專利名稱：氯化法鈦白高速氣流噴粒除疤氧化反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種Ticl4氣相氧化制取優(yōu)質(zhì)鈦白領(lǐng)域中的一種快速化學(xué)反應(yīng)器，尤其是氯化法鈦白高速氣流噴粒除疤氧化反應(yīng)器。
Ticl4氣相氧化反應(yīng)中，固相產(chǎn)物TiO2極易沉積到反應(yīng)器的壁表面，為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定的大工業(yè)生產(chǎn)，及時清除反應(yīng)器壁的疤層，是開發(fā)氯化法鈦白技術(shù)的核心問題。國外有關(guān)Ticl4氣相氧化反應(yīng)器的除疤技術(shù)，形式各異、手段多樣。美國杜邦公司早先的一個專利USP3284159采用冷氯氣或惰性氣體，在加壓情況下，進(jìn)入Ticl4氣相氧化反應(yīng)室，通過多孔壁在反應(yīng)器內(nèi)形成一層遮蔽氣幕，以阻止TiO2顆粒在器壁上粘結(jié)。多孔壁反應(yīng)器有一定的除疤效果，但多孔壁微孔的加工相當(dāng)困難，更重要的是該方法對Ticl4噴口處的疤層無能為力。英國專利BP1208027介紹了一料膜除疤的方法，該方法所加的載氣量相當(dāng)大，相應(yīng)的熱損失亦大，有可能引起熄火，使生產(chǎn)中斷，但該專利仍沒有解決Ticl4噴口處結(jié)疤問題。采用強(qiáng)制性的除疤方法，即采用載氣氧將預(yù)熱的石英砂，在噴咀出口，以高速度連續(xù)噴入氧化反應(yīng)器內(nèi)，靠其對Ticl4環(huán)縫噴口及反應(yīng)器壁的強(qiáng)烈沖刷作用，使疤層不能形成，然后用一系列的分離設(shè)備，將其分離出來，以循環(huán)使用。公開的專利有USP3512219、3615202、BP171113、1092883、1049282、1069071、1170924、1111411。噴砂式反應(yīng)器的除疤效果比較好，可以連續(xù)進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)。但是，由于石英砂噴入量大，其消耗量亦大，因而引起過度的熱損失。同時石英砂易對噴咀和反應(yīng)器、管道金屬材質(zhì)造成磨損。在石英砂預(yù)熱、噴吹與產(chǎn)品分離和循環(huán)利用等方面還需增加一系列額外的工藝設(shè)備。
Ticl4氣相氧化是快速放熱反應(yīng)，爐內(nèi)溫度高達(dá)1300～1500℃初生的TiO2具有很大的粘性故在爐內(nèi)壁極容易結(jié)疤，堵塞反應(yīng)器，至使反應(yīng)不能進(jìn)行下去。
本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，除疤效果顯著，產(chǎn)品質(zhì)量得到保證，可以使生產(chǎn)過程連續(xù)進(jìn)行的氯化法鈦白高速氣流噴粒除疤氧化反應(yīng)器。
本實(shí)用新型具體的解決方案為一種氯化法鈦白高速氣流噴粒除疤氧化反應(yīng)器，其特征在于該反應(yīng)器包括爐頭(1)、法蘭(2)、管式爐身(3)、噴槍(4)、(5)、(6)、(7)、噴鹽裝置(8)，其中，爐頭(1)由上、下環(huán)室壁(9)、(10)、爐頭外殼(11)、錐形預(yù)混器(12)、噴槍(13)、(14)，加料管(15)、(16)所組成。下環(huán)室壁(10)為內(nèi)有一園錐面的園盤。上環(huán)室壁(9)為上帶有一階梯圓臺，內(nèi)有一通孔，下帶有一園錐面的圓柱。錐形預(yù)混器(12)為上帶有一階梯園臺，內(nèi)有一上小下大圓錐孔的圓柱。筒形爐頭外殼(11)固定在下環(huán)室壁(10)上，錐形預(yù)混器(12)、上環(huán)室壁(9)依上、下次序設(shè)置在筒形爐頭外殼(11)內(nèi)，上環(huán)室壁(9)的階梯圓臺固定在爐頭外殼(11)內(nèi)壁上，錐形預(yù)混器(12)的園柱部分設(shè)置在上環(huán)室壁(9)的通孔內(nèi)，錐形預(yù)混器(12)的階梯圓臺固定在爐頭外殼(9)內(nèi)壁上。爐頭外殼(11)、錐形預(yù)混器(12)、上環(huán)室壁(9)之間形成噴粒通道(18)。爐頭外殼(11)、上、下環(huán)室壁(9)、(10)之間形成環(huán)室(19)，上、下環(huán)室壁(9)、(10)的兩圓錐面之間形成噴口(20)。噴槍(13)、(14)設(shè)置在與環(huán)形室(17)相應(yīng)的爐頭外殼(11)上，加料管(15)、(16)設(shè)置在與環(huán)形室(19)相應(yīng)的爐頭外殼(11)上。法蘭(2)固定在管式爐身(3)上。爐頭(1)通過下環(huán)室壁(10)與法蘭(2)相固定。噴槍(4)、(5)、(6)、(7)分別間隔的設(shè)置在管式爐身(3)上。噴鹽裝置(8)設(shè)置在管式爐身(3)上。噴鹽裝置(8)包括依次相互連接的噴槍(21)、氣動蝶閥(22)、帶有均壓進(jìn)氣管(23)的海鹽料斗(24)、氣動蝶閥(25)、海鹽貯箱(26)。錐形預(yù)混器(12)的錐度為7～45°。噴槍(4)、(5)、(6)、(7)、(13)、(14)、(21)與爐身截面的夾角為5～30°。
本實(shí)用新型的工作原理為由通道(27)進(jìn)入預(yù)混器(12)的高溫氧與由進(jìn)料管(15)、(16)進(jìn)入環(huán)室(19)的Ticl4，通過噴口(20)噴入爐內(nèi)，進(jìn)行快速充分的攪勻并實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)；由噴槍(13)、(14)進(jìn)入環(huán)室(17)的二次氧，一方面冷卻爐頭，同時本身又被加熱，使其熱能得到充分利用，另一方面又減弱了Ticl4噴口(20)處附近的結(jié)疤。經(jīng)過計(jì)量的人造疤料，以壓縮空氣為載氣分別由爐頭噴槍(13)、(14)和爐前部噴槍(4)、(5)高速噴入爐內(nèi)，經(jīng)過計(jì)量的海鹽，以壓縮空氣為載氣分別由爐中部的噴槍(6)、(7)高速噴入爐內(nèi)。其中由爐頭噴槍噴入的人造疤料，經(jīng)環(huán)室(17)和通道(18)在軸向沿爐壁向下高速運(yùn)動，由噴槍(4)、(5)、(6)、(7)噴入的固體粒子，沿爐壁向下運(yùn)動具有很大的動能。上述噴槍與爐身截面的夾角為5～30°，它們最佳角度是7～15°，使噴掃面積連成一片，把Ticl4噴口及爐內(nèi)的疤層打掉；反應(yīng)器后部的噴鹽裝置由(21)、(22)、(23)、(24)、(25)、(26)部分組成，貯鹽箱(26)的海鹽在氣動蝶閥的控制下進(jìn)入海鹽料斗(24)，壓縮空氣通過均壓管(23)進(jìn)入(24)，通過蝶閥(22)及噴槍(21)將海鹽壓入爐內(nèi)，靠爐內(nèi)主氣流的動能使其具有一定速度，沖刷掉爐壁絮料疤層，噴槍(21)與爐身截面的夾為5～30°。
上述除疤周期是間斷的，每隔15～60分鐘每支槍噴粒一次，其噴射時間為0.1～0.2秒，其噴射粒量為5～10g，中間輔以噴氣，每間隔5～10分鐘噴一次壓縮空氣。
人造疤料選取優(yōu)質(zhì)鈦白做成的，使其粒度具有一定的強(qiáng)度和硬度。人造疤料經(jīng)打漿水浸后，短時間內(nèi)都能恢復(fù)原來的粒度，可以和TiO2半成品一起進(jìn)行后處理，成為鈦白成品。海鹽也很容易除去，對產(chǎn)品無污染。
例一氧氣溫度2000～3000KTicl4溫度450±50℃加入量120～140Kg／h
噴粒度5～10克／次·支槍噴射時間0.1～0.2秒／次·支槍周期15～60分鐘／次·支槍噴氣周期5～10分鐘／次·支槍在上述條件下進(jìn)行試驗(yàn)，除疤效果顯著，爐內(nèi)壁光滑，產(chǎn)品質(zhì)量滿足涂料鈦白的要求。
例二Ticl4氣相氧化裝置，在額定負(fù)荷下，運(yùn)行154小時48分鐘，主動停車，解體檢查，爐內(nèi)壁光滑，指標(biāo)優(yōu)于美國K－M公司介紹的石英除疤法。
本實(shí)用新型K－M公司石英砂除疤固體顆粒海鹽人造疤料石英砂循環(huán)量kg／T·TiO22.5 1.0 250消耗量kg／T·TiO22.5 1.0 40附加設(shè)備無需增加附加設(shè)備需增預(yù)熱、分離設(shè)備本實(shí)用新型由于在爐頭部分采用了錐形預(yù)混器(12)和與爐身帶有一定夾角的噴槍結(jié)構(gòu)，加上采用二次氧的加入技術(shù)，使之充分利用了能量，又使Ticl4噴口處的結(jié)疤沉積減弱，高速氣流夾帶適量的固體顆粒，其動能很大，可使噴掃面積連成一片，清除結(jié)疤效果極其顯著。產(chǎn)品質(zhì)量得到保證。同時本實(shí)用新型還具有結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，成本低等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
一種氯化法鈦白高速氣流噴粒除疤氧化反應(yīng)器，其特征在于該反應(yīng)器包括爐頭(1)、法蘭(2)、管式爐身(3)、噴槍(4)、(5)、(6)、(7)、噴鹽裝置(8)。其中，爐頭(1)由上、下環(huán)室壁(9)、(10)、爐頭外殼(11)、錐形預(yù)混器(12)、噴槍(13)、(14)、加料管(15)、(16)所組成。下環(huán)室壁(10)為內(nèi)有一園錐面的園盤；上環(huán)室壁(9)為上帶有一階梯圓臺，內(nèi)有一通孔，下帶有一園錐面的圓柱，錐形預(yù)混器(12)為上帶有一階梯園臺，內(nèi)有一上小下大圓錐孔的圓柱。筒形爐頭外殼(11)焊接在下環(huán)室壁(10)上，錐形預(yù)混器(12)、上環(huán)室壁(9)依上、下次序設(shè)置在筒形爐頭外殼(11)內(nèi)，上環(huán)室壁(9)的階梯圓臺焊接在爐頭外殼(11)內(nèi)壁上，錐形預(yù)混器(12)的園柱部分設(shè)置在環(huán)室壁(9)的通孔內(nèi)，錐形預(yù)混器(12)的階梯圓臺焊接在爐頭外殼(9)內(nèi)壁上。爐頭外殼(11)、錐形預(yù)混器(12)、上環(huán)室壁(9)之間形成環(huán)室(17)、錐形預(yù)混器(12)與上環(huán)室壁(9)之間形成噴粒通道(18)，爐頭外殼(11)、上、下環(huán)室壁(9)、(10)之間形成環(huán)室(19)、上、下環(huán)室壁(9)、(10)的兩圓錐面之間形成噴口(20)。噴槍(13)、(14)焊接在與環(huán)形室(17)相應(yīng)的爐頭外殼(11)上，加料管(15)、(16)焊接在與環(huán)形室(19)相應(yīng)的爐頭外殼(11)上。法蘭(2)固定在管式爐身(3)上。爐頭(1)通過下環(huán)室壁(10)與法蘭(2)通用螺釘固定，噴槍(4)、(5)、(6)、(7)分別間隔的焊接在管式爐身(3)上。噴鹽裝置(8)焊接在管式爐身(3)上。噴鹽裝置(8)包括依次相互焊接的噴槍(21)、氣動蝶閥(22)、帶有均壓進(jìn)氣管(23)的海鹽料斗(24)、氣動蝶閥(25)、海鹽貯箱(26)。錐形預(yù)混器(2)的錐度為30°噴槍(4)、(5)、(6)、(7)、(13)、(14)、(21)與爐身截面的夾角為15°。冷卻水進(jìn)口為28，冷卻水出口為29，反應(yīng)生成物出口通道為30。
權(quán)利要求1.一種氯化法鈦白高速氣流噴粒除疤氧化反應(yīng)器，其特征在于該反應(yīng)器包括爐頭(1)、法蘭(2)、管式爐身(3)、噴槍(4)、(5)、(6)、(7)、噴鹽裝置(8)；其中，爐頭(1)由上下環(huán)室壁(9)、(10)、爐頭外殼(11)、錐形預(yù)混器(12)、噴槍(13)、(14)、加料管(15)、(16)所組成；下環(huán)室壁(10)為內(nèi)有一園錐面的園盤；上環(huán)室壁(9)為上帶有一階梯圓臺，內(nèi)有一通孔，下帶有一園錐面的圓柱；錐形預(yù)混器(12)為上帶有一階梯園臺，內(nèi)有一上小下大圓錐孔的圓柱；筒形爐頭外殼(11)固定在下環(huán)室壁(10)上，錐形預(yù)混器(12)、上環(huán)室壁(9)依上、下次序設(shè)置在筒形爐頭外殼(11)內(nèi)壁上，錐形預(yù)混器(12)的園柱部分設(shè)置在上環(huán)室壁(9)的通孔內(nèi)，錐形預(yù)混器(12)的階梯圓臺固定在爐頭外殼(9)內(nèi)壁上；爐頭外殼(11)、錐形預(yù)混器(12)、上環(huán)室壁(9)之間形成環(huán)室(17)、錐形預(yù)混器(12)與上環(huán)室壁(9)之間形成噴粒通道(18)；爐頭外殼(11)、上、下環(huán)室壁(9)、(10)之間形成環(huán)室(19)，上、下環(huán)室壁(9)、(10)的兩圓錐面之間形成噴口(20)，噴槍(13)、(14)設(shè)置在與環(huán)形室(17)相應(yīng)的爐頭外殼(11)上，加料管(15)、(16)設(shè)置在與環(huán)形室(19)相應(yīng)的爐頭外殼(11)上；法蘭(2)固定在管式爐身(3)上；爐頭(1)通過下環(huán)室壁(10)與法蘭(2)相固定；噴槍(4)、(5)、(6)、(7)分別間隔的設(shè)置在管式爐身(3)上；噴鹽裝置(8)設(shè)置在管式爐身(3)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氯化法鈦白高速氣流噴粒除疤氧化反應(yīng)器，其特征在于噴鹽裝置(8)包括依次相互連接的噴槍(21)、氣動蝶閥(22)、帶有均壓進(jìn)氣管(23)的海鹽料斗(24)、氣動蝶閥(25)、海鹽貯箱(26)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氯化法鈦白高速氣流噴粒除疤氧化反應(yīng)器，其特征在于錐形預(yù)混器(12)的錐度為7～45°；噴槍(4)、(5)、(6)、(7)、(13)、(14)、(21)與爐身截面的夾角為5～30°
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種氯化法鈦白高速氣流噴粒除疤氧化反應(yīng)器，包括爐頭(1)、法蘭(2)、管式爐身(3)、噴槍(4)、(5)、(6)、(7)、噴鹽裝置(8)。其中，爐頭(1)設(shè)置有錐形預(yù)混器(12)、帶有一定夾角的噴槍(13)、(14)和加料管(15)、(16)。在爐頭部分，采用二次氧的加入技術(shù)，使TiCl
文檔編號C01G23/07GK2171592SQ9324369
公開日1994年7月13日 申請日期1993年11月19日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月19日
發(fā)明者孫元智, 許厚文 申請人:中國科學(xué)院化工冶金研究所