專利名稱：注射器組件、化學(xué)反應(yīng)器和化學(xué)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
包括延長(zhǎng)的反應(yīng)器管道的化學(xué)反應(yīng)器已為人所熟知，例如用于接收反 應(yīng)物并允許反應(yīng)物連續(xù)地混合和反應(yīng)的管式反應(yīng)器管道。在這類反應(yīng)器 中，引發(fā)反應(yīng)物料，并且隨著反應(yīng)的進(jìn)行使其沿反應(yīng)器管道的縱軸流動(dòng)。 反應(yīng)物和其它組分可以在反應(yīng)器管道的各個(gè)點(diǎn)注入運(yùn)動(dòng)的反應(yīng)物料中。反 應(yīng)過的產(chǎn)物與其它組分(經(jīng)常循環(huán)使用)分離并回收。
背景技術(shù)：
將反應(yīng)物或其它組分注入運(yùn)動(dòng)的反應(yīng)物料中，并保證所述組分與其它 組分在物料中充分混合是困難的，例如，當(dāng)物料以相對(duì)較高的速度運(yùn)動(dòng)吋。 圍繞運(yùn)動(dòng)物料的周邊注射組分經(jīng)常會(huì)發(fā)生組分沿反應(yīng)器管道內(nèi)壁的滑流。 結(jié)果，組分不能顯著穿透主反應(yīng)物料的外邊界層并與其中的組分混合。如 果反應(yīng)物是腐蝕性的，就會(huì)對(duì)反應(yīng)器管道壁產(chǎn)生破壞。
遇到這些問題的工藝在商業(yè)上有代表性的實(shí)例是由氯化物方法制二 氧化鈦。在這類工藝中，氣態(tài)鹵化鈦(例如四氯化鈦)和氧的物料加熱并以 高的流速加入延長(zhǎng)的氣相氧化反應(yīng)器管道中。在反應(yīng)器管道中發(fā)生高溫[約
1093。C(2000。F) 1538。C(2800。F)]氧化反應(yīng)，由此產(chǎn)生顆粒狀的固體二氧化 鈦和氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物。然后冷卻二氧化鈦和氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物，回收二氧化鈦顆 粒。固體二氧化鈦?zhàn)鳛轭伭戏浅Ｓ杏谩?br> 為了提高氯化物方法生產(chǎn)二氧化鈦的能力，可以在其中的第一反應(yīng)區(qū) 下游的反應(yīng)器管道中建立第二反應(yīng)區(qū)。可以在第二反應(yīng)區(qū)加入預(yù)熱的四氯 化鈦和/或氧，與來自第一反應(yīng)區(qū)的氧和/或四氯化鈦反應(yīng)。遺憾的是，由 于主反應(yīng)物料運(yùn)動(dòng)通過反應(yīng)器管道的速度，注入輔助反應(yīng)物以使其能明顯 穿透主反應(yīng)物料的外邊界層會(huì)有困難。輔助反應(yīng)物通常會(huì)沿反應(yīng)器的內(nèi)壁 受壓迫，從而不足以穿透并與主反應(yīng)物料混合。如果輔助反應(yīng)物為四氯化 鈦，就會(huì)對(duì)反應(yīng)器壁產(chǎn)生腐蝕。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面，本發(fā)明提供用于將輔助組分更有效地注入組分物料中的 注射器組件，所述組分物料沿反應(yīng)器管道的縱軸流過反應(yīng)器管道的管道開 口 。該注射器組件可在反應(yīng)器管道第一部分的下游末端和反應(yīng)器管道第二 部分的上游末端之間連接，連接方式能夠?qū)⒎磻?yīng)器管道的第一和第二部分 流體連接在一起。
根據(jù)該第一方面的注射器組件包括具有上游末端、下游末端和設(shè)置在 上游末端和下游末端之間的注射器管道壁的注射器管道。該注射器管道壁 限定注射器管道的開口，使所述開口可以被定位成與反應(yīng)器管道的第一部 分和第二部分的管道開口流體連通。注射器管道壁包括至少一個(gè)通過管道 壁延伸的口，用于將輔助組分橫向注入反應(yīng)器管道中的組分物料中。外室 環(huán)繞注射器管道壁的外側(cè)沿注射器管道剖面周邊延伸，并與口流體連通。 該外室包括用于接收來自輔助組分源的輔助組分的入口。
在另一方面，本發(fā)明提供了包括改進(jìn)的反應(yīng)物注射組件的化學(xué)反應(yīng) 器。該反應(yīng)器包括用于在流動(dòng)途徑中引導(dǎo)組分物料的反應(yīng)器管道，和用于 將輔助組分注入組分物料中的注射器組件，其中所述流動(dòng)途徑基本上與管 道的縱軸平行。反應(yīng)器管道包括第一部分和第二部分，第一和第二部分的 每一個(gè)都有上游末端、下游末端和設(shè)置在上游末端和下游末端之間的限定 反應(yīng)器管道開口的反應(yīng)器管道壁。
注射器組件設(shè)置在反應(yīng)器管道第一部分的下游末端和反應(yīng)器管道第 二部分的上游末端之間，并能將第一和第二部分流體連接在一起。注射器 組件包括注射器管道和外室。注射器管道具有上游末端、下游末端和設(shè)置 在上游末端和下游末端之間并限定注射器管道開口的注射器管道壁。注射 器管道開口與反應(yīng)器管道的第一和第二部分的管道開口對(duì)準(zhǔn)，并與其流體 連通。注射器管道壁包括至少一個(gè)通過管道壁延伸的口，用于將輔助組分 橫向注入組分物料中。
反應(yīng)器的外室環(huán)繞注射器管道壁沿其剖面周邊延伸，并與口保持流體 連通。外室包括用于接收來自輔助組分源的輔助組分的入口。
在另一方面，本發(fā)明通過使用這類反應(yīng)器，提供了可更有效實(shí)施的化 學(xué)方法。根據(jù)該方法，可將一種或多種組分加入反應(yīng)器管道中，使一種組分(或多種組分)作為組分物料通過反應(yīng)器管道沿其縱軸流動(dòng)。輔助組分可 以通過環(huán)繞反應(yīng)器管道的剖面周邊間隔排列的多個(gè)口橫向注入組分物料 中。注射輔助組分通過口，其速度足以使輔助組分顯著穿透組分物料的外 邊界層。
在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的化學(xué)方法為用于生產(chǎn)二氧化鈦的方法。 將氣態(tài)鹵化鈦(例如，四氯化鈦)和氧加入反應(yīng)器的反應(yīng)器管道的第一反應(yīng) 區(qū)中，以使鹵化鈦和氧作為反應(yīng)物料沿反應(yīng)器管道縱軸流過反應(yīng)器管道。 將選自氣態(tài)鹵化鈦、氧及其混合物的輔助組分加入位于第一反應(yīng)區(qū)下游的 反應(yīng)器管道中的第二反應(yīng)區(qū)中。輔助組分從環(huán)繞反應(yīng)器管道剖面周邊間隔 排列的多個(gè)口橫向注入反應(yīng)物料中，其速度足以使輔助組分能明顯穿透反 應(yīng)物料的外邊界層。使鹵化鈦和氧在反應(yīng)器管道的第一和/或第二反應(yīng)區(qū)以 氣相反應(yīng)，形成二氧化鈦顆粒和氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物。然后二氧化鈦顆粒與氣態(tài) 反應(yīng)產(chǎn)物分離。


通過參考以下附圖，可以更好理解本發(fā)明的這些各個(gè)方面，其中
圖1為本發(fā)明注射器組件實(shí)施方案的后透視圖2為圖1所示的本發(fā)明注射器組件實(shí)施方案的前透視圖3為圖1和圖2所示的本發(fā)明注射器組件實(shí)施方案的端視圖4為圖1~3所示的本發(fā)明注射器組件的后視圖5為圖3沿線5-5的橫切面圖(cross-sectional view);
圖6為圖4沿線6-6的橫切面圖7為本發(fā)明反應(yīng)器實(shí)施方案的截面圖7A為圖7沿線7A-7A的橫切面圖8為本發(fā)明反應(yīng)器實(shí)施方案的截面圖，所述反應(yīng)器包括彼此直接相 鄰設(shè)置的本發(fā)明的兩個(gè)注射器組件；
圖9為本發(fā)明反應(yīng)器實(shí)施方案的截面圖，所述反應(yīng)器包括彼此隔開設(shè) 置的本發(fā)明的兩個(gè)注射器組件；
圖10所示為用于生產(chǎn)金紅石型二氧化鈦的本發(fā)明方法實(shí)施方案的示 意7圖11包括用于生產(chǎn)金紅石型二氧化鈦的本發(fā)明工藝的本發(fā)明反應(yīng)器
的實(shí)施方案截面圖以及相關(guān)的組分預(yù)熱組件的圖示；以及
圖12為對(duì)應(yīng)于實(shí)施例1的、并且說明通過本發(fā)明的注射器組件和反 應(yīng)器所能達(dá)到的組分穿透程度的示意圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)參考附圖1 7對(duì)本發(fā)明的注射器組件進(jìn)行說明，該注射器組件用附 圖標(biāo)記10來總體表示。注射器組件10的應(yīng)用目的用圖7說明。如圖示， 注射器組件10用于將輔助組分(未顯示)注入組分物料12中，該組分物料 沿反應(yīng)器管道的縱軸20流過反應(yīng)器18的反應(yīng)器管道16的管道開口 14。 如圖7所示，組分物料12沿箭頭21所指方向流動(dòng)。注射器組件10可連 接在反應(yīng)器管道16的第一部分24的下游末端22和所述反應(yīng)器管道的第 二部分28的上游末端26之間，連接方式能使反應(yīng)器管道的第一和第二部 分流體連接在一起。
注入組分物料12中的輔助組分可以是蒸氣、液體或漿液形式的單一 反應(yīng)物或其它組分或反應(yīng)物和/或其它組分的組合。類似地，組分物料可以 包括蒸氣、液體或漿液形式的一種或多種反應(yīng)物或其它組分。本發(fā)明注射 器組件10的主要用途是將氣體組分注入運(yùn)動(dòng)的氣體組分物料中。例如， 如下所述，本發(fā)明注射器組件10可以用來將輔助的鹵化鈦蒸氣或氧注入 運(yùn)動(dòng)的鹵化鈦/氧蒸氣反應(yīng)物料中，從而在用于生產(chǎn)二氧化鈦的工藝中形成 第二反應(yīng)區(qū)。
現(xiàn)具體參考圖1 6，注射器組件10包括注射器管道30和外室32。注 射器管道30有上游末端34、下游末端36和注射器管道壁38。注射器管 道壁38設(shè)置在注射器管道30的上游末端34和下游末端38之間，并且限 定注射器管道的開口40，可以對(duì)注射器管道的開口進(jìn)行定位，使該開口與 反應(yīng)器管道16的第一部分24和第二部分28的管道開口 14流體連通。例 如，如圖7所示，注射器管道開口40可以與反應(yīng)器管道16的第一部分24 和第二部分28的管道開口 14軸向?qū)?zhǔn)，以使注射器管道30和反應(yīng)器管 道的第一部分和第二部分在直的通道(或至少大致直的通道)上對(duì)準(zhǔn)在一 起。注射器管道壁38包括環(huán)繞注射器管道壁的剖面周邊44間隔排列、并 通過注射器管道壁延伸的多個(gè)口 42，該多個(gè)口 42用于將輔助組分橫向注 入反應(yīng)器管道16中的組分物料12中。如附圖中所示，口 42環(huán)繞管道壁 38的剖面周邊44等間隔排列(或至少接近等間隔排列)。
作為本說明書及所附權(quán)利要求中所使用的，反應(yīng)器管道16(或注射器 管道壁38，視情況而定)的剖面周邊是指相對(duì)反應(yīng)器管道16的縱軸20垂 直(或至少大致垂直)延伸的反應(yīng)器管道16(或注射器管道壁38)的周邊(在注 射器管道壁38的情況下，如圖7所示，是當(dāng)注射器組件10設(shè)置在反應(yīng)器 管道的第一部分24和第二部分28之間時(shí))。將輔助組分橫向注入組分物料 12中是指以相對(duì)于反應(yīng)器管道16的縱軸20(因此也是組分物料12的縱軸) 以一定角度將輔助組分注入組分物料12中(在注射器組件10的情況下，如 圖7所示，是當(dāng)注射器組件10設(shè)置在反應(yīng)器管道的第一部分24和第二部 分28之間時(shí))，該角度為30°~90°。為了保證明顯穿透到組分物料2的外 邊界層中，輔助組分注入組分物料12中時(shí)相對(duì)于反應(yīng)器管道16的縱軸 20(因此也是組分物料12的縱軸)的角越接近于90°越好。如附圖中所示， 將化學(xué)反應(yīng)器18構(gòu)置成能夠以相對(duì)于反應(yīng)器管道16的縱軸20(因此也足 組分物料12的縱軸)約90。的角度，將輔助組分注入組分物料12中。
外室32環(huán)繞注射器管道壁38的外側(cè)表面46沿其剖面周邊44延伸， 并與口42保持流體連通。外室32包括入口48，所述入口用于接收來自輔 助組分源(未顯示)的、要注入組分物料12中的輔助組分。入口 48包括法 蘭50和相應(yīng)的幵口 52，用于使法蘭能夠連接(例如通過螺栓連接)到引導(dǎo)組 分到入口(未顯示)的管道或其它結(jié)構(gòu)的相應(yīng)法蘭。
隔板60設(shè)置在注射器管道30和外室32之間。如附圖中所示，隔板 60的長(zhǎng)度和注射器管道16的長(zhǎng)度相同。作為本說明書及所附權(quán)利要求中 所使用的，每個(gè)隔板和注射器管道的長(zhǎng)度是指沿反應(yīng)器管道16的縱軸20 延伸的構(gòu)件的尺寸(如圖7所示，在注射器組件10的情況下，是當(dāng)注射器 組件10設(shè)置在反應(yīng)器管道的第一部分24和第二部分28之間時(shí))。如圖4 最佳顯示的，隔板60包括設(shè)置在口 42的每一個(gè)與外室32之間的通道62。 每個(gè)通道62將相應(yīng)的口 42和外室流體連接在一起。隔板60使注射器組件10可以容易地各自連接在反應(yīng)器管道16的第 一部分24和第二部分28之間。隔板60包括后表面64和相對(duì)的前面66。 隔板60的后表面64相對(duì)于外室32插入(如圖1所示)，而隔板的前表面66 相對(duì)于外室向外延伸(如圖2所示)。隔板60的后表面64相對(duì)于外室32的 插入特性和前表面66相對(duì)于外室32的向外延伸，可使兩個(gè)注射器組件容 易地用螺栓背靠背連接在一起，如圖8所示。
多個(gè)開口 68通過隔板60從后表面64向隔板的前表面66延伸。如'圖 7所示，反應(yīng)器管道16的第一部分24包括其中有多個(gè)開口 72的法蘭70。 類似地，反應(yīng)器管道16的第二部分28包括其中有多個(gè)開口 72的法蘭74。 反應(yīng)器管道16的第一部分24的法蘭70可以連接到隔板60的后表面64， 而反應(yīng)器管道的第二部分28的法蘭74可以連接到隔板的前表面66。密封 墊76可以設(shè)置法蘭70和74的每一個(gè)與隔板60之間，以保證合適的密封。 螺栓78可以通過法蘭70中的開口 72、隔板60中相應(yīng)的開口 68、和法蘭 74中相應(yīng)的開口 72延伸，螺母80可以擰到螺栓上，從而將反應(yīng)器管道 16的第一部分24和第二部分28連接到隔板上，并因此間接將其連在一起。 這樣，反應(yīng)器管道16的第一部分24和第二部分28可以流體連接到注射 器組件10，并因此將其間接地流體連接在一起。反應(yīng)器管道16的第一部 分24和第二部分28以及注射器管道30有效地成為單一的反應(yīng)器管道， 其中口 42環(huán)繞反應(yīng)器管道的剖面周邊間隔排列。
如附圖中所示，注射器管道30(因此還有注射器管道開口 40)和隔板60 具有圓形截面形狀。圓形的截面形狀使注射器組件10尤其適合于與管式 反應(yīng)器管道有關(guān)的應(yīng)用。然而，注射器管道30(因此還有注射器管道幵口 40)和隔板60也可以具有其它的截面形狀。非限定性的實(shí)例包括橢圓形、 方形和其它的多邊形截面形狀。
如附圖中所示，外室32為具有圓形截面形狀的管道。然而，外室32 也可以具有其它的截面形狀。非限定性的實(shí)例包括橢圓形、方形和其它的
多邊形截面形狀。
現(xiàn)參考圖7 9和11，對(duì)本發(fā)明的化學(xué)反應(yīng)器進(jìn)行說明，該化學(xué)反應(yīng)器 用附圖標(biāo)記18總體表示。該反應(yīng)器包括用于在流動(dòng)途徑中引導(dǎo)組分物料 12的反應(yīng)器管道16，所述流動(dòng)途徑與反應(yīng)器管道的縱軸20平行(或至少大
10致平行)。反應(yīng)器管道16包括第一部分24和第二部分28，第一和第二部 分的每一個(gè)都有下游末端22、上游末端26和設(shè)置在上游末端和下游末端 之間的限定反應(yīng)器管道開口 14的反應(yīng)器管道壁88。
本發(fā)明的反應(yīng)器18還包括本發(fā)明的注射器組件10，如上所述及附圖 所說明，該注射器組件用于將輔助組分(未顯示)注入組分物料12中。注射 器組件10設(shè)置在反應(yīng)器管道16的第一部分24的下游末端22和反應(yīng)器管 道的第二部分28的上游末端26之間，并將該反應(yīng)器管道的第一和第二部 分流體連接在一起。如附圖中所示，反應(yīng)器管道16的第一部分24的法蘭 70連接到隔板60的后表面64，而反應(yīng)器管道的第二部分28的法蘭74連 接到隔板的前表面66。密封墊76設(shè)置在法蘭70和74的每一個(gè)與隔板60 之間，以保證合適的密封。螺栓78通過法蘭70中的開口 72、隔板60中 相應(yīng)的開口 68、和法蘭74中相應(yīng)的開口 72延伸，螺母80擰到螺栓上， 將反應(yīng)器管道16的第一部分24和第二部分28連接到隔板上，并因此將 其間接地連在一起。
注射器組件10的注射器管道30的注射器管道開口 40與反應(yīng)器管道 16的第一部分24和第二部分28的管道開口 14對(duì)準(zhǔn)，并與其保持流體連 通。這樣，反應(yīng)器管道16的第一部分24及第二部分28和注射器管道30 有效地成為單一的反應(yīng)器管道，其中口 42環(huán)繞反應(yīng)器管道的剖面周邊44 間隔排列。如附圖中所示，包括其第一部分24和第二部分28的反應(yīng)器管 道16和注射器管道30在直的通道(或至少大致直的通道)中軸向?qū)?zhǔn)在一 起。如附圖中所示，反應(yīng)器管道16(包括第一部分24和第二部分28)、因 此還有其反應(yīng)器管道開口 14以及注射器管道30和注射器管道開口 40各 自都具有圓形的截面形狀。如所示，反應(yīng)器管道開口 14的直經(jīng)和注射器 管道開口40相同或至少大致相同。外室32為管道，所述管道環(huán)繞注射器 管道壁38的外表面46沿其剖面周邊44延伸、并且環(huán)繞隔板在與反應(yīng)器 管道16的縱軸20垂直或至少大致垂直的方向延伸。
如需要，反應(yīng)器18可以包括一系列的注射器組件10，將一種或多種 組分注入反應(yīng)器管道16中的組分物料12中。例如，如圖8所示，兩個(gè)注 射器組件10a和10b在反應(yīng)器管道第一部分24的下游末端22和反應(yīng)器管 道第二部分28的上游末端26之間設(shè)置成直接彼此相鄰。反應(yīng)器管道16的第一部分24的法蘭70連接到注射器組件10a的隔板60的后表面64。 類似地，反應(yīng)器管道的第二部分28的法蘭74連接到注射器組件10b的隔 板60的前表面66。密封墊76設(shè)置在法蘭70和74的每一個(gè)與相應(yīng)的隔板 60之間，以及注射器組件10a和10b的隔板60的前表面66之間，以保證 合適的密封。螺栓78通過法蘭70中的開口 72、隔板60中相應(yīng)的開口 68、 和法蘭74中相應(yīng)的開口 72延伸，螺母80擰到螺栓上，從而將反應(yīng)器管 道16的第一部分24和第二部分28連接到隔板60上，并因此間接地將其 連在一起。這樣，反應(yīng)器管道16的第一部分24和第二部分28可以流體 連接到注射器組件10a和10b，并因此而間接地流體連接在一起。反應(yīng)器 管道16的第一部分24和第二部分28以及組件10a和10b的注射器管道 30有效地成為單一的反應(yīng)器管道，其中口 42環(huán)繞反應(yīng)器管道的剖面周邊 間隔排列。
作為另一個(gè)實(shí)例，如圖9所示，兩個(gè)注射器組件10a和10b彼此隔開 地設(shè)置在反應(yīng)器管道16中。注射器組件10a設(shè)置在反應(yīng)器管道第一部分 24的下游末端22和反應(yīng)器管道第二部分28的上游末端26之間。反應(yīng)器 管道16的第一部分24的法蘭70連接到注射器組件10a的隔板60的后表 面64。反應(yīng)器管道16的第二部分28的法蘭74連接到注射器組件10a的 前表面66。密封墊76設(shè)置在法蘭70和74的每一個(gè)與隔板60之間，以保 證合適的密封。螺栓78通過法蘭70中的開口 72、隔板60中相應(yīng)的開口 68、和法蘭74中相應(yīng)的開口 72延伸，螺母80擰到螺栓上，將反應(yīng)器管 道16的第一部分24和第二部分28連接到隔板上，并因此將其間接地連 在一起。類似地，注射器組件10b設(shè)置在反應(yīng)器管道第二部分28的下游 末端94和反應(yīng)器管道第三部分100的上游末端98之間。反應(yīng)器管道16 的第二部分28的法蘭102連接到注射器組件10b的隔板60的后表面64。 反應(yīng)器管道16的第三部分100的法蘭104連接到注射器組件10b的前表 面66。密封墊76設(shè)置在法蘭102和104的每一個(gè)與隔板60之間，以保證 合適的密封。螺栓78通過法蘭102中的開口 72、隔板60中相應(yīng)的開口 68、和法蘭104中相應(yīng)的開口 72延伸，螺母80擰到螺栓上，將反應(yīng)器管 道16的第二部分28和第三部分100連接到隔板60上，并因此將其間接 地連在一起。這樣，反應(yīng)器管道16的第一部分24、第二部分28和第三部
12分100可以流體連接到注射器組件10a和10b并且間接地連接在一起。反 應(yīng)器管道16的第一部分24、第二部分28和第三部分100以及組件10a和 10b的注射器管道30有效地成為單一的反應(yīng)器管道，其中口 42環(huán)繞反應(yīng) 器管道的剖面周邊間隔排列。
如本領(lǐng)域技術(shù)人員所能理解，本發(fā)明的化學(xué)反應(yīng)器18還可以包括其 它的構(gòu)件。例如，如圖ll所示及以下進(jìn)一步討論，在一個(gè)示范性實(shí)施方案 中，反應(yīng)器18包括預(yù)熱組件124和126，用于預(yù)熱形成組分物料12的組 分。還包括注射器組件132和134，用于將預(yù)熱組分注入反應(yīng)器管道16中。 還提供了注射管135，用于將輔助組分沿著或大致沿著反應(yīng)器管道16的縱 軸20直接加入組分物料12中。
現(xiàn)參考圖7和7A，對(duì)本發(fā)明的化學(xué)方法進(jìn)行說明。將一種或多種組分 加入反應(yīng)器18的反應(yīng)器管道16中，加入的方式應(yīng)能使組分(或多種組分) 作為組分物料12通過反應(yīng)器管道沿其縱軸20流動(dòng)。然后將輔助組分橫向 注入(如以上定義的)組分物料12中。該輔助組分是通過環(huán)繞反應(yīng)器管道16 的剖面周邊108間隔排列的多個(gè)口(例如，本發(fā)明化學(xué)反應(yīng)器18的本發(fā)明 注射器組件10的口 42)被橫向注入組分物料12中的。在一個(gè)實(shí)施方案中， 輔助組分通過其注入組分物料12中的口環(huán)繞反應(yīng)器管道16的剖面周邊 108等間隔排列(或至少大致等間隔排列)。
輔助組分通過所述口、以足以使輔助組分明顯穿透組分物料12外邊 界層110的速度注射。在一個(gè)實(shí)施方案中，輔助組分以一定的速度通過口 注射，該速度應(yīng)足以使對(duì)應(yīng)于所得組分物料12 (g卩，其中注入了輔助組分 后的組分物料12)的納塔莉數(shù)(Natalie Number)為零(0) 0.5。在另一個(gè)實(shí)施 方案中，輔助組分以一定的速度通過口注射，該速度應(yīng)足以使對(duì)應(yīng)于所得 組分物料12的納塔莉數(shù)為0.3或更小。如在本說明書及所附權(quán)利要求中所 使用和定義的，對(duì)應(yīng)于所得組分物料12的納塔莉數(shù)在物料中的一個(gè)點(diǎn)("所 討論的點(diǎn)")上確定，所述點(diǎn)位于離物料中輔助組分注射點(diǎn)下游的三個(gè)管徑 處(即，三倍于反應(yīng)器管道16直徑的距離)。
納塔莉數(shù)代表或量化組分在主物料中某點(diǎn)的濃度與該組分在該主物 料中相同點(diǎn)的理論濃度的偏差，假定組分與主物料在該點(diǎn)完全混合。應(yīng)用 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)計(jì)算跨越截面的大致1000個(gè)位置的每個(gè)點(diǎn)的濃度C,。如果組分與主物料在所討論的點(diǎn)完全混合，則偏差為零(O)。另一方面，如果 組分與主物料在所討論的點(diǎn)完全沒有混合，則偏差為一(l)。
因此，在所討論的點(diǎn)上，對(duì)應(yīng)于所得組分物料12的納塔莉數(shù)反映了 輔助組分穿透外邊界層110并與組分物料12混合的程度。對(duì)應(yīng)于所得組分 物料12的納塔莉數(shù)(N&)根據(jù)以下公式來確定
A(Cavg)
其中-
cavg=輔助組分在所討論點(diǎn)的平均濃度，假定輔助組分與所得組分物
料12完全混合；
C,=輔助組分在跨截面間隔開的大約IOOO個(gè)位置的每一個(gè)點(diǎn)上的實(shí) 際濃度；并且
A=所討論點(diǎn)上的反應(yīng)器管道16的截面積。
以下將通過實(shí)施例1來進(jìn)一步說明對(duì)應(yīng)于所得組分物料12的納塔莉 數(shù)(N)的測(cè)定。
在一個(gè)實(shí)施方案中，輔助組分從環(huán)繞反應(yīng)器管道16的外側(cè)112沿其剖 面周邊108延伸的外室(例如注射器管道10的外室32)被引導(dǎo)到反應(yīng)器管道 16中的口(例如注射器組件10的口42)。外室32為管道，該管道環(huán)繞反應(yīng) 器管道16的外側(cè)112沿其剖面周邊108延伸，其方向與反應(yīng)器管道16的 縱軸20垂直或至少大致垂直(例如反應(yīng)器18的注射器管道10的外室32)。 輔助組分可以被注入外室中，注入方式(例如，以足夠的速度)應(yīng)能使輔助 組分沿其縱軸旋轉(zhuǎn)地通過外室。輔助組分旋轉(zhuǎn)通過外室可有助于確保例如 輔助組分進(jìn)入所有的口。注入組分物料12中的輔助組分可以是蒸氣、液 體或漿液形式的單一反應(yīng)物或其它組分，或反應(yīng)物和/或其它組分的組合。
現(xiàn)參考圖10和11，對(duì)根據(jù)本發(fā)明方法的用于生產(chǎn)二氧化鈦的方法進(jìn) 行說明。氣態(tài)鹵化鈦(如四氯化鈦)和氧在反應(yīng)器18中以氣相連續(xù)反應(yīng)，生 成二氧化鈦顆粒和氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物。氧(02)物料120或含氧氣體("氧氣物料 120，，)與氣態(tài)鹵化鈦物料122("鹵化鈦氣態(tài)物流122，，)在至少700。C(1292下) 的溫度下在反應(yīng)器18中結(jié)合。
14在反應(yīng)器18中組合之前，氧氣物料120和鹵化鈦氣體物料122例如在預(yù)熱組件124和126中各自預(yù)熱。預(yù)熱組件124和126可以是例如殼管類型的組分加熱器。氧氣物料120從其源128被引導(dǎo)到預(yù)熱組件120，并在其中預(yù)熱至16。C(60。F) 187rC(3400。F)的溫度，典型地至溫度38°C(100。F卜1054。C(1930。F)。類似地，鹵化鈦氣體物料122從其源130被引導(dǎo)到預(yù)熱組件126，并在其中預(yù)熱至12rC(250。F) 982。C(1800。F)的溫度，典型地至溫度135°C(275°F)~177°C(350°F)。
預(yù)熱過的氧氣物料120和預(yù)熱過的鹵化鈦氣體物料122從預(yù)熱組件124和126分別被引導(dǎo)到注射組件132和134，并且由此加入反應(yīng)器18的反應(yīng)器管道16的第一反應(yīng)區(qū)136。物料120和122通過注射組件132和134加入第一反應(yīng)區(qū)136，加入方式應(yīng)能使物料作為組合反應(yīng)物料12通過反應(yīng)器管道16沿其縱軸20流動(dòng)。
如圖11所示，注射組件132和134通過圓柱形的注射管道140連接在一起。注射管道140包括上游末端142、下游末端144和通過其軸向延伸的注射管道開口 146。
氧氣物料注射組件132包括圓柱形的外殼150，所述外殼具有下游末端152、相對(duì)的上游末端154和通過其軸向延伸的開口 156。下游末端^158固定到外殼150的下游末端152，上游末端壁160固定到外殼150的上游末端154。密封墊162設(shè)置下游末端壁158和下游末端142與上游末端壁160和上游末端154之間，以保證合適的密封。由開口156形成的內(nèi)徑(即，外殼150的內(nèi)徑)大于注射管道140的外徑。
注射管道140的上游末端142通過下游末端壁158的中部166延伸，這樣管道140通常靠近其上游末端142的一部分設(shè)置在外殼150的幵口 156的一部分內(nèi)(即，在外殼的內(nèi)部)。注射管道140的上游末端142離外殼150的上游末端壁160間隔一定的距離。由開口 156形成的內(nèi)壁(g卩，外殼150的內(nèi)壁)與注射管道140外側(cè)的外周表面168之間的空間形成了室170。注射管道140的上游末端142與上游末端壁160之間的空間形成了狹縫172，這可以使外殼150的室170與注射管道140的注射管道開口 146之間保，寺流體連通。預(yù)熱的氧氣物料120從預(yù)熱組件124通過外殼150中的入口 176被引導(dǎo)到外殼150的室170。入口 176可以相對(duì)外殼150偏移設(shè)置，這樣氧氣物料就可以從入口切向地注入室170中，并在所述室中向氧蒸氣物料引入圓周或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。圓周或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可以有助于保證例如氧蒸氣環(huán)繞狹縫172的周圍均勻地進(jìn)入管道開口 146。
在圖11所示的實(shí)施方案中，獨(dú)立的注射管135通過上游末端壁延伸，并且沿軸向向注射管道140的中心延伸一定的距離。注射管135可以用來將輔助組分(例如，擦洗劑)加入反應(yīng)器18的反應(yīng)器管道16中所形成的反應(yīng)物料12中。
鹵化鈦氣體物料注射組件134包括圓柱形的外殼190，所述外殼具有下游末端192、相對(duì)的上游末端194和通過其軸向延伸的開口 196。下游末端壁198固定到外殼190的下游末端192，上游末端壁200固定到外殼190的上游末端194。密封墊202設(shè)置下游末端壁198和下游末端192與上游末端壁200和上游末端194之間，以保證合適的密封。由開口196形成的內(nèi)徑(即，外殼190的內(nèi)徑)大于注射管道140的外徑。
注射管道140的下游末端144通過上游末端壁200的中部202延伸，這樣管道140通?？拷湎掠文┒?44的一部分設(shè)置在外殼190的開口 196的一部分內(nèi)(即，在外殼的內(nèi)部)。注射管道140的下游末端144離外殼190的下游末端壁198間隔一定的距離。由開口 196形成的內(nèi)壁(S卩，外殼190的內(nèi)壁)與注射管道140外側(cè)的外周表面168之間的空間形成了室204。預(yù)熱的鹵化鈦氣體物料122從預(yù)熱組件126通過外殼190中的入口 206引導(dǎo)到外殼190的室204。
反應(yīng)器18的反應(yīng)器管道16的第一部分24的上游末端208通過外殼190的下游末端壁198的中部210延伸。反應(yīng)器管道16的第一部分24的上游末端208與注射管道140的下游末端144軸向隔開一定的距離，從而在室204中形成狹縫212。狹縫212在室204與反應(yīng)器18的反應(yīng)器管道16的第一部分24的管道開口 14之間提供流體連通。如所示的，反應(yīng)器管道16的管道開口 14與注射管道140的注射管道開口 146軸向?qū)R。
入口 206可以相對(duì)外殼190偏移設(shè)置，這樣鹵化鈦蒸氣物料可從入口切向地注入室204中，在室中向蒸氣物料引入圓周或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。圓周或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可以有助于保證例如鹵化鈦蒸氣環(huán)繞狹縫212的周圍均勻地進(jìn)入管道開口 14。
反應(yīng)器管道第一部分24的形狀可以是截頭圓錐形，該部分的直徑從其上游末端208向下游末端22增加。第二部分28和第三部分100的形狀也可以是類似的截頭圓錐形。
將選自氣態(tài)鹵化鈦和氧的輔助組分加入反應(yīng)器管道16中位于第一反應(yīng)區(qū)136下游的第二反應(yīng)區(qū)220。以足以使輔助組分能明顯穿透反應(yīng)物料12外邊界層110的速度，從環(huán)繞反應(yīng)器管道16剖面周邊108間隔排列的多個(gè)口將輔助組分橫向注入反應(yīng)物料12中。在一個(gè)實(shí)施方案中，輔助組分以一定的速度通過所述口注射，該速度足以使對(duì)應(yīng)于所得反應(yīng)物料12的納塔莉數(shù)為零(0) 0.5。在另一個(gè)實(shí)施方案中，輔助組分以一定的速度通過所述口注射，該速度足以使對(duì)應(yīng)于所得反應(yīng)物料12的納塔莉數(shù)為0.3或更小。就本發(fā)明的化學(xué)方法而言，對(duì)應(yīng)于所得反應(yīng)物料12的納塔莉數(shù)如以上所定義和說明的。
在一個(gè)實(shí)施方案中，輔助組分從環(huán)繞反應(yīng)器管道16的外側(cè)112沿其剖面周邊108延伸的外室被引導(dǎo)到反應(yīng)器管道16中的口(例如注射器組件10的口 42)。外室32為管道，該管道環(huán)繞反應(yīng)器管道16的外側(cè)112沿其剖面周邊108延伸，其方向?yàn)榕c反應(yīng)器管道16的縱軸20垂直或至少大致垂直。輔助組分可以被注入外室中，其注入方式(例如，以足夠的速度)應(yīng)能使輔助組分沿其縱軸旋轉(zhuǎn)通過外室。輔助組分旋轉(zhuǎn)通過外室有助于確保例如輔助組分進(jìn)入所有的口。
如圖11所示，輔助組分通過本發(fā)明注射器組件IO橫向注入反應(yīng)物料12中。該輔助組分從注射器組件10的口 42被橫向注入反應(yīng)物料12中。輔助組分被從注射器管道10的外室32引導(dǎo)到口 42。
注射器組件10在第一反應(yīng)區(qū)136的下游隔開。如圖7和11所示及以上所討論，注射器組件10設(shè)置在反應(yīng)器管道16的第一部分24的下游末端22和反應(yīng)器管道的第二部分28的上游末端26之間，從而將反應(yīng)器管道的第一和第二部分流體連接在一起。本發(fā)明注射器組件10將輔助組分橫向注入反應(yīng)物料12中的方式己在上面描述。在一個(gè)實(shí)施方案中，輔助組分選自氣態(tài)鹵化鈦、氧及其混合物。添加 的鹵化鈦和/或氧與來自第一反應(yīng)區(qū)136的未反應(yīng)的鹵化鈦和/或氧反應(yīng)， 因此提高工藝的能力。如附圖中所示，輔助組分為額外的四氯化鈦。輔助
鹵化鈦的物料222在預(yù)熱組件224中預(yù)熱，并通過本發(fā)明注射器組件10 注入第二反應(yīng)區(qū)220中。鹵化鈦氣體物料222從其源(未顯示)引導(dǎo)到預(yù)熱 組件224，并在其中預(yù)熱至12rC(250。F) 982。C(1800。F)的溫度，典型地至 溫度135。C(275。F) 177。C(350。F)。
使鹵化鈦和氧在反應(yīng)器管道16的第一反應(yīng)區(qū)136和/或第二反應(yīng)區(qū)220 以蒸氣相反應(yīng)，形成二氧化鈦顆粒和氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物?；旌系姆磻?yīng)物蒸氣例 如以92米(100英尺)/秒 738米(800英尺)/秒的速度流過反應(yīng)器管道16。在
個(gè)大氣壓(絕對(duì)壓力)的壓力下，氧化反應(yīng)的溫度典型地為126(rC(230(TF) 137rC(250(TF)。進(jìn)行氧化時(shí)的壓力可以有很寬的變化。例如，氧化反應(yīng) 可以在表壓21 kPa(3 psig) 表壓345 kPa(50 psig)的壓力下進(jìn)行。
鹵化鈦反應(yīng)物可以是任何已知的鈦鹵化物，包括四氯化鈦(TiCU)、四 溴化鈦、四碘化鈦和四氟化鈦。非常合適的鹵化鈦為四氯化鈦。四氯化鈦 是大部分用于生產(chǎn)金紅石型二氧化鈦顏料的氣相氧化法所優(yōu)選的鹵化鈦， 如果不是全部的話。其根據(jù)以下反應(yīng)而氧化生成顆粒狀的固體二氧化鈦和 氣體的反應(yīng)產(chǎn)物
TiCl4+02 — Ti02+2C12
在一個(gè)實(shí)施方案中，注入組合反應(yīng)物料12中的輔助組分是額外的卣 化鈦。加入反應(yīng)器管道16的第一反應(yīng)區(qū)136和第二反應(yīng)區(qū)220中的卣化 鈦可以是四氯化鈦。
含氧的氣體反應(yīng)物優(yōu)選為分子氧。然而，其還可以包括例如與空氣(富 集氧的空氣)的混合物中的氧。所使用的具體氧化性氣體取決于多因素，包 括反應(yīng)器管道16內(nèi)反應(yīng)區(qū)136和220的大小、鹵化鈦和含氧氣體反應(yīng)物 的預(yù)熱程度、反應(yīng)區(qū)表面冷卻的程度以及反應(yīng)物在反應(yīng)區(qū)中的生產(chǎn)速率。
雖然所使用的鹵化鈦和氧化氣體反應(yīng)物的準(zhǔn)確的量可以寬泛變化并 且不是特別關(guān)鍵，重要的是存在的含氧氣體反應(yīng)物的量至少足以提供與鹵 化鈦的化學(xué)計(jì)量反應(yīng)。通常，所使用的含氧氣體反應(yīng)物的量可以多于與鹵
18200880014665 化鈦反應(yīng)物化學(xué)計(jì)量反應(yīng)所需要的量，例如，比化學(xué)計(jì)量的反應(yīng)所需的量
多5%~25%。
除了鹵化鈦和氧化氣體反應(yīng)物，為了各種目的，經(jīng)常需要將其它的組 分加入反應(yīng)器18中。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，將以足夠促進(jìn)二氧化鈦 金紅石化的預(yù)定量的氧化鋁加入反應(yīng)器18中。促進(jìn)二氧化鈦金紅石化所 需的氧化鋁的量依本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的許多因素變化。通常，促進(jìn)金紅 石化所需的氧化鋁的量基于所產(chǎn)生的二氧化鈦顆粒的重量為0.3 wt%~1.5 wt%。加入反應(yīng)區(qū)16中的氧化鋁的典型量為基于產(chǎn)生的二氧化鈦重量的 1.0wt%。
在一個(gè)實(shí)施方案中，通過將氯化鋁與氧氣物料120、鹵化鈦物料122 和/或輔助鹵化鈦物料222的組合，將氧化鋁加入反應(yīng)器18的反應(yīng)區(qū)16中。 如附圖中所示，氯化鋁與鹵化鈦物料122和222的一股或兩股混合。氯化 鋁在氯化鋁發(fā)生器230中原位產(chǎn)生，氯化鋁發(fā)生器230與鹵化鈦物料122 和鹵化鈦物料222的一股或兩股保持流體連通。本領(lǐng)域有熟知的各種類型 的氯化鋁發(fā)生器，并可以用于本發(fā)明的方法中。例如，無論是否存在惰性 粒子材料，粉末狀鋁都可以通過反應(yīng)物氯和/或惰性氣體在反應(yīng)器中的向上 通過而流化?；蛘撸梢詫X以顆粒形式加入氯氣物料中，但是不一定充 分精細(xì)粉碎，以在氣體物料中流化。將氯通過床周圍的許多噴嘴通到床上， 固定床的顆粒狀鋁可以被氯化。
可以優(yōu)選加入反應(yīng)器18中的另一個(gè)組分的實(shí)例為擦洗劑。擦洗劑的 作用是清潔反應(yīng)器壁并防止其結(jié)垢?？墒褂玫牟料磩┑膶?shí)例包括但不限 于沙子，經(jīng)造粒、干燥并燒結(jié)的二氧化鈦和水的混合物，壓制的二氧化 鈦，石鹽，熔融氧化鋁，二氧化鈦，鹽混合物等。
在反應(yīng)器18中形成的二氧化鈦顆粒和氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物通過與冷卻介質(zhì) (例如冷卻水)在管式熱交換器240中換熱而被冷卻至約704t:(1300。F)的溫 度。還可以將擦洗劑注入熱交換器240中，從換熱器的內(nèi)表面除去二氧化 鈦和其它材料的沉積物。熱交換器240中可以使用反應(yīng)器18中所使用的 同類擦洗劑。
流過熱交換器240后，顆粒狀固體二氧化鈦與氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物及任何擦 洗劑在分離裝置250中分離。根據(jù)本發(fā)明方法制造的二氧化鈦非常適合用作顏料。 實(shí)施例
提供本預(yù)示的實(shí)施例以進(jìn)一步說明本發(fā)明。
實(shí)施本發(fā)明用于生產(chǎn)二氧化鈦的方法，該方法如以上所述及圖10和 11中所說明。在所述方法中使用本發(fā)明的化學(xué)反應(yīng)器18。預(yù)熱的氧氣物料
120和預(yù)熱的四氯化鈦氣體物料122加入反應(yīng)器18的反應(yīng)器管道16的第 一反應(yīng)區(qū)136，其方式應(yīng)能使物料作為組合反應(yīng)物料12沿其縱軸20流動(dòng) 通過反應(yīng)器管道16?；旌戏磻?yīng)物料12通過反應(yīng)器管道16的流速為2.5千 克/秒?；旌戏磻?yīng)物料12的溫度為1300度開氏溫度。反應(yīng)器管道16的直 徑為125 cm(7英寸)。
然后通過注射器組件10將輔助的氧加入第二反應(yīng)區(qū)220中。注射器 組件10包括環(huán)繞注射器管道壁38的剖面周邊等間隔排列的八個(gè)口 42，其 中每個(gè)口的直徑都是1.58cm(0.622英寸)。輔助的氧旋轉(zhuǎn)通過外室32并且 通過口 42以0.189千克/秒的速度橫向注入反應(yīng)物料12中。輔助氧的溫度 為300度開氏溫度。輔助氧在注射過程中穿過注射器組件10的壓降為表 壓30kPa (4.4 psig)。
輔助的氧通過口 42橫向注入反應(yīng)物料12中的速度足以使輔助氧明顯 穿透反應(yīng)物料12的外邊界層110。輔助氧通過口 42橫向注入反應(yīng)物料12 中的速度還足以使對(duì)應(yīng)于所得反應(yīng)物料的納塔莉數(shù)為0.3。對(duì)應(yīng)于得到反 應(yīng)物料12的納塔莉數(shù)在反應(yīng)物料中的一個(gè)點(diǎn)("所討論的點(diǎn)")上確定，所述 點(diǎn)位于離輔助氧通過注射器組件10向物料中注射的點(diǎn)下游三個(gè)管徑處。 納塔莉數(shù)(NjO根據(jù)以下給出的公式確定。
其中
其中
Cavg = 0.07，輔助的氧在所討論點(diǎn)的平均濃度，假定輔助的氧氣與所得 組分物料12完全混合；C,為0~1，輔助組分在跨截面間隔開的大約IOOO個(gè)位置上使用計(jì)算 流體力學(xué)確定的實(shí)際濃度；并且
A-38.5平方英寸，為所討論點(diǎn)上的反應(yīng)器管道16的截面積。
權(quán)利要求
1.一種注射器組件，用于沿反應(yīng)器管道的縱軸將輔助組分注入流經(jīng)反應(yīng)器管道的管道開口的組分物料中，所述組件可以連接在反應(yīng)器管道第一部分的下游末端與反應(yīng)器管道第二部分的上游末端之間，連接的方式能夠使反應(yīng)器管道的第一部分和第二部分流體連接在一起，所述組件包括注射器管道，其具有上游末端、下游末端和設(shè)置在所述上游末端和下游末端之間且限定注射器管道的開口的注射器管道壁，所述開口可以被定位成與反應(yīng)器管道的第一部分和第二部分的管道開口流體連通，所述注射器管道壁包括至少一個(gè)通過管道壁延伸的口，用于將輔助組分橫向注入反應(yīng)器管道中的組分物料中；以及外室，所述外室圍繞所述注射器管道壁的外側(cè)沿其剖面周邊延伸，并與所述口流體連通，所述外室包括用于接收來自輔助組分源的輔助組分的入口。
2. 權(quán)利要求1的注射器組件，其中所述注射器管道壁包括多個(gè)通過管道壁延伸的口，用于將輔助組分橫向注入反應(yīng)器管道中的組分物料中，并且所述外室與所述口的每一個(gè)流體連通。
3. 權(quán)利要求2的注射器組件，其中所述口環(huán)繞注射器管道壁的剖面周邊間隔排列。
4. 權(quán)利要求1的注射器組件，其中所述組件還包括設(shè)置在所述注射器管道與所述外室之間的隔板，所述隔板包括設(shè)置在所述口與所述外室之間的通道，并且將所述口與所述外室流體連接一起。 '
5. 權(quán)利要求2的注射器組件，其中所述組件還包括設(shè)置在所述注射器管道與所述外室之間的隔板，所述隔板包括設(shè)置在所述口的每一個(gè)與所述外室之間的通道，每個(gè)所述通道將相應(yīng)的所述口與所述外室流體連接一起。
6. —種化學(xué)反應(yīng)器，其包括用于在流動(dòng)途徑中引導(dǎo)組分物料的反應(yīng)器管道，所述流動(dòng)途徑至少與反應(yīng)器管道的縱軸大致平行，所述反應(yīng)器管道包括第一部分和第二部分，第一部分和第二部分的每一個(gè)都有上游末端、下游末端、和設(shè)置存上游末端和下游末端之間的限定反應(yīng)器管道開口的反應(yīng)器管道壁；以及注射器組件，用于將輔助組分注入組分物料中，所述組件設(shè)置在所述反應(yīng)器管道的所述第一部分的所述下游末端與所述反應(yīng)器管道的所述第二部分的所述上游末端之間，并且將所述第一部分和第二部分流體連接在一起，所述組件包括-注射器管道，所述注射器管道具有上游末端、下游末端和設(shè)置在所述上游末端與所述下游末端之間且限定注射器管道開口的注射器管道壁，所述注射器管道開口與所述反應(yīng)器管道的所述第一和第二部分的所述管道開口對(duì)準(zhǔn)，并與其保持流體連通，所述注射器管道壁包括至少一個(gè)通過管道壁延伸的口，用于將輔助組分橫向注入組分物料中；以及外室，所述外室圍繞所述注射器管道壁的外側(cè)沿其剖面周邊延仲，并與所述口流體連通，所述外室包括用于接收來自輔助組分源的輔助組分的入口。
7. 權(quán)利要求6的反應(yīng)器，其中所述注射器管道壁包括多個(gè)通過管道壁延伸的口，并且所述外室與所述口的每一個(gè)流體連通。
8. 權(quán)利要求7的反應(yīng)器，其中所述口環(huán)繞所述注射器管道壁的剖面周邊間隔排列。
9. 權(quán)利要求6的反應(yīng)器，其中所述注射器組件還包括設(shè)置在所述注射器管道與所述外室之間的隔板，所述隔板包括設(shè)置在所述口與所述外室之間的通道，并且將所述口與所述外室流體連接一起。
10. 權(quán)利要求7的反應(yīng)器，其中所述注射器組件還包括設(shè)置在所述注射器管道與所述外室之間的隔板，所述隔板包括設(shè)置在所述口的每一個(gè)與所述外室之間的通道，每個(gè)所述通道將所述相應(yīng)的口與所述外室流體連接一起。 '
11. 權(quán)利要求10的反應(yīng)器，其中所述外室是環(huán)繞所述注射器管道壁的外側(cè)沿其剖面周邊延伸、并且環(huán)繞所述隔板在與所述反應(yīng)器管道的縱軸至少大致垂直的方向延伸的管道。
12. 權(quán)利要求11的反應(yīng)器，其中所述反應(yīng)器管道包括其所述第一和第二部分，并且所述注射器管道在至少大致直的通道中一起軸向?qū)?zhǔn)。
13. —種化學(xué)方法，其包括將一種或多種組分加入反應(yīng)器管道中，加入的方式使得該一種或多種作為組分物料沿反應(yīng)器管道的縱軸流動(dòng)通過反應(yīng)器管道；以及通過環(huán)繞所述反應(yīng)器管道的剖面周邊間隔排列的多個(gè)口，將輔助組分橫向注入所述組分物料中，所述輔助組分被注射通過所述口的速度足以使所述輔助組分明顯穿透所述組分物料的外邊界層。
14. 權(quán)利要求13的方法，其中輔助組分通過所述口被注入所述組分物料中的速度足以使對(duì)應(yīng)于所得組分物料的納塔莉數(shù)為零(0) 0.5。
15. 權(quán)利要求13的方法，其中輔助組分通過所述口被注入所述組分物料中的速度足以使對(duì)應(yīng)于所得組分物料的納塔莉數(shù)為0.3或更小。
16. 權(quán)利要求13的方法，其中所述輔助組分被從外室引導(dǎo)到所述反應(yīng)器管道中的所述口，所述外室為環(huán)繞所述反應(yīng)器管道的外側(cè)沿其剖而周邊延伸的管道，延伸方向與所述反應(yīng)器管道的縱軸至少大致垂直。
17. 權(quán)利要求16的工藝，其還包括使所述輔助組分沿所述縱軸旋轉(zhuǎn)通過外室的步驟。
18. —種用于制備二氧化鈦的方法，其包括將氣態(tài)鹵化鈦和氧加入反應(yīng)器的反應(yīng)器管道的第一反應(yīng)區(qū)中，加入的方式能夠使鹵化鈦和氧作為反應(yīng)物料沿反應(yīng)器管道的縱軸通過反應(yīng)器管道；將選自氣態(tài)鹵化鈦、氧及其混合物的輔助組分引入到所述第一反應(yīng)區(qū)下游的所述反應(yīng)器管道中的第二反應(yīng)區(qū)中，將所述輔助組分以足以使所述輔助組分明顯穿透所述反應(yīng)物料外邊界層的速度、從環(huán)繞所述反應(yīng)器管道剖面周邊間隔排列的多個(gè)口橫向注入所述反應(yīng)物料中；使鹵化鈦和氧在所述反應(yīng)器管道的所述第一和/或第二反應(yīng)區(qū)以氣相反應(yīng)，形成二氧化鈦顆粒和氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物；以及將所述二氧化鈦顆粒與所述氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物分離。
全文摘要
用于將輔助組分沿反應(yīng)器管道的縱軸注入流過反應(yīng)器管道的組分物料中的注射器組件。還提供了化學(xué)反應(yīng)器和化學(xué)方法，所述化學(xué)反應(yīng)器包括用于將輔助組分注入運(yùn)動(dòng)的組分物料中的注射器組件。在一個(gè)實(shí)施方案中，該化學(xué)方法為用于生產(chǎn)二氧化鈦的方法。
文檔編號(hào)B01L99/00GK101674882SQ200880014665
公開日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2008年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月3日
發(fā)明者C·A·納塔利, H·E·弗林, R·O·馬丁 申請(qǐng)人:特羅諾克斯有限公司