の解体を伴うため作業期間が長期化するという問題がある。 For example, a chlorination furnace for manufacturing titanium tetrachloride shown in Patent Document 1 (see FIG. 2(a) of Patent Document 1) supplies chlorine gas to a fluidized bed via a wind box. In the chlorination furnace, chlorine gas is sent from one chlorine gas pipe to the fluidized bed via a number of gas channels in a distribution disk. Therefore, if any of the many gas channels in the distribution disk becomes clogged with impurities such as metal chlorides, it is difficult to identify which gas channel is clogged. If you try to clear the blockage by increasing the flow rate of chlorine gas from the wind box's chlorine gas piping, you would have to increase the overall flow rate of chlorine gas to clear the blockages in some of the many gas flow paths. It must be made larger than necessary. Such a method of eliminating clogging in a chlorination furnace is not practical from the standpoint of operational safety, considering the maximum permissible flow rate of chlorine gas, which depends on the durability of the wind box. In this chlorination furnace, when unblocking the gas flow path, rather than increasing the flow rate of chlorine gas from the chlorine gas piping, the chlorination furnace must be dismantled and the distribution plate taken out, and then the gas flow path must be cleared. It is thought that it will be necessary to carry out work to clear the blockages. Since such clogging work involves dismantling the chlorination furnace, there is a problem in that the work period is prolonged.

もし、ガス流路の詰まり自体を抑制することができれば塩化炉での四塩化チタンの製造を効率的に実施できる。しかしながら、塩化炉での四塩化チタンの製造においてどのような機構でガス流路の詰まりが生じているか不明である。そのため、四塩化チタンの製造中、ガス流路の詰まり自体を回避することはできない。仮に、チタン鉱石に含まれる不純物がガス流路の詰まりに関与するものとして、ガス流路の詰まりの原因物質の生成を抑制するために塩素ガスの供給量を減らすと、四塩化チタンの製造量も減少する。したがって、このような手段は望ましくない。 If clogging of the gas flow path itself can be suppressed, titanium tetrachloride can be efficiently produced in a chlorination furnace. However, it is unclear what mechanism causes gas flow path clogging in the production of titanium tetrachloride in a chlorination furnace. Therefore, during the production of titanium tetrachloride, clogging of the gas flow path itself cannot be avoided. Assuming that impurities contained in titanium ore are responsible for clogging the gas flow path, if the amount of chlorine gas supplied is reduced to suppress the production of substances that cause gas flow clogging, the amount of titanium tetrachloride produced would decrease. will also decrease. Therefore, such measures are undesirable.

更に、塩化炉での四塩化チタンの製造で生じるガス流路の閉塞の原因物質は塩化反応で生じる塩化物だけなく酸化物もあり得る。例えば塩化物は水に可溶性なので水を供給すれば除去できる可能性がある。しかしながら、水の供給により塩化物を分解すると塩化水素ガスが発生し配管等の腐食を誘発するため、塩化炉への水の供給は望ましくない。なお、前記酸化物は塩化物と異なり水の供給では除去できず、ガス流路の閉塞の解消に関して水の供給は根本的な解決策とはならず改良の余地がある。 Furthermore, the substances that cause the blockage of the gas flow path during the production of titanium tetrachloride in a chlorination furnace may include not only chlorides produced in the chlorination reaction but also oxides. For example, chloride is soluble in water, so it may be possible to remove it by supplying water. However, it is not desirable to supply water to the chlorination furnace because hydrogen chloride gas is generated when chlorides are decomposed by supplying water, which induces corrosion of piping and the like. Note that, unlike chlorides, the oxides cannot be removed by supplying water, and supplying water is not a fundamental solution to the problem of clogging the gas flow path, and there is room for improvement.

そこで、本発明者は塩素含有ガスを流動層に供給するガス流路の詰まりを解消する手段を鋭意検討して以下の知見を得て、さらに検討を重ねて本発明を完成するに至った。すなわち、一実施形態においては、ウインドボックスを介して複数のガス流路に一様に塩素含有ガスを供給するのではなく、ガス流路に塩素含有ガスを供給するためのガス供給管を直接接続し、さらにそのガス供給管に圧力測定部を設ける。ガス流路が詰まれば詰まり部からガス供給管内に至るまで圧力が上昇する。よって、圧力の確認により、特定のガス流路について詰まりが発生したかどうかを早期に把握できる。そして、あるガス流路で詰まりが発生した場合、そのガス供給管内の圧力変化に応じてガス供給管からガス流路に送るガスの流量を変化(通常は増加)させれば詰まり原因物質を排出でき、ガス流路の詰まりを速やかに解消することができる。このような操作の間、詰まりが生じていないガス流路は特段のガス流量変更を行わなくてよいため、流動層に供給される塩素含有ガス量は大きく変化しない。その結果、塩化炉の解体を要せずにガス流路の詰まりを解消可能になり、長期にわたって連続的かつ安定的に四塩化チタンを製造することができ、また塩化炉の長寿命化にもつながるといえる。 Therefore, the inventors of the present invention have diligently investigated means for eliminating the clogging of the gas flow path for supplying chlorine-containing gas to the fluidized bed, obtained the following knowledge, and have completed the present invention after further investigation. That is, in one embodiment, instead of uniformly supplying chlorine-containing gas to a plurality of gas flow paths through a wind box, a gas supply pipe for supplying chlorine-containing gas to the gas flow paths is directly connected. Furthermore, a pressure measuring section is provided in the gas supply pipe. If the gas flow path becomes clogged, pressure increases from the clogged portion to the inside of the gas supply pipe. Therefore, by checking the pressure, it is possible to determine at an early stage whether or not clogging has occurred in a particular gas flow path. If a blockage occurs in a certain gas flow path, the substance causing the blockage can be removed by changing (usually increasing) the flow rate of gas sent from the gas supply pipe to the gas flow path in accordance with the pressure change in the gas supply pipe. This makes it possible to quickly eliminate clogging in the gas flow path. During such an operation, there is no need to make any particular change in the gas flow rate in the gas passages that are not clogged, so the amount of chlorine-containing gas supplied to the fluidized bed does not change significantly. As a result, it is possible to eliminate clogging of the gas flow path without dismantling the chlorination furnace, making it possible to produce titanium tetrachloride continuously and stably over a long period of time, and also extending the life of the chlorination furnace. It can be said that it is connected.

<塩化炉>
当該塩化炉100は、塩化炉本体110と、分散盤120と、ガス供給管130と、ウインドボックス140と、流動層150と、原料供給管160と、四塩化チタンガス回収管170とを備える。塩化炉本体110、分散盤120、ウインドボックス140、原料供給管160、四塩化チタンガス回収管170の形状又は材質は公知のものを適宜採用可能である。ガス供給管130は、その供給対象であるガスの性質に鑑み、適宜材質、形状、溶接方法などを決定できる。流動層150は四塩化チタンの製造が開始されてから塩化炉本体110内に形成される。よって、流動層150は塩化炉100の必須構成というよりは、操業時に形成される塩化炉100の構成である。
<Chlorination furnace>
The chlorination furnace 100 includes a chlorination furnace main body 110, a distribution disk 120, a gas supply pipe 130, a wind box 140, a fluidized bed 150, a raw material supply pipe 160, and a titanium tetrachloride gas recovery pipe 170. As for the shape or material of the chlorination furnace main body 110, the distribution disk 120, the wind box 140, the raw material supply pipe 160, and the titanium tetrachloride gas recovery pipe 170, any publicly known shape or material can be adopted as appropriate. The material, shape, welding method, etc. of the gas supply pipe 130 can be appropriately determined in consideration of the properties of the gas to be supplied. The fluidized bed 150 is formed in the chlorination furnace body 110 after the production of titanium tetrachloride is started. Therefore, the fluidized bed 150 is not an essential component of the chlorination furnace 100, but rather a configuration of the chlorination furnace 100 that is formed during operation.

(分散盤)
分散盤120は、ガス供給管130から供給された塩素含有ガスを分散させて流動層150へ流す。該分散盤120は、例えば図1Bに示すように、底板122と、該底板122上に充填物で形成された断熱層124と、複数のガス流路125とを備えることとしてよい。なお、塩素含有ガスの塩素濃度は塩化炉100の操業状態に鑑み適宜決定すればよく、塩素の他には酸素、窒素等他のガスが適宜含まれてよい。
(Dispersion board)
The distribution disk 120 disperses the chlorine-containing gas supplied from the gas supply pipe 130 and causes it to flow into the fluidized bed 150 . The distribution plate 120 may include, for example, as shown in FIG. 1B, a bottom plate 122, a heat insulating layer 124 formed of a filler on the bottom plate 122, and a plurality of gas channels 125. Note that the chlorine concentration of the chlorine-containing gas may be appropriately determined in view of the operating state of the chlorination furnace 100, and other gases such as oxygen and nitrogen may be included as appropriate in addition to chlorine.

(底板)
底板122は、塩化炉本体110においてウインドボックス140の上方に位置し、塩素含有ガスが通過するように複数のガス流路125が形成されている。分散盤120にはノズル126が設けられ、そのノズル126の上端は、断熱層124上の流動層150側まで延在している。塩素含有ガスがノズル126内のガス流路125を介して断熱層124の上側へ、さらには流動層150に供給される。ノズル126の外周を囲んで配置される保護管128の側壁に形成されたガス吹き出し口128aは断熱層124の上側に位置するように設けられている。円滑なガス吹き出しを行う観点から、ガス吹き出し口128aは互いに対面しないよう配置されることが好ましい。ノズル126及び保護管128の形状等は適宜変更可能である。例えば、図1Cに示す分散盤120においては、ノズル126の上端が断熱層124内に位置しており、ガス吹き出し口128bが保護管128の側壁に設けられている。また、図1Dに示すように、ノズル126の上端が断熱層124と流動層150の境界近傍に配置されており、ガス吹き出し口128cは保護管128の上端に設けてもよい。
また、底板122の材質は、耐熱性という観点から、例えば、炭素鋼、ステンレス鋼、及びNiよりなる群から選択される1種以上であればよい。なお、底板122の厚さは適宜設計可能であるが、例えば40~100mmである。炭素鋼は炭素含有量が2質量%以下の鋼であって、いわゆる極低炭素鋼、低炭素鋼、中炭素鋼、高炭素鋼等を含むものである。炭素鋼の具体例として、SS400等が挙げられる。ステンレス鋼は、耐熱性及び強度という観点から、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)等が添加された鋼である。ステンレス鋼の具体例として、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼、二相ステンレス鋼等が挙げられる。
(Bottom plate)
The bottom plate 122 is located above the wind box 140 in the chlorination furnace main body 110, and has a plurality of gas channels 125 formed therein so that chlorine-containing gas passes therethrough. The distribution plate 120 is provided with a nozzle 126, and the upper end of the nozzle 126 extends to the fluidized bed 150 side above the heat insulating layer 124. A chlorine-containing gas is supplied to the upper side of the heat insulating layer 124 and further to the fluidized bed 150 via the gas flow path 125 in the nozzle 126 . A gas outlet 128 a formed in a side wall of a protective tube 128 surrounding the outer periphery of the nozzle 126 is provided above the heat insulating layer 124 . From the viewpoint of smooth gas blowing, it is preferable that the gas blowing ports 128a are arranged so as not to face each other. The shapes of the nozzle 126 and the protection tube 128 can be changed as appropriate. For example, in the distribution plate 120 shown in FIG. 1C, the upper end of the nozzle 126 is located within the heat insulating layer 124, and the gas outlet 128b is provided on the side wall of the protection tube 128. Further, as shown in FIG. 1D, the upper end of the nozzle 126 may be arranged near the boundary between the heat insulating layer 124 and the fluidized bed 150, and the gas outlet 128c may be provided at the upper end of the protection tube 128.
Further, from the viewpoint of heat resistance, the material of the bottom plate 122 may be one or more selected from the group consisting of carbon steel, stainless steel, and Ni, for example. Note that the thickness of the bottom plate 122 can be designed as appropriate, and is, for example, 40 to 100 mm. Carbon steel is steel with a carbon content of 2% by mass or less, and includes so-called ultra-low carbon steel, low carbon steel, medium carbon steel, high carbon steel, and the like. Specific examples of carbon steel include SS400 and the like. Stainless steel is steel to which chromium (Cr), nickel (Ni), etc. are added from the viewpoint of heat resistance and strength. Specific examples of stainless steel include ferritic stainless steel, austenitic stainless steel, martensitic stainless steel, duplex stainless steel, and the like.

(オリフィス)
底板122のウインドボックス140側にオリフィス123が設けられている。上記オリフィス123の径は、例えば、塩素含有ガスを分散させるために必要なガス流量と圧力損失等から適宜決定することができる。
(orifice)
An orifice 123 is provided on the wind box 140 side of the bottom plate 122. The diameter of the orifice 123 can be appropriately determined, for example, based on the gas flow rate and pressure loss required to disperse the chlorine-containing gas.

(断熱層)
断熱層124は、通常、底板122の上面に形成される。断熱層124は、単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。また、断熱層124を耐熱セラミックス製の充填物を充填して形成している場合、分散盤120を適切に軽量化しつつ塩素含有ガスによる腐食の影響を低減可能である。上記耐熱セラミックス製の充填物としては、例えば窒化ケイ素製、溶融シリカ製、又はアルミナ製等の充填物が挙げられる。上記耐熱セラミックス製の充填物の形状は特に限定されるものではないが、球状や平板状等が挙げられる。中でも上記充填物の形状は、分散盤120の耐久性の観点から、平板状がよい。また、充填物は、流動層150に巻き込まれないような大きさであることが好ましい。なお、断熱層124の厚さは適宜設計可能であるが、例えば300~600mmである。
また、図1Eに示す一例のように、断熱層124内のガス流路125の配置は、塩素含有ガスを流動層150に均一に供給する観点から、断熱層124の内部を上面視した場合、中央領域T1と、その中央領域T1と塩化炉本体110の側壁111との間で周方向に等間隔に区分けした4つの周囲領域T2~T5とに分けることが可能である。ここで、図示は省略するが、その断熱層124の中央領域T1と各周囲領域T2~T5には、複数のガス流路125を等間隔に配置してよい。この他、断熱層124の上面視において、複数のガス流路125が塩化炉本体110の中心軸に対して点対称の関係となるように配置されてもよいし、塩化炉100の高さ方向と垂直である中心線に対して線対称の関係となるように配置されてもよい。
また、断熱層124内の複数のガス流路125は、前記中心軸から塩化炉本体110の側壁111に向かって、複数列に配置され、その各列について円形状或いは多角形状(例えば6角形、8角形等)となるように配置されてもよい。また、分散盤120内のガス流路125の個数は適宜設計可能であるが、例えば計60~120個である。
(insulation layer)
The heat insulating layer 124 is typically formed on the top surface of the bottom plate 122 . The heat insulating layer 124 may have a single layer structure or a multilayer structure. Furthermore, when the heat insulating layer 124 is formed by filling it with a filler made of heat-resistant ceramics, it is possible to appropriately reduce the weight of the distribution plate 120 and reduce the influence of corrosion caused by chlorine-containing gas. Examples of the filler made of heat-resistant ceramics include fillers made of silicon nitride, fused silica, or alumina. The shape of the heat-resistant ceramic filler is not particularly limited, but examples include spherical and flat shapes. Among these, the shape of the filler is preferably a flat plate from the viewpoint of durability of the dispersion disk 120. Further, it is preferable that the packing material has a size such that it does not get caught up in the fluidized bed 150. Note that the thickness of the heat insulating layer 124 can be designed as appropriate, and is, for example, 300 to 600 mm.
Further, as shown in the example shown in FIG. 1E, the arrangement of the gas passages 125 in the heat insulating layer 124 is as follows when the inside of the heat insulating layer 124 is viewed from above, from the viewpoint of uniformly supplying the chlorine-containing gas to the fluidized bed 150. It can be divided into a central region T1 and four peripheral regions T2 to T5 divided at equal intervals in the circumferential direction between the central region T1 and the side wall 111 of the chlorination furnace main body 110. Although not shown, a plurality of gas channels 125 may be arranged at equal intervals in the central region T1 and each of the peripheral regions T2 to T5 of the heat insulating layer 124. In addition, in a top view of the heat insulating layer 124, the plurality of gas channels 125 may be arranged in a point-symmetrical relationship with respect to the central axis of the chlorination furnace main body 110, or in the height direction of the chlorination furnace 100. They may be arranged in a line-symmetrical relationship with respect to a center line that is perpendicular to the center line.
Further, the plurality of gas channels 125 in the heat insulating layer 124 are arranged in a plurality of rows from the central axis toward the side wall 111 of the chlorination furnace main body 110, and each row has a circular or polygonal shape (for example, a hexagonal, They may be arranged in an octagonal shape, etc.). Further, the number of gas channels 125 in the distribution plate 120 can be designed as appropriate, but is, for example, 60 to 120 in total.

(保護管)
断熱層124内に設けられ、上方に向かって延在した保護管128は、ノズル126の外周を囲みノズル126を保護している。保護管128は、耐熱性及び耐摩耗性という観点から、窒化珪素、炭化珪素、及びアルミナよりなる群から選択される1種以上で形成されていてよい。保護管128の上端側には、塩素含有ガスをノズル126から流動層150に供給するため、ガス吹き出し口(128a等)が形成されている。
ただし、保護管128のガス吹き出し口128a、128b、128cは、塩素含有ガスを効率的に供給する観点から、隣接する保護管128のガス吹き出し口128a、128b、128cと互いに対向しないように配置することが好ましい。
(protection tube)
A protective tube 128 provided within the heat insulating layer 124 and extending upward surrounds the outer periphery of the nozzle 126 to protect the nozzle 126. From the viewpoint of heat resistance and wear resistance, the protection tube 128 may be made of one or more materials selected from the group consisting of silicon nitride, silicon carbide, and alumina. A gas outlet (such as 128a) is formed at the upper end of the protective tube 128 in order to supply the chlorine-containing gas from the nozzle 126 to the fluidized bed 150.
However, from the viewpoint of efficiently supplying chlorine-containing gas, the gas outlets 128a, 128b, and 128c of the protection tube 128 are arranged so as not to face the gas outlets 128a, 128b, and 128c of the adjacent protection tubes 128. It is preferable.

(ガス供給管)
図1Aに示す一実施形態では、ガス供給管130は、通常操業ガス用配管132と、詰まり解消ガス用配管134と、通常操業ガス用配管132と詰まり解消ガス用配管134との合流部Jとを備える。
(Gas supply pipe)
In one embodiment shown in FIG. 1A, the gas supply pipe 130 includes a normal operation gas pipe 132, a unclog gas pipe 134, and a junction J between the normal operation gas pipe 132 and the unclog gas pipe 134. Equipped with.

(通常操業ガス用配管)
通常操業ガス用配管132は、ウインドボックス140内を通って、その端部がノズル126に接続され、もう一方の端部は、塩素含有ガス供給源である元管136に接続されている。通常操業ガス用配管132は、合流部Jよりも上流(ガス供給源)側にバルブV1が設けられる。また、通常操業ガス用配管132の合流部JとバルブV1との間に逆止弁を設置してもよく、またバルブV1より上流側に逆止弁を設置してもよい。そうすることで、詰まり解消ガス用配管134から元管136にガスが流れることをより確実に防ぐことが可能である。
(Normal operation gas piping)
The normal operation gas pipe 132 passes through the wind box 140, and its end is connected to the nozzle 126, and the other end is connected to the main pipe 136, which is a chlorine-containing gas supply source. The normal operation gas pipe 132 is provided with a valve V1 on the upstream side (gas supply source) side of the confluence section J. Further, a check valve may be installed between the confluence J of the normal operation gas pipe 132 and the valve V1, or a check valve may be installed upstream of the valve V1. By doing so, it is possible to more reliably prevent gas from flowing from the clogging gas pipe 134 to the main pipe 136.

(詰まり解消ガス用配管)
図1Aに示す一実施形態では、詰まり解消ガス用配管134は、ガス流路125の詰まりを解消するため、通常操業ガス用配管132内の圧力よりも高い圧力でガスを供給することが可能である。詰まり解消ガス用配管134は合流部Jで通常操業ガス用配管132に接続され、バルブV2と、バルブV3と、該バルブV2とバルブV3との間に圧力測定部PG1とが設けられる。詰まり解消ガス用配管134は、通常操業ガス用配管132から供給される塩素含有ガスの圧力より高圧のガスを供給するために、図示しないガス供給源を接続してもよい。また、詰まり解消ガス用配管134には、塩素、酸素、窒素、一酸化炭素及び二酸化炭素から選ばれる1以上を含むガスの供給源が設けられることが好ましい。前記ガスとして、詰まりを解消する作業におけるコストや安全性の観点から、空気が好適である。空気は窒素と酸素を主に含むものであり、上記ガスに包含される。また、詰まり原因物質に酸化物が含まれると想定される場合、一酸化炭素を含むガス供給することで、前記酸化物の還元に基づく詰まり解消も期待できる。
(Clog-resolving gas piping)
In one embodiment shown in FIG. 1A, the unclog gas line 134 is capable of delivering gas at a higher pressure than the pressure within the normal operating gas line 132 to unclog the gas flow path 125. be. The clogging gas pipe 134 is connected to the normal operation gas pipe 132 at the confluence J, and a valve V2, a valve V3, and a pressure measuring part PG1 are provided between the valves V2 and V3. The clogging gas piping 134 may be connected to a gas supply source (not shown) in order to supply gas at a pressure higher than the pressure of the chlorine-containing gas supplied from the normal operation gas piping 132. Moreover, it is preferable that the clogging gas piping 134 is provided with a supply source of a gas containing one or more selected from chlorine, oxygen, nitrogen, carbon monoxide, and carbon dioxide. Air is preferable as the gas from the viewpoint of cost and safety in the work of removing blockages. Air mainly contains nitrogen and oxygen, and is included in the above gases. Further, when it is assumed that the clogging-causing substance contains an oxide, by supplying a gas containing carbon monoxide, it is expected that the clogging will be eliminated based on the reduction of the oxide.

(圧力測定部)
圧力測定部PG1は、詰まり解消ガス用配管134内の圧力を測定可能であり、その測定された圧力値に基づいてガス流路125(又は、ノズル126)の詰まりを判断できる。流動層150に塩素含有ガスを供給する際は、バルブV1及びバルブV3が開いており、バルブV2が閉じている。ガス流路125が詰まると、その詰まった箇所でガス流路125が狭くなるので塩素含有ガスが流れにくくなり、ガス流路125に接続された通常操業ガス用配管132及び詰まり解消ガス用配管134内の圧力が上昇する。塩化炉100の操業においては、元管136からの塩素含有ガスの供給中、圧力測定部PG1にて詰まり解消ガス用配管134内の圧力が連続的又は断続的に測定されている。そうすることで、ガス流路125の詰まりの有無を監視する。詰まり解消操作時は、バルブV1が閉じており、バルブV2及びV3が開いている。詰まり解消ガス用配管134からガス供給を開始した直後は圧力測定部PG1の測定値が増加するが、詰まりが解消されると圧力が低下する。詰まり解消ガス用配管134内の圧力の低下を確認することでガス流路125の詰まりの解消の可否を検知できる。なお、バルブV1により元管136側へのガスの流れが阻止されるので、圧力測定部PG1で測定される詰まり解消ガス用配管134内に圧力は、ガス流路125内の圧力と同程度になりうる。
詰まり解消ガス用配管134及びその上流側の設備のメンテナンス、又は圧力測定部PG1のメンテナンスが必要となった場合はバルブV3を閉じることで塩素含有ガスの漏洩を適切に防止できる。
図1Aに示す一実施形態では、詰まりが生じたガス流路125を詰まり解消作業の対象とし、他のガス流路125は塩素含有ガス流量を維持することで流動層150への影響を軽減可能である。この観点より、塩化炉100において、ガス流路125の数(A)に対するバルブV1の数(B)との割合(B/A)は、例えば0.9以上である。
(Pressure measurement part)
The pressure measurement unit PG1 can measure the pressure inside the clogging gas pipe 134, and can determine whether the gas flow path 125 (or nozzle 126) is clogged based on the measured pressure value. When supplying chlorine-containing gas to the fluidized bed 150, valves V1 and V3 are open, and valve V2 is closed. When the gas flow path 125 is clogged, the gas flow path 125 becomes narrow at the clogged location, making it difficult for the chlorine-containing gas to flow. The pressure inside increases. In the operation of the chlorination furnace 100, while the chlorine-containing gas is being supplied from the main pipe 136, the pressure inside the clogging gas pipe 134 is continuously or intermittently measured by the pressure measurement part PG1. By doing so, the presence or absence of clogging in the gas flow path 125 is monitored. During the clog clearing operation, valve V1 is closed and valves V2 and V3 are open. Immediately after starting gas supply from the clogging-removal gas piping 134, the measured value of the pressure measurement unit PG1 increases, but once the clogging is removed, the pressure decreases. By checking the decrease in pressure within the clogging gas pipe 134, it is possible to detect whether or not the gas flow path 125 is unclogged. Note that since the flow of gas toward the main pipe 136 is blocked by the valve V1, the pressure in the clogging gas pipe 134 measured by the pressure measurement part PG1 is approximately the same as the pressure in the gas flow path 125. It can be.
When maintenance of the clogging gas piping 134 and its upstream equipment or maintenance of the pressure measurement part PG1 becomes necessary, leakage of chlorine-containing gas can be appropriately prevented by closing the valve V3.
In one embodiment shown in FIG. 1A, the clogged gas flow path 125 is targeted for clogging removal work, and the other gas flow paths 125 maintain the flow rate of the chlorine-containing gas, thereby reducing the effect on the fluidized bed 150. It is. From this viewpoint, in the chlorination furnace 100, the ratio (B/A) of the number of valves V1 (B) to the number of gas flow paths 125 (A) is, for example, 0.9 or more.

(元管)
図1Aに示す一実施形態において、元管136は、塩素含有ガスの供給源である。該元管136は、圧力測定部PG2が設けられ、通常操業ガス用配管132と接続されている。なお、図示は省略するが、ガス流路125ごとに接続された通常操業ガス用配管132の一部が元管136に接続され、残りの通常操業ガス用配管132が別の元管に接続されてもよい。すなわち、塩素含有ガスの供給源は1であってもよいし2以上であってもよい。
(former pipe)
In one embodiment shown in FIG. 1A, source tube 136 is a source of chlorine-containing gas. The main pipe 136 is provided with a pressure measurement part PG2 and is connected to the normal operation gas pipe 132. Although not shown, a part of the normal operation gas pipe 132 connected to each gas flow path 125 is connected to the main pipe 136, and the remaining normal operation gas pipe 132 is connected to another main pipe. You can. That is, the number of supply sources for the chlorine-containing gas may be one or two or more.

(ウインドボックス)
ウインドボックス140は、塩化炉本体110の下側に設けられる。該ウインドボックス140は、その上方の開口部を閉塞するように分散盤120が配置されている。図1Aに示す一実施形態では、ウインドボックス140内には複数の通常操業ガス用配管132がそれぞれ挿通されている。一実施形態では合流部J、詰まり解消ガス用配管134、圧力測定部PG1等がウインドボックス140の外側に配置されている。なお、これらの1以上がウインドボックス140内に配置されてもよい。塩素含有ガスはウインドボックス140に接することなく流動層150に供給されるため、ウインドボックス140は塩化炉100の必須構成ではない。ただし、万が一の塩素含有ガス漏れ対策として有用な構成であるため、塩化炉100はウインドボックス140を備えることが好ましい。ウインドボックス140の形状又はウインドボックス140を区画する周囲壁の材質は公知のものを適宜採用可能である。
(wind box)
The wind box 140 is provided below the chlorination furnace main body 110. The wind box 140 has a dispersion plate 120 arranged so as to close the upper opening thereof. In one embodiment shown in FIG. 1A, a plurality of normal operation gas pipes 132 are inserted into the wind box 140, respectively. In one embodiment, the merging section J, the clogging gas piping 134, the pressure measuring section PG1, etc. are arranged outside the wind box 140. Note that one or more of these may be arranged within the wind box 140. Since the chlorine-containing gas is supplied to the fluidized bed 150 without coming into contact with the wind box 140, the wind box 140 is not an essential component of the chlorination furnace 100. However, it is preferable that the chlorination furnace 100 includes a wind box 140, since this is a useful configuration as a countermeasure against leakage of chlorine-containing gas in the unlikely event of a leak. As for the shape of the wind box 140 or the material of the surrounding wall that partitions the wind box 140, publicly known shapes can be adopted as appropriate.

(流動層)
流動層150は塩化炉100の操業時に分散盤120上に形成される。該流動層150は、金属酸化物原料と、炭素源であるコークスと、塩素含有ガスとを含んで形成され、流動状態を維持している。高温条件下で金属酸化物原料と、コークスと、塩素含有ガスとが接触して反応することで、四塩化チタンガスを生成する。金属酸化物原料は、酸化チタンを含有するチタン鉱石であってよい。
(Fluidized bed)
A fluidized bed 150 is formed on the dispersion plate 120 during operation of the chlorination furnace 100. The fluidized bed 150 is formed containing a metal oxide raw material, coke as a carbon source, and chlorine-containing gas, and maintains a fluidized state. Titanium tetrachloride gas is produced by the metal oxide raw material, coke, and chlorine-containing gas coming into contact and reacting under high-temperature conditions. The metal oxide raw material may be a titanium ore containing titanium oxide.

(原料供給管)
原料供給管160は、流動層150にチタン鉱石及びコークスを供給するため、分散盤120の厚さ方向において分散盤120よりも高い位置で塩化炉本体110の側壁111に設けられている。原料供給管160の形状又は材質は公知のものを適宜採用可能である。なお、塩化炉本体110の施設においては、当該原料供給管160を、側壁111のレンガ間に挿通すればよい。
(raw material supply pipe)
The raw material supply pipe 160 is provided on the side wall 111 of the chlorination furnace main body 110 at a position higher than the distribution plate 120 in the thickness direction of the distribution plate 120 in order to supply titanium ore and coke to the fluidized bed 150. The shape or material of the raw material supply pipe 160 can be appropriately selected from known ones. In addition, in the facility of the chlorination furnace main body 110, the raw material supply pipe 160 may be inserted between the bricks of the side wall 111.

(四塩化チタンガス回収管)
四塩化チタンガス回収管170は、塩化炉本体110内で生成された四塩化チタンガスを回収するために、塩化炉本体110の頂部近傍に設けられている。このとき、回収された四塩化チタンガスは四塩化チタンガス回収管170からコンデンサー(不図示)に送られ、該コンデンサーにおいて該四塩化チタンガスを四塩化チタンの沸点136℃以下に冷却することで、液体四塩化チタンとして回収すればよい。また、四塩化チタンガス回収管170の形状又は材質は公知のものを適宜採用可能である。
(Titanium tetrachloride gas recovery pipe)
The titanium tetrachloride gas recovery pipe 170 is provided near the top of the chlorination furnace body 110 in order to recover titanium tetrachloride gas generated within the chlorination furnace body 110. At this time, the recovered titanium tetrachloride gas is sent from the titanium tetrachloride gas recovery pipe 170 to a condenser (not shown), and in the condenser, the titanium tetrachloride gas is cooled to below the boiling point of titanium tetrachloride, 136°C. , it can be recovered as liquid titanium tetrachloride. Further, the shape or material of the titanium tetrachloride gas recovery pipe 170 can be appropriately selected from known ones.

(塩化炉の他の例)
また、他の実施形態として図2に示す塩化炉200は、先述した塩化炉100と異なり、設備メンテナンスの負荷の軽減等の観点から、ガス供給管230が、分岐部Bを介して下流側に向かって分岐している通常操業ガス用配管232と、通常操業ガス用配管232に接続された詰まり解消ガス用配管234とを備え、さらに各通常操業ガス用配管232が接続された元管236とを備える。その分岐した通常操業ガス用配管232はウインドボックス140に挿通され分散盤120のガス流路125ごとに接続されている。なお、上流側の元管236から下流側のガス流路125までの間に分岐点を複数設けてよい。分岐部BはバルブV1の下流側に設けられてよい。これにより、複数のガス流路125をひとまとまりとして塩素含有ガス量を制御できる。また、分岐部Bは合流部Jの下流側に設けられてよい。これにより、複数のガス流路125をひとまとまりとして、すなわち一定のエリアごとに通常操業と詰まり解消作業とを切り替えることができる。また、通常操業ガス用配管232の一部が元管236に接続され、残りの通常操業ガス用配管232が別の元管に接続されてよい。図2に示す他の実施形態では、先述した中央領域T1内に位置する複数のガス流路125、各周囲領域T2~T5内に位置する複数のガス流路125をそれぞれ、分岐部Bを有するガス供給管230を使用しひとまとまりとして塩素含有ガス供給等を制御している。
塩化炉200を一例として示すように、ガス供給管230を使用し複数のガス流路125をひとまりとして塩素含有ガス供給を制御している場合、メンテナンスの負荷を軽減する観点から、ガス流路125の数(A)に対するバルブV1の数(B)との割合(B/A)は、例えば0.9未満である。
(Other examples of chlorination furnace)
Further, in a chlorination furnace 200 shown in FIG. 2 as another embodiment, unlike the chlorination furnace 100 described above, the gas supply pipe 230 is connected to the downstream side via the branch part B from the viewpoint of reducing the load on equipment maintenance. It is equipped with a normal operation gas pipe 232 branching toward the normal operation gas pipe 232, a clogging-removal gas pipe 234 connected to the normal operation gas pipe 232, and a main pipe 236 to which each normal operation gas pipe 232 is connected. Equipped with. The branched normal operation gas pipe 232 is inserted into the wind box 140 and connected to each gas flow path 125 of the distribution board 120. Note that a plurality of branch points may be provided between the main pipe 236 on the upstream side and the gas flow path 125 on the downstream side. Branch B may be provided downstream of valve V1. Thereby, the amount of chlorine-containing gas can be controlled by grouping the plurality of gas channels 125 together. Further, the branching portion B may be provided on the downstream side of the merging portion J. Thereby, it is possible to switch between normal operation and clogging removal work for each of the plurality of gas flow paths 125 as a group, that is, for each fixed area. Further, a part of the normal operation gas pipe 232 may be connected to the main pipe 236, and the remaining normal operation gas pipe 232 may be connected to another main pipe. In another embodiment shown in FIG. 2, a plurality of gas channels 125 located in the central region T1 and a plurality of gas channels 125 located in each of the peripheral regions T2 to T5 each have a branch portion B. The gas supply pipe 230 is used to collectively control the supply of chlorine-containing gas, etc.
As shown in the chlorination furnace 200 as an example, when the gas supply pipe 230 is used to control the supply of chlorine-containing gas using a plurality of gas flow paths 125 as one unit, from the viewpoint of reducing the maintenance load, the gas flow path The ratio (B/A) of the number of valves V1 (B) to the number of valves V1 (A) is, for example, less than 0.9.

(製造例)
一実施形態において、当該塩化炉100、200を使用する四塩化チタンの製造例を説明する。
四塩化チタンの製造において、通常操業時(ガス流路125の詰まりがない状態)、圧力測定部PG1の上流側に設けたバルブV2を閉め、且つ圧力測定部PG1の下流側に設けたバルブV3を開けた状態で、塩素含有ガスが通常操業ガス用配管132、232に直接接続されたガス流路125を介してチタン鉱石とコークスを含む流動層150に供給される。このとき、塩素含有ガスを通常操業ガス用配管132、232からガス流路125に供給するとともに詰まり解消ガス用配管134、234内の圧力を圧力測定部PG1で測定する。ガス流路125に詰まりが生じていなければ、その圧力値が低圧にて安定する。一方、塩素含有ガスの供給中、ガス流路125に詰まりが生じると、圧力測定部PG1で測定される詰まり解消ガス用配管134、234内の圧力値が上昇する。例えば圧力値が予め定めた基準値を超えた場合にガス流路125に詰まりが生じたと判断する。ガス流路125の詰まりが生じたら圧力値が上昇した詰まり解消ガス用配管134、234に接続された通常操業ガス用配管132、232のバルブV1を閉じて塩素含有ガスの供給を停止し、詰まり解消ガス用配管134、234のバルブV2を開放して、通常操業時における詰まり解消ガス用配管134、234内の圧力よりも高圧となるようにガス供給源からガスを供給する。ガス流路125の詰まりが解消されるまでは、圧力測定部PG1での詰まり解消ガス用配管134、234内の圧力値は高くなるが、ガス流路125の詰まりが解消されると圧力測定部での詰まり解消ガス用配管134、234内の圧力値は低下して安定する。そして、ガス流路125の詰まりが解消されたら、詰まり解消ガス用配管134、234のバルブV2を閉め、通常操業ガス用配管132、232のバルブV1を開けて、塩素含有ガスの供給源である元管136、236から再度塩素含有ガスがガス流路125を介して流動層150に供給される。
(Manufacturing example)
In one embodiment, an example of manufacturing titanium tetrachloride using the chlorination furnaces 100 and 200 will be described.
In the production of titanium tetrachloride, during normal operation (gas flow path 125 is not clogged), valve V2 provided upstream of pressure measurement section PG1 is closed, and valve V3 provided downstream of pressure measurement section PG1 is closed. In the open state, chlorine-containing gas is supplied to the fluidized bed 150 containing titanium ore and coke through the gas flow path 125 directly connected to the normal operation gas pipes 132 and 232. At this time, the chlorine-containing gas is supplied from the normal operation gas pipes 132, 232 to the gas flow path 125, and the pressure inside the clog-resolving gas pipes 134, 234 is measured by the pressure measurement unit PG1. If the gas flow path 125 is not clogged, its pressure value will be stable at a low pressure. On the other hand, if clogging occurs in the gas flow path 125 during the supply of chlorine-containing gas, the pressure value in the clogging gas piping 134, 234 measured by the pressure measurement unit PG1 increases. For example, if the pressure value exceeds a predetermined reference value, it is determined that the gas flow path 125 is clogged. When the gas flow path 125 becomes clogged, the valve V1 of the normal operation gas piping 132, 232 connected to the clogging gas piping 134, 234 whose pressure value has increased is closed to stop the supply of chlorine-containing gas, and the clogging is removed. The valve V2 of the clogging gas piping 134, 234 is opened, and gas is supplied from the gas supply source so that the pressure in the clogging gas piping 134, 234 is higher than the pressure in the clogging gas piping 134, 234 during normal operation. Until the gas flow path 125 is unclogged, the pressure value in the clogging gas piping 134, 234 at the pressure measurement unit PG1 will be high; The pressure value inside the clogging gas pipes 134, 234 decreases and becomes stable. When the gas flow path 125 is cleared of clogging, the valve V2 of the unclogging gas pipes 134 and 234 is closed, and the valve V1 of the normal operation gas pipe 132 and 232 is opened, and the supply source of the chlorine-containing gas is opened. The chlorine-containing gas is again supplied from the main pipes 136 and 236 to the fluidized bed 150 via the gas flow path 125.

ここで、ガス流路125の詰まりが完全に除去されるまで、詰まり解消ガス用配管134、234からガスを供給し続けてもよい。また、ガス流路125の詰まりの一部が解消されていることを圧力測定部PG1での詰まり解消ガス用配管134、234内の圧力値から確認することができたところまで詰まり解消ガス用配管134、234からガスを供給し続けてもよい。その後、詰まり解消ガス用配管134、234のバルブV2を閉め、通常操業ガス用配管132、232のバルブV1を開けて、塩素含有ガスの供給源である元管136、236から再度塩素含有ガスがガス流路125を介して流動層150に供給されてよい。 Here, gas may be continued to be supplied from the clog-removal gas pipes 134 and 234 until the gas flow path 125 is completely unblocked. Further, the clogging gas piping reaches a point where it can be confirmed from the pressure value in the clogging gas piping 134, 234 at the pressure measurement unit PG1 that the clogging in the gas flow path 125 has been partially cleared. Gas may continue to be supplied from 134 and 234. Thereafter, the valve V2 of the clogging gas piping 134, 234 is closed, and the valve V1 of the normal operation gas piping 132, 232 is opened, and the chlorine-containing gas is again supplied from the main pipe 136, 236, which is the supply source of the chlorine-containing gas. The gas may be supplied to the fluidized bed 150 via the gas flow path 125.

なお、通常操業ガス用配管132、232の合流部JとバルブV1との間に逆止弁を設置し又はバルブV1より上流側に逆止弁を設置した場合、詰まり解消ガス用配管134、234から供給されたガスが逆止弁で堰き止められ元管136に供給されない。その結果、詰まり解消ガス用配管134、234内の圧力をより確実に認識することが可能である。 Note that if a check valve is installed between the confluence J of the normal operation gas pipes 132, 232 and the valve V1, or if the check valve is installed upstream of the valve V1, the unblocked gas pipes 134, 234 The gas supplied from the main pipe 136 is blocked by the check valve and is not supplied to the main pipe 136. As a result, it is possible to more reliably recognize the pressure inside the clog-removal gas pipes 134, 234.

上記のようにガス流路125の詰まりを解消する際、複数のガス流路125のうち詰まりが生じていないガス流路125は通常操業ガス用配管132、232を使用し続ければよい。一方、詰まりが生じたガス流路125と合流部Jを介して接続された詰まり解消ガス用配管134、234からガスの流量を変化させてガス流路125の詰まりを解消できる。したがって、ガス流路125の詰まりを正確に把握できるのみならず、塩化炉100、200を解体せずともガス流路125の詰まりを解消できる。さらに、ガス流路125の詰まりの解消を早期に実現できるので、長期にわたって連続的かつ安定的に四塩化チタンの製造を確実に実施することができる。 When unblocking the gas flow path 125 as described above, the gas flow path 125 that is not clogged among the plurality of gas flow paths 125 may continue to use the normally operating gas pipes 132 and 232. On the other hand, by changing the flow rate of gas from the clogging gas piping 134, 234 connected to the clogged gas passage 125 via the confluence J, the clogging of the gas passage 125 can be eliminated. Therefore, not only can the clogging of the gas passage 125 be detected accurately, but also the clogging of the gas passage 125 can be eliminated without dismantling the chlorination furnaces 100 and 200. Furthermore, since the gas passage 125 can be unclogged at an early stage, it is possible to reliably produce titanium tetrachloride continuously and stably over a long period of time.

上記において、ガス流路125に詰まりが生じていると判断するにあたり、例えばガス流路125内の圧力が下記関係式(1)を満たす場合、通常操業ガス用配管132、232から塩素含有ガスの供給を一時的に停止し、詰まり解消ガス用配管134、234からガス流路125に送るガスの流量を増やせばよい。
また、詰まり解消ガス用配管134、234からは、塩素、酸素、窒素、一酸化炭素及び二酸化炭素から選ばれる1以上を含むガスを供給することが好ましい。中でも、詰まりを解消する作業におけるコストや安全性の観点から、空気が好適に利用できる。なお、空気は窒素と酸素を主に含むものであり、上記ガスに包含されるものである。また、詰まり原因物質に酸化物が含まれると想定される場合、一酸化炭素を含むガス供給することで、前記酸化物の還元に基づく詰まり解消も期待できる。
1.2≦C/D・・・関係式(1)
C:通常操業時における詰まり解消ガス用配管内の圧力値よりも上昇している詰まり解消ガス用配管内の圧力値(MPa)
D:通常操業時における詰まり解消ガス用配管内の圧力値(MPa)
In the above, when determining that the gas flow path 125 is clogged, for example, if the pressure within the gas flow path 125 satisfies the following relational expression (1), chlorine-containing gas is discharged from the normal operation gas piping 132, 232. What is necessary is to temporarily stop the supply and increase the flow rate of the gas sent from the clogging gas piping 134, 234 to the gas flow path 125.
Moreover, it is preferable to supply a gas containing one or more selected from chlorine, oxygen, nitrogen, carbon monoxide, and carbon dioxide from the clogging gas pipes 134 and 234. Among them, air can be preferably used from the viewpoint of cost and safety in the work of removing blockages. Note that air mainly contains nitrogen and oxygen, and is included in the above gases. Further, when it is assumed that the clogging-causing substance contains an oxide, by supplying a gas containing carbon monoxide, it is expected that the clogging will be eliminated based on the reduction of the oxide.
1.2≦C/D...Relational expression (1)
C: Pressure value in the clogging gas piping that is higher than the pressure value in the clogging gas piping during normal operation (MPa)
D: Pressure value in the clogging gas piping during normal operation (MPa)

通常操業時において供給される塩素含有ガスの通常操業ガス用配管132、232内の圧力(すなわち、圧力測定部PG1で測定される圧力)は、ゲージ圧で20~200kPaの範囲内であることが好ましい。また、ガス流路125の詰まりの解消時における詰まり解消ガス用配管134、234内の圧力(すなわち、圧力測定部PG1で測定される圧力)は、ゲージ圧で60kPa~500kPaの範囲内であることが好ましい。なお、ガス流路125の詰まりの解消時における詰まり解消ガス用配管134、234内の圧力は、通常操業時における詰まり解消ガス用配管134、234内の圧力よりも高い。 The pressure within the normal operation gas piping 132, 232 of the chlorine-containing gas supplied during normal operation (that is, the pressure measured by the pressure measuring part PG1) is within the range of 20 to 200 kPa in gauge pressure. preferable. Furthermore, the pressure inside the clog-resolving gas pipes 134 and 234 when the gas flow path 125 is unclogged (that is, the pressure measured by the pressure measuring part PG1) must be within the range of 60 kPa to 500 kPa in gauge pressure. is preferred. Note that the pressure in the clogging gas pipes 134, 234 when the gas flow path 125 is unclogged is higher than the pressure in the clogging gas pipes 134, 234 during normal operation.

また、ガス流路125ごとに接続された通常操業ガス用配管132、232の一部又は全部は、元管136、236にそれぞれ接続され、元管136、236に連通するガス流路125内の圧力と該元管136、236内の圧力との差圧により、下記数Iにより計算されるガス流路125での塩素含有ガスの流量が、元管136、236の流量から算出されるガス流路1個当たりの塩素含有ガスの流量(平均流量ともいう)よりも少ないときに、ガス供給管130、230からガス流路125に送るガスの流量を変化させてもよい。そうすることで、ガス流路125の詰まりの解消をより確実に実現できるので、長期にわたって連続的かつ安定的に四塩化チタンの製造を確実に実施することができる。上記平均流量は、元管の流量をガス流路125の個数で割って求めてよい。ガス流路125内の圧力は、圧力測定部PG1により測定される詰まり解消ガス用配管134、234内の圧力である。また、元管136、236内の圧力は、圧力測定部PG2により測定される元管136、236内の圧力である。
なお、一実施形態においては、下記数Iの流路長は、通常操業ガス用配管132、232の長手方向の長さを意味し、流路径は、通常操業ガス用配管132、232の内径を意味する。
また、下記数Iの塩素含有ガスの粘度μは、塩素含有ガスの温度あたりの粘度を意味する。塩素含有ガスの粘度μについては、例えば、簡便には、20℃の塩素含有ガスが塩素ガス95体積%、酸素ガス5体積%である場合、各ガスの粘度及び各ガスの割合から加重平均を使用して、(0.0132(20℃の塩素ガスの粘度)mPa・s×95+0.0203(20℃の酸素ガスの粘度)×5)÷100=0.135と求めることができる。各ガスの粘度については、化学便覧又は商用データベースで入手可能である。
Further, part or all of the normal operation gas pipes 132, 232 connected to each gas flow path 125 are connected to the main pipes 136, 236, respectively, and the gas pipes 132, 232 in the gas flow path 125 communicating with the main pipes 136, 236 are connected to the main pipes 136, 236, respectively. The flow rate of the chlorine-containing gas in the gas flow path 125, which is calculated by the following formula I based on the differential pressure between the pressure and the pressure inside the main pipes 136, 236, is the gas flow calculated from the flow rate of the main pipes 136, 236. The flow rate of the gas sent from the gas supply pipes 130, 230 to the gas passage 125 may be changed when the flow rate of the chlorine-containing gas per passage (also referred to as the average flow rate) is lower. By doing so, the clogging of the gas flow path 125 can be more reliably eliminated, so that titanium tetrachloride can be reliably produced continuously and stably over a long period of time. The average flow rate may be determined by dividing the flow rate of the main pipe by the number of gas flow paths 125. The pressure in the gas flow path 125 is the pressure in the clog-removal gas pipes 134 and 234 measured by the pressure measurement unit PG1. Further, the pressure within the main pipes 136, 236 is the pressure within the main pipes 136, 236 measured by the pressure measurement unit PG2.
In addition, in one embodiment, the flow path length in the following number I means the length in the longitudinal direction of the normal operation gas pipes 132, 232, and the flow path diameter is the inner diameter of the normal operation gas pipes 132, 232. means.
Further, the viscosity μ of the chlorine-containing gas in the following number I means the viscosity of the chlorine-containing gas per temperature. Regarding the viscosity μ of the chlorine-containing gas, for example, if the chlorine-containing gas at 20°C is 95% by volume of chlorine gas and 5% by volume of oxygen gas, the weighted average is calculated from the viscosity of each gas and the proportion of each gas. (0.0132 (viscosity of chlorine gas at 20°C) mPa·s×95+0.0203 (viscosity of oxygen gas at 20°C)×5)÷100=0.135. The viscosity of each gas is available in chemical handbooks or commercial databases.

上記数Iは、圧力損失の式である下記数IIと、レイノルズ数Reを示す下記数IIIと、管損失係数λを示す下記数IVとを組み合わせることで成り立つものである。そうすることで、圧力測定部PG1及びPG2で測定された圧力値から通常操業ガス用配管132、232に流れる塩素含有ガスの流量uを算出することができる。 The above number I is established by combining the following number II which is a pressure loss formula, the following number III which indicates the Reynolds number Re, and the following number IV which indicates the pipe loss coefficient λ. By doing so, the flow rate u of the chlorine-containing gas flowing into the normal operation gas pipes 132 and 232 can be calculated from the pressure values measured by the pressure measurement units PG1 and PG2.

なお、ガス流路125の詰まりを解消する操作をしても詰まり解消ガス用配管134、234内の圧力が下がらない場合、塩化炉100、200の操業を停止することも可能である。塩化炉100、200の操業を停止した後は分散盤120を塩化炉100、200から取り外し、分散盤120の損耗が生じていた場合には、未使用の分散盤に交換し、ガス流路125ごとに通常操業ガス用配管132、232を接続すればよい。そうすることで、四塩化チタンの製造を再開できる。また、詰まりが生じていないガス流路125の数及び位置と、詰まりが生じたガス流路125の数及び位置と、を把握可能であるので、これら情報に基づき塩化炉100、200への塩素含有ガス供給量を適宜変更しながら四塩化チタンの製造を継続することも可能である。 Note that if the pressure inside the unclogged gas pipes 134, 234 does not decrease even after performing the operation to unclog the gas flow path 125, it is also possible to stop the operation of the chlorination furnaces 100, 200. After stopping the operation of the chlorination furnaces 100 and 200, the distribution disk 120 is removed from the chlorination furnace 100 and 200, and if the distribution disk 120 is worn out, it is replaced with an unused distribution disk, and the gas flow path 125 is removed. What is necessary is just to connect the normal operation gas pipes 132 and 232 for each case. By doing so, production of titanium tetrachloride can be restarted. Furthermore, since it is possible to know the number and position of gas passages 125 that are not clogged and the number and position of gas passages 125 that are clogged, chlorine is supplied to the chlorination furnaces 100 and 200 based on these information. It is also possible to continue producing titanium tetrachloride while changing the amount of supplied gas as appropriate.

以下、本発明の内容を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。なお、「圧力」は、圧力測定部で測定された圧力を意味する。 EXAMPLES Hereinafter, the content of the present invention will be explained in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples in any way. Note that "pressure" means the pressure measured by the pressure measurement unit.

[実施例1]
実施例1においては、塩化炉本体と、底板及び断熱層からなる分散盤と、ウインドボックスと、流動層と、原料供給管と、四塩化チタンガス回収管とを備えた塩化炉を組み立てた。分散盤には、流動層に塩素ガスを送り込めるように計60個(塩化炉本体の中心軸から塩化炉本体の側壁に向かって複数列で配置され、その各列が略同心円状に配置されている。)のガス流路を等間隔に設けた。ウインドボックスを介して各ガス流路と各通常操業ガス用配管とを接続した。各通常操業ガス用配管を元管にそれぞれ接続した。すなわち、図1Bに示すように、1つのガス流路125に対し1つの通常操業ガス用配管132を接続し、元管には60本の通常操業ガス用配管を接続した。通常操業ガス用配管ごとに、詰まり解消ガス用配管を接続した。各通常操業ガス用配管に設けられたバルブは、通常操業ガス用配管と詰まり解消ガス用配管との合流部よりも上流側に設けられた。各詰まり解消ガス用配管は、図1Aに示すように、2つのバルブV2、V3を備え、さらに該バルブV2、V3間に設置した圧力測定部PG1を備えた。なお、図1Aに示すように分散盤120にはノズル126が配置され、そのノズル126を保護管128で被覆し、その保護管128のガス吹き出し口128aを流動層150内(すなわち断熱層124より上)に位置するように設けた。
[Example 1]
In Example 1, a chlorination furnace was assembled that included a chlorination furnace main body, a distribution disk consisting of a bottom plate and a heat insulating layer, a wind box, a fluidized bed, a raw material supply pipe, and a titanium tetrachloride gas recovery pipe. The distribution disk has a total of 60 units (arranged in multiple rows from the central axis of the chlorination reactor body toward the side wall of the chlorination reactor main body, and each row is arranged approximately concentrically) to feed chlorine gas into the fluidized bed. ) gas flow paths were provided at equal intervals. Each gas flow path and each normal operation gas pipe were connected via a wind box. Each normal operation gas pipe was connected to the main pipe. That is, as shown in FIG. 1B, one normal operation gas pipe 132 was connected to one gas flow path 125, and 60 normal operation gas pipes were connected to the main pipe. A clogging gas pipe was connected to each normal operation gas pipe. The valve provided in each normal operation gas pipe was provided upstream of the confluence of the normal operation gas pipe and the clog-removal gas pipe. As shown in FIG. 1A, each clogging gas pipe was provided with two valves V2 and V3, and further provided with a pressure measurement part PG1 installed between the valves V2 and V3. Note that, as shown in FIG. 1A, a nozzle 126 is arranged on the distribution plate 120, and the nozzle 126 is covered with a protection tube 128, and the gas outlet 128a of the protection tube 128 is connected to the inside of the fluidized bed 150 (that is, from the heat insulating layer 124). above).

四塩化チタンを製造するために塩化炉の操業を開始した。原料供給管からチタン鉱石と炭素源であるコークスとを適宜供給し、通常操業ガス用配管ごとに接続されたノズルを介して塩素含有ガスを導入してチタン鉱石とコークスとを流動状態に維持しながら、流動層の温度を約1000℃に保持し連続的に塩化反応を行った。 The operation of the chlorination furnace was started to produce titanium tetrachloride. Titanium ore and coke, which is a carbon source, are appropriately supplied from the raw material supply pipe, and chlorine-containing gas is introduced through a nozzle connected to each normal operation gas pipe to maintain the titanium ore and coke in a fluid state. Meanwhile, the temperature of the fluidized bed was maintained at about 1000°C to carry out the chlorination reaction continuously.

元管から塩素ガスを供給している間、元管内の圧力と各ガス流路内の圧力を圧力測定部の測定により得て上記数Iで計算される各ガス流路の流量が、平均的になるように維持しながら実施していた。四塩化チタンを製造するために塩化炉の操業を開始してから6ヶ月目で、60個のガス流路のうち1個の流量が、各ガス流路の平均に対して10%低下した。この流量が低下した原因は、ガス流路に塩化反応由来の不純物が詰まっているからであると推察された。そこで、元管から塩素ガスの供給を継続したまま、その流量が10%低下しているガス流路に接続された通常操業ガス用配管のバルブを閉とし、その通常操業ガス用配管と接続された詰まり解消ガス用配管から空気を供給した。この時、詰まり解消ガス用配管からガス流路に供給される空気の流量を、通常操業ガス用配管で塩素含有ガスを流した時の流量に対して1.5倍とすることで不純物の詰まりを解消した。なお、詰まり解消ガス用配管から空気を供給したときの圧力は、通常操業ガス用配管で給気するときの約2倍であった。その後も、ガス流路に詰まりが生じたと判断された場合は同様の作業にてガス流路の詰まりを解消した。 While chlorine gas is being supplied from the main pipe, the pressure in the main pipe and the pressure in each gas flow path are obtained by measuring the pressure in the pressure measuring section, and the flow rate in each gas flow path is calculated using the above formula I. It was implemented while maintaining the same. Six months after starting the operation of the chlorination furnace to produce titanium tetrachloride, the flow rate of one of the 60 gas channels decreased by 10% compared to the average of each gas channel. It was inferred that the reason for this decrease in flow rate was that the gas flow path was clogged with impurities derived from the chlorination reaction. Therefore, while continuing to supply chlorine gas from the main pipe, the valve of the normal operation gas pipe connected to the gas flow path whose flow rate has decreased by 10% was closed, and the valve connected to the normal operation gas pipe was closed. Air was supplied from the clogging gas pipe. At this time, the flow rate of air supplied from the clogging gas piping to the gas flow path is set to 1.5 times the flow rate when chlorine-containing gas is flowed through the normal operation gas piping. was resolved. Note that the pressure when air was supplied from the unclogging gas pipe was about twice that when air was supplied from the normal operation gas pipe. After that, if it was determined that the gas flow path was clogged, the same operation was performed to clear the gas flow path.

その結果、塩化炉内の分散盤を解体することなく、塩化炉を約4年連続操業することができた。 As a result, the chlorination furnace could be operated continuously for about four years without dismantling the distribution disk inside the chlorination furnace.

[比較例1]
比較例1においては、図3に示すように、塩化炉本体310と、底板322と断熱層324とからなる分散盤320と、塩素ガス用配管332を設けたウインドボックス340と、流動層350と、原料供給管360と、四塩化チタンガス回収管370とを備えた塩化炉300を組み立てた。なお、分散盤320のガス流路325にノズル326が配置され、そのノズル326を保護管328で被覆し、その保護管328にガス吹き出し口を流動層350内に位置するように設けた。
[Comparative example 1]
In Comparative Example 1, as shown in FIG. 3, a chlorination furnace main body 310, a distribution plate 320 consisting of a bottom plate 322 and a heat insulating layer 324, a wind box 340 provided with chlorine gas piping 332, and a fluidized bed 350. A chlorination furnace 300 including a raw material supply pipe 360 and a titanium tetrachloride gas recovery pipe 370 was assembled. Note that a nozzle 326 was arranged in the gas flow path 325 of the dispersion plate 320, and the nozzle 326 was covered with a protection tube 328, and a gas outlet was provided in the protection tube 328 so as to be located in the fluidized bed 350.

当該塩化炉300で四塩化チタンを製造するために塩化炉300の操業を開始した。原料供給管360からチタン鉱石とコークスとを適宜供給し、塩素ガス用配管332からノズル326を介して塩素ガスを導入してチタン鉱石とコークスとを流動状態に維持しながら、流動層350の温度を約1000℃に保持し連続的に塩化反応を行った。 The operation of the chlorination furnace 300 was started in order to produce titanium tetrachloride in the chlorination furnace 300. Titanium ore and coke are appropriately supplied from the raw material supply pipe 360, and chlorine gas is introduced from the chlorine gas pipe 332 through the nozzle 326 to maintain the titanium ore and coke in a fluidized state while controlling the temperature of the fluidized bed 350. was maintained at about 1000°C to carry out the chlorination reaction continuously.

四塩化チタンを製造するために塩化炉300の操業を開始してから2年目で、1時間当たりの四塩化チタンガスの製造量が低下していた。四塩化チタンガスの製造量が低下した原因は、ガス流路325に塩化反応由来の不純物が詰まっているからであると推察された。そこで、塩化炉300を解体して分散盤320を別の分散盤に交換するため、塩化炉300の操業を停止した。すなわち、塩化炉300を2年連続操業することができた。 In the second year since the chlorination furnace 300 started operating to produce titanium tetrachloride, the amount of titanium tetrachloride gas produced per hour had decreased. The reason for the decrease in the production amount of titanium tetrachloride gas was presumed to be that the gas flow path 325 was clogged with impurities derived from the chlorination reaction. Therefore, the operation of the chlorination furnace 300 was stopped in order to disassemble the chlorination furnace 300 and replace the distribution disk 320 with another distribution disk. That is, the chlorination furnace 300 could be operated for two consecutive years.

(実施例による考察)
実施例1の塩化炉の操業においては、比較例1の塩化炉の操業と比べて、長期にわたって連続的かつ安定的に四塩化チタンを製造することができた。また、実施例1の塩化炉の操業中、塩化炉を解体しなかったので、メンテナンスに必要な時間が短縮されていることも確認した。したがって、実施例1においては、塩素含有ガスの供給中、ガス流路内の圧力を圧力測定部でそれぞれ測定し、該圧力に応じて前記ガス供給管からガス流路に送るガスの流量を変化させることが有用であるといえる。
(Consideration based on examples)
In the operation of the chlorination furnace of Example 1, titanium tetrachloride could be produced continuously and stably over a long period of time compared to the operation of the chlorination furnace of Comparative Example 1. It was also confirmed that during the operation of the chlorination furnace of Example 1, the time required for maintenance was shortened because the chlorination furnace was not dismantled. Therefore, in Example 1, during the supply of chlorine-containing gas, the pressure in the gas flow path is measured by the pressure measuring section, and the flow rate of the gas sent from the gas supply pipe to the gas flow path is changed according to the pressure. It can be said that it is useful to do so.

一方、比較例1の塩化炉300の操業においては、塩素ガスを塩素ガス用配管332からウインドボックス340を介してノズル326に供給しているので、詰まりが生じているノズル326を特定することが困難であったといえる。また、比較例1の塩化炉300の操業において、ウインドボックス340を開放するには塩素ガスの供給を止め、四塩化チタンの製造を停止する必要がある。 On the other hand, in the operation of the chlorination furnace 300 of Comparative Example 1, chlorine gas is supplied from the chlorine gas piping 332 to the nozzle 326 via the wind box 340, so it is difficult to identify the nozzle 326 that is clogged. It can be said that it was difficult. Furthermore, in the operation of the chlorination furnace 300 of Comparative Example 1, in order to open the wind box 340, it is necessary to stop the supply of chlorine gas and stop the production of titanium tetrachloride.

100、200、300 塩化炉
110、310 塩化炉本体
111 側壁
120、320 分散盤
122、322 底板
123 オリフィス
124、324 断熱層
125、325 ガス流路
126、326 ノズル
128、328 保護管
128a、128b、128c ガス吹き出し口
130、230 ガス供給管
132、232 通常操業ガス用配管
134、234 詰まり解消ガス用配管
136、236 元管
140、340 ウインドボックス
150、350 流動層
160、360 原料供給管
170、370 四塩化チタンガス回収管
332 塩素ガス用配管
B 分岐部
J 合流部
PG1、PG2 圧力測定部
T1 中央領域
T2~T5 周囲領域
V1、V2、V3 バルブ
100, 200, 300 Chlorination furnace 110, 310 Chlorination furnace main body 111 Side wall 120, 320 Distribution plate 122, 322 Bottom plate 123 Orifice 124, 324 Heat insulation layer 125, 325 Gas flow path 126, 326 Nozzle 128, 328 Protection tube 128a, 128b, 128c Gas outlet 130, 230 Gas supply pipe 132, 232 Normal operation gas pipe 134, 234 Clogging-removal gas pipe 136, 236 Main pipe 140, 340 Wind box 150, 350 Fluidized bed 160, 360 Raw material supply pipe 170, 370 Titanium tetrachloride gas recovery pipe 332 Chlorine gas pipe B Branch section J Confluence section PG1, PG2 Pressure measurement section T1 Central region T2 to T5 Surrounding region V1, V2, V3 Valve

Claims (8)

複数のガス流路が形成された分散盤を備える塩化炉を使用する四塩化チタンの製造方法であって、
ガス流路ごとに接続されたガス供給管を介して前記塩化炉内に塩素含有ガスを供給し、前記分散盤上でチタン鉱石と炭素と塩素ガスとを接触して四塩化チタンを生成する塩化工程を含み、
前記塩素含有ガスの供給中、前記ガス流路内の圧力を圧力測定部で測定し、該圧力の増加に応じて前記ガス供給管からガス流路に送るガスの流量を増加させることを含む、四塩化チタンの製造方法。
A method for producing titanium tetrachloride using a chlorination furnace equipped with a distribution plate in which a plurality of gas channels are formed, the method comprising:
Chlorination in which a chlorine-containing gas is supplied into the chlorination furnace through a gas supply pipe connected to each gas flow path, and titanium ore, carbon, and chlorine gas are brought into contact with each other on the distribution disk to produce titanium tetrachloride. including the process,
During the supply of the chlorine-containing gas, the pressure in the gas flow path is measured by a pressure measurement unit, and the flow rate of the gas sent from the gas supply pipe to the gas flow path is increased in response to an increase in the pressure. Method for producing titanium tetrachloride.
前記ガス供給管は、通常操業ガス用配管と、詰まり解消ガス用配管と、該通常操業ガス用配管と詰まり解消ガス用配管との合流部とを備える、請求項1に記載の四塩化チタンの製造方法。 The titanium tetrachloride gas supply pipe according to claim 1, wherein the gas supply pipe includes a pipe for normal operation gas, a pipe for clogging removal gas, and a confluence part of the pipe for normal operation gas and the pipe for clogging removal gas. Production method. 前記詰まり解消ガス用配管からは、塩素、酸素、窒素、一酸化炭素及び二酸化炭素から選ばれる1以上を含むガスを供給する、請求項2に記載の四塩化チタンの製造方法。 The method for producing titanium tetrachloride according to claim 2, wherein a gas containing one or more selected from chlorine, oxygen, nitrogen, carbon monoxide, and carbon dioxide is supplied from the clogging gas pipe. ガス流路ごとに接続されたガス供給管の一部又は全部は、元管に接続され、
前記元管に接続されるガス流路内の圧力と該元管内の圧力との差圧により、下記数Iにより計算される各ガス流路での塩素含有ガスの流量が、前記元管の流量から算出される各ガス流路1個当たりの塩素含有ガスの平均流量よりも少ないときに、前記ガス供給管から前記ガス流路に送るガスの流量を増加させる、請求項1~3のいずれか一項に記載の四塩化チタンの製造方法。
A part or all of the gas supply pipe connected to each gas flow path is connected to the main pipe,
The flow rate of the chlorine-containing gas in each gas flow path, which is calculated by the following formula I, is the flow rate of the main pipe based on the pressure difference between the pressure in the gas flow path connected to the main pipe and the pressure in the main pipe. Any one of claims 1 to 3, wherein the flow rate of the gas sent from the gas supply pipe to the gas flow path is increased when the flow rate of the chlorine-containing gas per gas flow path is lower than the average flow rate of the chlorine-containing gas per gas flow path calculated from the above. The method for producing titanium tetrachloride according to item 1.
複数のガス流路が形成された分散盤と、
ガス流路ごとに接続されたガス供給管と、
前記ガス流路内の圧力を測定可能な圧力測定部とを備え、
前記ガス供給管は、前記圧力測定部が圧力の増加を検知した場合、そのガス供給管のガスの流量を増加させる手段を有する、塩化炉。
A distribution plate in which multiple gas flow paths are formed,
A gas supply pipe connected to each gas flow path,
and a pressure measurement unit capable of measuring the pressure in the gas flow path,
The gas supply pipe has a means for increasing the flow rate of gas in the gas supply pipe when the pressure measuring section detects an increase in pressure .
前記ガス供給管は、通常操業ガス用配管と、詰まり解消ガス用配管と、該通常操業ガス用配管と詰まり解消ガス用配管との合流部とを備える、請求項5に記載の塩化炉。 The chlorination furnace according to claim 5, wherein the gas supply pipe includes a pipe for normal operation gas, a pipe for clogging removal gas, and a confluence part of the pipe for normal operation gas and the pipe for clogging removal gas. 前記通常操業ガス用配管の前記合流部よりも上流側にバルブが設けられ、
前記詰まり解消ガス用配管に前記圧力測定部が設けられる、請求項6に記載の塩化炉。
A valve is provided upstream of the confluence part of the normal operation gas piping,
The chlorination furnace according to claim 6, wherein the pressure measuring section is provided in the clogging gas piping.
前記詰まり解消ガス用配管に、塩素、酸素、窒素、一酸化炭素及び二酸化炭素から選ばれる1以上の供給源が接続される、請求項6又は7のいずれか一項に記載の塩化炉。 The chlorination furnace according to claim 6 or 7, wherein one or more supply sources selected from chlorine, oxygen, nitrogen, carbon monoxide, and carbon dioxide are connected to the clogging gas piping.
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