專利名稱：氯化法鈦白氧化反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氧化反應(yīng)器，特別是涉及一種氯化法鈦白大型氧化反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
TiCU氣相氧化反應(yīng)，是在極短的時(shí)間內(nèi)完成，并放出大量的熱量，在反 應(yīng)過(guò)程中生成粒度極小且均勻的Ti02固相產(chǎn)物，該固相產(chǎn)物極易沉積到反應(yīng) 器的表面、長(zhǎng)大并發(fā)展成疤層，這種現(xiàn)象在規(guī)模相對(duì)較小的TiCU氣相氧化反 應(yīng)器中亦然存在。為了實(shí)現(xiàn)連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定生產(chǎn)，對(duì)前一種氧化反應(yīng)器需 強(qiáng)有力的除疤手段及時(shí)清除疤層，而對(duì)后者則需要采取防護(hù)與清除相結(jié)合的 措施。本發(fā)明是對(duì)專利ZL00243616.7和ZL01129318.7的改進(jìn)與完善，使之適 合于氯化鈦法鈦白的大型化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服噴粒除疤所帶來(lái)的副作用即增加設(shè)備和成本加 大，以及給后處理工序帶來(lái)的麻煩，從而提供一種氯化法鈦白大型氧化反應(yīng)
明-益。
本發(fā)明的氯化法鈦白氧化反應(yīng)器包括在上下法蘭之間的圓管式爐頭、夾
層式的氣幕裝置，以及夾套管式反應(yīng)器爐身；
圓管式爐頭由圓管、帶有圓盤(pán)沿的管式預(yù)混器、導(dǎo)流環(huán)、底盤(pán)法蘭構(gòu)成； 在構(gòu)成圓管式爐頭的圓管中安裝有帶有圓盤(pán)沿的管式預(yù)混器，其中帶有
圓盤(pán)沿的管式預(yù)混器的圓盤(pán)沿下端與圓管的上沿焊接密封連接，在圓管的下
沿與底盤(pán)法蘭的上沿密封連接，在圓管與帶有圓盤(pán)沿的管式預(yù)混器之間形成
夾層；
在圓管與帶有圓盤(pán)沿的管式預(yù)混器之間形成的夾層中安裝有導(dǎo)流環(huán)，將該夾層空間分為進(jìn)氣室和均壓室，且?guī)в袌A盤(pán)沿的管式預(yù)混器與導(dǎo)流環(huán)之間 的空間為均壓室，并在導(dǎo)流環(huán)上開(kāi)有氣體導(dǎo)流孔，將進(jìn)氣室與均壓室導(dǎo)通； 底盤(pán)法蘭與帶有圓盤(pán)沿的管式預(yù)混器的下端之間有TiCU噴口；在圓管的壁上 安裝有TiCU進(jìn)氣管；
夾層式氣幕裝置由頂部帶有頂盤(pán)及底部帶有底盤(pán)的夾層圓管，及導(dǎo)流環(huán)、 氯氣進(jìn)口管構(gòu)成；
在頂部焊接密封有頂盤(pán)及底部焊接密封有底盤(pán)的夾層圓管中安裝有導(dǎo)流 環(huán)，導(dǎo)流環(huán)將該夾層空間分為進(jìn)氣室和均壓室，且?jiàn)A層圓管的內(nèi)管與導(dǎo)流環(huán) 之間的空間為均壓室，并在導(dǎo)流環(huán)上開(kāi)有氣體導(dǎo)流孔，將進(jìn)氣室與均壓室導(dǎo) 通；夾層圓管的內(nèi)管壁上開(kāi)有與內(nèi)管壁截面相切的氯氣通道；在夾層圓管的 外管壁上安裝有氯氣進(jìn)口管；
底盤(pán)法蘭與構(gòu)成夾層式氣幕裝置的頂盤(pán)密封連接；
構(gòu)成夾層式氣幕裝置的底盤(pán)與下法蘭密封連接；
帶有圓盤(pán)沿的管式預(yù)混器的圓盤(pán)沿上端與上法蘭密封連接；
在下法蘭的另一面密封焊接夾套管式反應(yīng)器爐身，在夾套管式反應(yīng)器爐 身的外管壁的上部安裝有出水管，外管壁的下部安裝有進(jìn)水管；在出水管下 部的外管壁上安裝有噴鹽裝置，且噴鹽裝置的管道穿過(guò)內(nèi)、外管之間的夾層， 噴鹽裝置的噴管的噴口與夾套管式反應(yīng)器爐身的中心管道相通，其相通處是 噴鹽裝置的噴管的噴口與夾套管式反應(yīng)器爐身的內(nèi)管的截面相切。
夾套管式反應(yīng)器爐身的中心管道與構(gòu)成夾層式氣幕裝置的夾層圓管的中 心管道及帶有圓盤(pán)沿的管式預(yù)混器的管腔相連通。
所述的噴鹽裝置是一個(gè)以上。
所述的導(dǎo)流環(huán)上的氣體導(dǎo)流孔的開(kāi)孔率為2% 40%。
所述的TiCl4噴口與帶有圓盤(pán)沿的管式預(yù)混器的壁的截面成0° 90°的夾角。
在本發(fā)明氯化法鈦白氧化反應(yīng)器的上法蘭的上部進(jìn)一步連接有與帶有圓 盤(pán)沿的管式預(yù)混器的管腔相通的氧氣加熱室。
本發(fā)明中所述的噴鹽裝置可參見(jiàn)ZL01129318.7。
冷卻水進(jìn)口設(shè)置在夾套管式反應(yīng)器爐身的下部，冷卻水出口設(shè)置在夾套 管式反應(yīng)器爐身的上部，冷卻水在夾套中循環(huán)流動(dòng)對(duì)夾套管式反應(yīng)器爐身進(jìn)行冷卻降溫，夾套管式反應(yīng)器爐身末端出口為反應(yīng)物出口。
帶有圓盤(pán)沿的管式預(yù)混器的圓盤(pán)沿下端與構(gòu)成圓管式爐頭的圓管的上沿 焊接密封連接，在圓管的下沿與底盤(pán)法蘭的上沿密封連接，帶有圓盤(pán)沿的管
式預(yù)混器下端與環(huán)式底盤(pán)法蘭之間形成一噴口；在圓管的壁上安裝有TiCU進(jìn) 氣管，TiCl4通過(guò)這個(gè)進(jìn)氣管通道進(jìn)入圓管式爐頭的進(jìn)氣室，通過(guò)導(dǎo)流環(huán)上的 氣體導(dǎo)流孔進(jìn)入均壓室，通過(guò)帶有圓盤(pán)沿的管式預(yù)混器下端與環(huán)式底盤(pán)法蘭 之間形成的噴口，與通過(guò)圓管式爐頭上方的通道進(jìn)入的高溫氧氣形成高流速 的交叉射流，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物料的快速均勻混合，進(jìn)行快速的氧化反應(yīng) TiCl4+02—Ti02+2C12
即生成粒度細(xì)小的Ti02顆粒，放出氯氣，產(chǎn)生大量熱量，使反應(yīng)物流高 速進(jìn)入夾層式氣幕裝置的夾層圓管的中心管道，并最終進(jìn)入夾套管式反應(yīng)器 爐身的中心管道；高流速的反應(yīng)物流本身就具有很強(qiáng)的除疤功能。
通過(guò)夾層式氣幕裝置的氯氣通道，使進(jìn)入構(gòu)成夾層式氣幕裝置的夾層圓 管的中心管道中的氯氣形成旋轉(zhuǎn)的氣幕，并進(jìn)入夾套管式反應(yīng)器爐身的中心 管道中，該旋轉(zhuǎn)的氣幕具有防止?fàn)t內(nèi)結(jié)疤的作用。
噴鹽裝置的噴管的噴口與夾套管式反應(yīng)器爐身的內(nèi)管的截面相切，使進(jìn) 入夾套管式反應(yīng)器爐身的中心管道中的巖鹽在爐內(nèi)主氣流的帶動(dòng)下具有很高 的動(dòng)能，以除去爐內(nèi)的絮料和疤層，使夾套管式反應(yīng)器的內(nèi)管具有很好的熱 傳導(dǎo)性能。
所述的噴鹽裝置的噴槍的一端成切線方向焊接在爐身上，噴槍裝置的其 它結(jié)構(gòu)同專利ZL01129318.7的噴鹽裝置相同。
本發(fā)明的氯化法鈦白氧化反應(yīng)器特別適合大型化，采用高溫氧氣和TiCl4 交叉射流的結(jié)構(gòu)，不但在極短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了快速均勻分子狀態(tài)的混合，由 于其流速很大，本身就具有很強(qiáng)的除疤功能，加之，輔以氣幕裝置有很強(qiáng)的 防疤功能。本發(fā)明適應(yīng)長(zhǎng)周期連續(xù)生產(chǎn)。在生產(chǎn)過(guò)程中，采用合適的氧化工 藝參數(shù)，氧化半成品的質(zhì)量指標(biāo)可達(dá)到先進(jìn)水平，同時(shí)本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單，便于加工，便于維修，便于操作，運(yùn)行成本低，具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)優(yōu) 勢(shì)。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。


圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明中的氣幕裝置的A-A結(jié)構(gòu)剖視圖。 附圖標(biāo)記
l.夾套管式反應(yīng)器爐身2.噴鹽裝置3.下法蘭
4.夾層式氣幕裝置5.圓管6.上法蘭
7.噴鹽裝置8.噴鹽裝置
9.帶有圓盤(pán)沿的管式預(yù)混器IO.導(dǎo)流環(huán)ll.圓管壁
12.底盤(pán)法蘭13.頂盤(pán)
14.夾層圓管的內(nèi)管壁15.導(dǎo)流環(huán)
16.夾層圓管的外管壁17.底盤(pán) '18.進(jìn)氣室
19.均壓室20.TiCU噴口21.氯氣通道
22.高溫氧氣通道23.反應(yīng)生成物出口通道24.進(jìn)水管
25.出水管26.氯氣載氣管27.旋轉(zhuǎn)給鹽閥
28.巖鹽料斗29.均壓管30.球閥
31.進(jìn)氣加壓管32.放氣管33.旋轉(zhuǎn)加料閥
34.巖鹽儲(chǔ)箱35.進(jìn)氣室36.均壓室
37.TiCU進(jìn)氣管38.氯氣進(jìn)口管
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例
請(qǐng)參見(jiàn)圖l和圖2。
氯化法鈦白氧化反應(yīng)器包括在上法蘭6和下法蘭3之間的圓管式爐頭、 夾層式的氣幕裝置4，以及夾套管式反應(yīng)器爐身1;
圓管式爐頭由圓管5、帶有圓盤(pán)沿的管式預(yù)混器9、導(dǎo)流環(huán)IO、底盤(pán)法蘭 12構(gòu)成；
在構(gòu)成圓管式爐頭的圓管5中安裝有帶有圓盤(pán)沿的管式預(yù)混器9，其中帶 有圓盤(pán)沿的管式預(yù)混器9的圓盤(pán)沿下端與圓管5的上沿焊接密封連接，在圓 管5的下沿與底盤(pán)法蘭12的上沿密封連接，在圓管5與帶有圓盤(pán)沿的管式預(yù) 混器9之間形成夾層；
在圓管5與帶有圓盤(pán)沿的管式預(yù)混器9之間形成的夾層中安裝有一個(gè)導(dǎo)流環(huán)10，將該夾層空間分為進(jìn)氣室18和均壓室19，且?guī)в袌A盤(pán)沿的管式預(yù) 混器與導(dǎo)流環(huán)之間的空間為均壓室19，并在導(dǎo)流環(huán)10上開(kāi)有開(kāi)孔率為2% 40%的氣體導(dǎo)流孔，將進(jìn)氣室18與均壓室19導(dǎo)通；底盤(pán)法蘭12與帶有圓盤(pán) 沿的管式預(yù)混器9的下端之間有TiCU噴口 20，且TiCl4噴口與帶有圓盤(pán)沿的 管式預(yù)混器的壁的截面成0° 90°的夾角；在圓管5的壁上安裝有TiCU進(jìn)氣 管37;
夾層式氣幕裝置4由頂部帶有頂盤(pán)13及底部帶有底盤(pán)17的夾層圓管， 及導(dǎo)流環(huán)15、氯氣進(jìn)口管構(gòu)成；
在頂部焊接密封有頂盤(pán)13及底部焊接密封有底盤(pán)17的夾層圓管中安裝 有一個(gè)導(dǎo)流環(huán)15，導(dǎo)流環(huán)15將該夾層空間分為進(jìn)氣室35和均壓室36，且?jiàn)A 層圓管的內(nèi)管與導(dǎo)流環(huán)15之間的空間為均壓室36，并在導(dǎo)流環(huán)15上開(kāi)有開(kāi) 孔率為2% 40%的氣體導(dǎo)流孔，將進(jìn)氣室35與均壓室36導(dǎo)通；夾層圓管的 內(nèi)管壁14上開(kāi)有與內(nèi)管壁截面相切的氯氣通道21;在夾層圓管的外管壁上安 裝有氯氣進(jìn)口管38;
底盤(pán)法蘭12與構(gòu)成夾層式氣幕裝置4的頂盤(pán)13密封連接； 構(gòu)成夾層式氣幕裝置4的底盤(pán)17與下法蘭3密封連接； 帶有圓盤(pán)沿的管式預(yù)混器9的圓盤(pán)沿上端與上法蘭6密封連接； 在下法蘭3的另一面密封焊接夾套管式反應(yīng)器爐身1，在夾套管式反應(yīng)器 爐身1的外管壁的上部安裝有出水管25，外管壁的下部安裝有進(jìn)水管24;在 出水管25下部與進(jìn)水管24的上部的外管壁上安裝有3個(gè)噴鹽裝置2，且噴鹽 裝置的噴管穿過(guò)內(nèi)、外管之間的夾層，噴鹽裝置的噴管的噴口與夾套管式反 應(yīng)器爐身1的中心管道相通，其相通處是噴鹽裝置的噴管的噴口與夾套管式 反應(yīng)器爐身的內(nèi)管的截面相切。
夾套管式反應(yīng)器爐身1的中心管道與構(gòu)成夾層式氣幕裝置4的夾層圓管 的中心管道及帶有圓盤(pán)沿的管式預(yù)混器的管腔相連通。
在上法蘭6的上部連接有與帶有圓盤(pán)沿的管式預(yù)混器的管腔相通的氧氣 加熱室。
噴鹽裝置2由氯氣載氣管26、旋轉(zhuǎn)給鹽閥27、巖鹽料斗28、均壓管29、 球閥30、進(jìn)氣加壓管31、放氣管32、旋轉(zhuǎn)加料閥33和巖鹽儲(chǔ)箱34組成，具 體組成結(jié)構(gòu)見(jiàn)專利ZL01129318.7。
由高溫氧氣通道22進(jìn)入帶有圓盤(pán)沿的管式預(yù)混器的高溫氧氣，與經(jīng)TiCl4進(jìn)氣管37進(jìn)入進(jìn)氣室18，并經(jīng)導(dǎo)流環(huán)10進(jìn)入氣流均壓室19，再由TiCU噴 口 20噴入夾層式氣幕裝置的夾層圓管的中心管道中的高溫TiCU形成高速的 交叉射流，進(jìn)行快速均勻的分子狀態(tài)混合，實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)，同時(shí)放出大量的 熱量，進(jìn)一步加大了反應(yīng)物與產(chǎn)物的流速，形成除疤的動(dòng)力。由氯氣進(jìn)口管 38進(jìn)入的適量冷氯氣，經(jīng)氣流進(jìn)氣室35、導(dǎo)流環(huán)15進(jìn)入氣流均壓室36，再 由氯氣通道21成切線方向進(jìn)入夾層式氣幕裝置的夾層圓管的中心管道中，形 成一個(gè)強(qiáng)大的旋轉(zhuǎn)氣幕(見(jiàn)圖2)，防止生成的Ti02在爐內(nèi)結(jié)疤，由噴鹽裝置 2、噴鹽裝置7、噴鹽裝置8噴入的巖鹽固體粒子，靠夾套管式反應(yīng)器爐內(nèi)主 氣流的高速帶動(dòng)，具有很高的動(dòng)能，沖掉爐內(nèi)高溫區(qū)可能的疤層和絮料，保 證氧化反應(yīng)器管道的良好熱傳導(dǎo)性能，以保證其產(chǎn)品的收集和設(shè)備安全，使 之長(zhǎng)周期運(yùn)行。
噴鹽裝置是不間斷噴鹽，巖鹽很容易除去，對(duì)產(chǎn)品無(wú)污染。
在本實(shí)施例的裝置中進(jìn)行生產(chǎn)及所得的結(jié)果如下
氧氣溫度為1300 1700°C，加入量為900 950kg/h
TiCl4:溫度為450 500°C，加入量5000 5500 kg/h
巖鹽噴入量10 20kg/h
在上述工藝參數(shù)下進(jìn)行生產(chǎn)，30天后，爐內(nèi)工作面光滑，氧化半成品的 質(zhì)量達(dá)到產(chǎn)品要求。
權(quán)利要求
1. 一種氯化法鈦白氧化反應(yīng)器，包括在上下法蘭之間的圓管式爐頭、夾層式的氣幕裝置，以及夾套管式反應(yīng)器爐身；其特征是圓管式爐頭由圓管、帶有圓盤(pán)沿的管式預(yù)混器、導(dǎo)流環(huán)、底盤(pán)法蘭構(gòu)成；在構(gòu)成圓管式爐頭的圓管中安裝有帶有圓盤(pán)沿的管式預(yù)混器，其中帶有圓盤(pán)沿的管式預(yù)混器的圓盤(pán)沿下端與圓管的上沿密封連接，在圓管的下沿與底盤(pán)法蘭的上沿密封連接，在圓管與帶有圓盤(pán)沿的管式預(yù)混器之間形成夾層；在圓管與帶有圓盤(pán)沿的管式預(yù)混器之間形成的夾層中安裝有導(dǎo)流環(huán)，將該夾層空間分為進(jìn)氣室和均壓室，且?guī)в袌A盤(pán)沿的管式預(yù)混器與導(dǎo)流環(huán)之間的空間為均壓室，并在導(dǎo)流環(huán)上開(kāi)有氣體導(dǎo)流孔，將進(jìn)氣室與均壓室導(dǎo)通；底盤(pán)法蘭與帶有圓盤(pán)沿的管式預(yù)混器的下端之間有TiCl4噴口；在圓管的壁上安裝有TiCl4進(jìn)氣管；夾層式氣幕裝置由頂部帶有頂盤(pán)及底部帶有底盤(pán)的夾層圓管，及導(dǎo)流環(huán)、氯氣進(jìn)口管構(gòu)成；在頂部帶有頂盤(pán)及底部帶有底盤(pán)的夾層圓管中安裝有導(dǎo)流環(huán)，導(dǎo)流環(huán)將該夾層空間分為進(jìn)氣室和均壓室，且?jiàn)A層圓管的內(nèi)管與導(dǎo)流環(huán)之間的空間為均壓室，并在導(dǎo)流環(huán)上開(kāi)有氣體導(dǎo)流孔，將進(jìn)氣室與均壓室導(dǎo)通；夾層圓管的內(nèi)管壁上開(kāi)有與內(nèi)管壁截面相切的氯氣通道；在夾層圓管的外管壁上安裝有氯氣進(jìn)口管；底盤(pán)法蘭與構(gòu)成夾層式氣幕裝置的頂盤(pán)密封連接；構(gòu)成夾層式氣幕裝置的底盤(pán)與下法蘭密封連接；帶有圓盤(pán)沿的管式預(yù)混器的圓盤(pán)沿上端與上法蘭密封連接；在下法蘭的另一面連接夾套管式反應(yīng)器爐身，在夾套管式反應(yīng)器爐身的外管壁的上部安裝有出水管，外管壁的下部安裝有進(jìn)水管；在出水管下部的外管壁上安裝有噴鹽裝置，且噴鹽裝置的管道穿過(guò)內(nèi)、外管之間的夾層，噴鹽裝置的噴管的噴口與夾套管式反應(yīng)器爐身的中心管道相通；夾套管式反應(yīng)器爐身的中心管道與構(gòu)成夾層式氣幕裝置的夾層圓管的中心管道及帶有圓盤(pán)沿的管式預(yù)混器的管腔相連通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是所述的噴鹽裝置是一個(gè)以上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征是噴鹽裝置的噴管的噴口與 夾套管式反應(yīng)器爐身的內(nèi)管的截面相切。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是所述的導(dǎo)流環(huán)上的氣體導(dǎo)流孔的開(kāi)孔率為2% 40%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是所述的TiCU噴口與帶有圓盤(pán) 沿的管式預(yù)混器的壁的截面成0° 90°的夾角。
全文摘要
本發(fā)明涉及氯化法鈦白氧化反應(yīng)器，包括在上下法蘭之間的圓管式爐頭、夾層式的氣幕裝置，以及夾套管式反應(yīng)器爐身。在構(gòu)成圓管式爐頭中的圓管與帶有圓盤(pán)沿的管式預(yù)混器之間形成的夾層中安裝有孔的導(dǎo)流環(huán)，將該夾層空間分為進(jìn)氣室和均壓室，在圓管的壁上安裝有TiCl₄進(jìn)氣管，TiCl₄通過(guò)這個(gè)進(jìn)氣管進(jìn)入圓管式爐頭的進(jìn)氣室及均壓室；在構(gòu)成夾層式氣幕裝置的夾層圓管中安裝有孔的導(dǎo)流環(huán)，將該夾層空間分為進(jìn)氣室及均壓室；夾層圓管的內(nèi)管壁上開(kāi)有與內(nèi)管壁截面相切的氯氣通道，外管壁上安裝有氯氣進(jìn)口管。反應(yīng)物流高速進(jìn)入夾層式氣幕裝置的夾層圓管的中心管道，并最終進(jìn)入夾套管式反應(yīng)器爐身的中心管道；高流速的反應(yīng)物流具有很強(qiáng)的除疤功能。
文檔編號(hào)C01G23/00GK101279763SQ200810112178
公開(kāi)日2008年10月8日 申請(qǐng)日期2008年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月22日
發(fā)明者孫元智 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所