多级快速氯化炉的制作方法

本实用新型属于化工生产设备领域，特别是一种多级快速氯化炉。

背景技术：

钛工业中一个极为重要的环节是氯化富钛原料生产TiCl4, TiCl4是钛工业中的最重要的中间产品，是氯化法生产钛白粉，水热法生产纳米钛酸钡的重要中间产品。TiCl4可通过沸腾氯化获得，沸腾氯化也称流态化氯化，是以氯气为流体和氯化剂，将高钛渣和石油焦的混合料在沸腾炉内处于悬浮状态下，在高温下进行氯化反应制取四氯化钛的过程。

沸腾氯化是现行生产的主要工艺，中国、美国、日本采用，在当前的生产中，根据流态化氯化炉底部有无筛板，又分为有筛板流态化氯化和无筛板流态化氯化两种工艺方法。目前国内生产厂家较少采用筛板氯化炉，主要是经常发生筛板堵塞现象。

专利号为201510534669.3的中国专利公开了一种沸腾氯化炉,该炉可以使粉状原料在炉内与氯气沸腾氯化，且有很好的抗粘结性能，避免原料颗粒粘结现象，但此沸腾氯化炉采用较低的氯化温度和较低的气速，粉状原料与氯气在炉内没有很好的湍流悬浮效果，氯化反应生成的残渣和高沸点的氯化物都落到筛板上，容易造成筛板堵塞。炉子在生产期间排渣次数多，而且排渣时需要停止通入氯气、混合料，从而降低单炉产能，且不能再次利用反应过的残渣。

技术实现要素：

本实用新型所解决的技术问题在于提供一种快速、连续、高效的多级快速氯化炉。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：一种多级快速氯化炉，多级快速氯化炉从上至下依次由快速床、复合湍流床、快速反应及回收床三段串联组成，所述快速床、复合湍流床、快速反应及回收床均为圆筒形，复合湍流床内径大于快速床内径，复合湍流床内径大于快速反应及回收床内径，快速床上端设有反应混合物排出口，快速床下端与复合湍流床上端连通，复合湍流床下端与快速反应及回收床上端连通，快速反应及回收床上端侧壁设有粉状混合物进料口，位于粉状混合物进料口下方的快速反应及回收床内设有气体分布器，气体分布器与氯化炉氯气管道连通，位于气体分布器下方的快速反应及回收床内设有高钛渣氯化反应器；

所述高钛渣氯化反应器包括碟形分布器、漏斗形气罩、传动转轴、变速器、驱动电机、漏斗形收集器、隔热底板，所述碟形分布器由两个圆锥体组成，两个圆锥体底部直径相同，两个圆锥体底部固定连接，碟形分布器底部与传动转轴一端固定连接，隔热底板与快速反应及回收床的内壁固定连接，传动转轴与隔热底板转动连接，驱动电机固定于快速反应及回收床上，驱动电机通过变速器与传动转轴另一端连接，漏斗形气罩置于碟形分布器上方，漏斗形气罩边缘与快速反应及回收床的内壁固定密封连接，漏斗形气罩与碟形分布器的锥面留有间隙，漏斗形收集器边缘与快速反应及回收床的内壁固定密封连接，其中漏斗形气罩的进料口与漏斗形收集器的出料口连通，所述隔热底板设有废料出口和氯气进气孔，氯气进气孔与高钛渣氯化反应器氯气管道连通。

优选地，所述隔热底板设为一圈凹槽，凹槽横切剖面为V形，凹槽内设有废料出口。

优选地，所述多级快速氯化炉的炉体从外向内依次由钢制铁桶、保温层、耐火材料层组成。

优选地，所述快速床、复合湍流床、快速反应及回收床内均设有若干K型电热偶和取压管。

优选地，所述复合湍流床与快速反应及回收床之间设有分布板。

优选地，所述分布板为双面波浪形的多个大孔分布板。

本实用新型与现有技术相比，其显著优点：

（1）本实用新型多级快速氯化炉为解决固相在流化床反应区的停留时间，大幅提高装置产能，采用半稀相的湍流床代替一般的循环管，实现气固并流向上的新型快速流化床。

（2）本实用新型多级快速氯化炉为三段炉体组成，从而使炉内的混合物产生活塞式或近似活塞式的流动，两相之间的反应推动力和接触效率都有明显的改善，提高氯化反应效率。

（3）本实用新型多级快速氯化炉具有一定的抗粘结性能，如果CaCl2 和MgCl2 等导致原料颗粒的粘结的物质存在粘结现象，则通过多级快速流化床顶部的反应混合物排出口进入收尘系统中的物质应该不存在CaCl2 和MgCl2，即收尘渣中不会有导致粘结的CaCl2、MgCl2 等氯化物存在。

（4）本实用新型带有回收装置的多级氯化炉的分布板为双面波浪形的多个大孔分布板，波浪形的表面和大孔洞在生产中即保证物料顺利通过，又避免分布板面出现粘结堵塞。

（5）本实用新型的高钛渣氯化反应器能够将多级快速氯化炉中部分没有反应的粉状混合物或没有沸腾起来的粉状混合物再次氯化反应，提高原料利用率，节省成本。

（6）本实用新型的高钛渣氯化反应器的漏斗形气罩与碟形分布器的锥面留有间隙，形成狭窄的氯气通道，使高钛渣与石油焦粉状混合物与氯气充分接触，提高氯化反应效率。

（7）本实用新型的高钛渣氯化反应器为了有充足的时间供粉状混合物与氯气氯化反应，碟形分布器的锥面坡度倾斜角不能太大，坡面倾斜角太小又会导致粉状混合物在锥面堆积产生堵塞，因此碟形分布器在驱动电机下以一定速度旋转，可以有效防止粉状混合物在碟形分布器的锥面堆积，消除堵塞。

（8）本实用新型的高钛渣氯化反应器的隔热底板设为一圈凹槽，凹槽更容易收集氯化反应后固定反应物，使其从废料出口排出。

下面结合附图对本实用新型多级快速氯化炉作进一步详细描述。

附图说明

图1为实用新型多级快速氯化炉的结构示意图。

图2为本实用新型的高钛渣氯化反应器结构示意图。

图3为本实用新型的高钛渣氯化反应器的俯视结构示意图。

具体实施方式

如图1所示：一种多级快速氯化炉，多级快速氯化炉从上至下依次由快速床1、复合湍流床2、快速反应及回收床3三段串联组成，所述快速床1、复合湍流床2、快速反应及回收床3均为圆筒形，复合湍流床2内径大于快速床1内径，复合湍流床2内径大于快速反应及回收床3内径，快速床1上端设有反应混合物排出口11，快速床1下端与复合湍流床2上端连通，复合湍流床2下端与快速反应及回收床3上端连通，快速反应及回收床3上端侧壁设有粉状混合物进料口4，位于粉状混合物进料口4下方的快速反应及回收床3内设有气体分布器5，气体分布器5与氯化炉氯气管道6连通，位于气体分布器5下方的快速反应及回收床3内设有高钛渣氯化反应器7；

如图2-图3所示：高钛渣氯化反应器7包括碟形分布器71、漏斗形气罩72、传动转轴73、变速器74、驱动电机75、漏斗形收集器76、隔热底板77，所述碟形分布器71由两个圆锥体组成，两个圆锥体底部直径相同，两个圆锥体底部固定连接，碟形分布器71底部与传动转轴73一端固定连接，隔热底板77与快速反应及回收床3的内壁固定连接，传动转轴73与隔热底板77转动连接，驱动电机75固定于快速反应及回收床3上，驱动电机75通过变速器74与传动转轴73另一端连接，漏斗形气罩72置于碟形分布器71上方，漏斗形气罩72边缘与快速反应及回收床3的内壁固定密封连接，漏斗形气罩72与碟形分布器71的锥面留有间隙，漏斗形收集器76边缘与快速反应及回收床3的内壁固定密封连接，其中漏斗形气罩72的进料口与漏斗形收集器76的出料口连通，所述隔热底板77设有废料出口81和氯气进气孔82，氯气进气孔82与高钛渣氯化反应器氯气管道83连通。

隔热底板77设为一圈凹槽，凹槽横切剖面为V形，凹槽内设有废料出口81，便于炉渣收集排出。

多级快速氯化炉的炉体从外向内依次由钢制铁桶、保温层、耐火材料层组成。

快速床1、复合湍流床2、快速反应及回收床3内均设有若干K型电热偶和取压管，可实时监测炉内温度和压力，以便做出相应调整。

复合湍流床2与快速反应及回收床3之间设有分布板，有效提高炉内气动效果。

分布板为双面波浪形的多个大孔分布板，在生产中保证物料顺利通过，并获得均匀、活跃的复合湍流床2且要避免分布板面出现粘结核心。

本实用新型本实用新型的工作原理：

高钛渣氯化反应是放热反应，其所放出的热量是维持反应进行的主要供热源。高钛渣氯化反应应在900℃～1000℃的温度环境下，高钛渣（主要含有TiO2，Ti2O3，TiO，TiN，TiC，FeO，MnO2，MgO，CaO，SiO2，V2O5）与石油焦按一定的比例混合粉状物通过螺旋输送加料器加入快速反应及回收床3内；多级快速氯化炉底部的气体分布器5通入高压快速氯气；炉内反应温度是通过调节氯气气速和混合料加料速度等，工艺参数稳定维持在1000～1273 K，高钛渣与氯气在多级快速氯化炉的三段式炉体内产生活塞式或近似活塞式的流动，提高反应推力和接触效率，提高效率氯化反应。多级快速氯化炉运行一段时间后需从隔热底板77的废料出口81期排出炉渣，反应混合物排出口11排出物为气体产物和气体夹带的粉尘。

氯气与混合粉状物产生如下反应：

主反应：

TiO2＋2C＋2Cl2＝TiCl4＋2CO＋Q TiO2＋C＋2Cl2＝TiCl4＋CO2＋Q

副反应：

Fe2O3＋3C＋3Cl2＝2FeCl3＋3CO 2Fe2O3＋3C＋6Cl2＝4FeCl3＋3CO2

CaO＋C＋Cl2＝CaCl2＋CO 2CaO＋C＋2Cl2＝2CaCl2＋CO2

MgO＋C＋Cl2＝MgCl2＋CO 2MgO＋C＋2Cl2＝2MgCl2＋CO2

Al2O3＋3C＋3Cl2＝2AlCl3＋3CO 2Al2O3＋3C＋6Cl2＝4AlCl3＋3CO2

MnO＋C＋Cl2＝MnCl2＋CO 2MnO＋C＋2Cl2＝2MnCl2＋CO2

SiO2＋2C＋2Cl2＝SiCl4＋2CO SiO2＋C＋2Cl2＝SiCl4＋CO2

V2O5＋3C＋3Cl2＝2VOCl3＋3CO 2V2O5＋3C＋6Cl2＝4VOCl3＋3CO2

CH4＋2Cl2＝4HCl＋C 2H2O＋2Cl2＝4HCl＋O2

多级快速氯化炉中部分没有反应的粉状混合物或没有沸腾起来的粉状混合物落入钛渣氯化反应器7的碟形分布器71上与氯气产生氯化反应；碟形分布器7在驱动电机75的驱动下以一定速度转动，防止混合粉状物堆积堵塞。