熔盐氯化炉的制作方法

本实用新型涉及钛冶金生产技术领域，尤其涉及一种钛冶金生产技术熔盐氯化炉。

背景技术：

工业上生产四氯化钛的工艺分为熔盐氯化和沸腾氯化，氯化是指在氯化炉内含钛物料在碳的作用下和氯气反应生成四氯化钛的过程，熔盐氯化法生产四氯化钛是将富钛料和石油焦悬浮在熔盐介质中与氯气反应制取四氯化钛的方法，其中熔盐主要由NaCl、MgCl2、CaCl2、FeCl2以及MnCl2组成。相比国外大型沸腾氯化炉，国内外的熔盐氯化炉生产效率相对较低，单炉四氯化钛日产量只能达到100～130t/d，不到沸腾氯化炉单炉产量的一半。假设要建设一个10万吨级的氯化钛白厂，用国内现有熔盐氯化炉需要6～10台相配套，这不但给生产和管理带来很大的麻烦，而且与大规模的工业生产极不相适应。

通过对现有熔盐氯化反应炉中钛渣加碳氯化过程建立系统的多场耦合数学模型并进行数值仿真模拟，以获得反应器中速度、压力等多方面信息。经过模拟可知：在现有的熔盐氯化炉结构的基础上，如果继续提升负荷，随着炉内气流量、气流速度增加，炉内中上部氯气分布出现左右不均匀现象，当达到140t/d负荷时，炉内熔盐搅动明显加剧，出现明显的熔池上涨现象，易发生喷盐，使炉子无法正常运转。

为降低大型氯化钛白或海绵钛厂的建设投资和方便生产组织，有必要提高单台熔盐氯化炉的生产能力。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题是提供一种能有提高单台熔盐氯化炉的生产能力的熔盐氯化炉，实现单台熔盐氯化炉的生产能力达到180t/d。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：熔盐氯化炉，包括炉底、炉身和炉顶，在炉身内设置有反应腔，所述炉身包括位于下部的锥形台段和位于上部的圆柱形段；并且锥形台段的上端为与圆柱形段的下端连接的大口径端，锥形台段的下端为与炉底连接的小口径端，圆柱形段的上端与炉顶连接；锥形台段对应的夹角θ为30～40°；在锥形台段的底部设置有通氯气喷嘴；在锥形台段的底部设置有底部排盐通道，在底部排盐通道内设置有能够拆卸的堵头；在锥形台段的中部插入有电极；在圆柱形段的底部设置有上部排盐通道，在上部排盐通道内设置有能够拆卸的堵头，上部排盐通道向下倾斜地穿入到炉身的圆柱形段内；在圆柱形段的中部设置有加料口；在圆柱形段的上部或者在炉顶设置有烟气出口通道；锥形台段的小口径端对应的内径为1300～1800mm；锥形台段的大口径端对应的内径为3800～4000mm；圆柱形段的内径与锥形台段的大口径端对应的内径一致；圆柱形段高度与其内径比为1.2～1.5。

进一步的是：所述通氯气喷嘴设置有多根，多根通氯气喷嘴沿锥形台段的周向均匀分布。

进一步的是：所述通氯气喷嘴呈向下倾斜地穿入至炉身的锥形台段内。

进一步的是：所述炉顶呈穹顶状。

进一步的是：上部排盐通道的入口距离炉底的高度H1为3500～4000mm，上部排盐通道的出口距离炉底的高度H2为4200～5000mm。

进一步的是：加料口距离上部排盐通道的出口的高度H3为1600～1800mm。

进一步的是：所述电极有三根，三根电极沿锥形台段的周向均匀地水平分布。

进一步的是：通氯气喷嘴的内径为65～70mm。

本实用新型的有益效果是：本实用新型所述的熔盐氯化炉，通过合理设置锥形台段的结构尺寸，增大圆柱形段内径，进而有效提高反应腔内部体积，同时通过相应的尺寸设计能够有效地提高炉内反应均匀性，使得在相对较高容量的反应物情况下也能充分均匀地进行反应。本实用新型所述的熔盐氯化炉，即使在采用与传统熔盐氯化炉相同的炉底尺寸的情况下，通过锥形台段的扩大作用能有效地提高氯化炉产量，实现单炉四氯化钛日产量可达180t/d，因此在建设大型海绵钛或氯化钛白厂可减少熔盐氯化炉配套建设的台数，降低投资，也方便生产组织管理，有利于降低四氯化钛生产成本，提高市场竞争力。

附图说明

图1为本实用新型所述的熔盐氯化炉的示意图；

图中标记为：炉底1、炉顶4、锥形台段2、圆柱形段3、通氯气喷嘴22、底部排盐通道21、电极23、上部排盐通道31、加料口32、烟气出口通道41。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1中所示，本实用新型所述的熔盐氯化炉，包括炉底1、炉身和炉顶4，在炉身内设置有反应腔，所述炉身包括位于下部的锥形台段2和位于上部的圆柱形段3；并且锥形台段2的上端为与圆柱形段3的下端连接的大口径端，锥形台段2的下端为与炉底1连接的小口径端，圆柱形段3的上端与炉顶4连接；锥形台段2对应的夹角θ为30～40°；在锥形台段2的底部设置有通氯气喷嘴22；在锥形台段2的底部设置有底部排盐通道21，在底部排盐通道21内设置有能够拆卸的堵头；在锥形台段2的中部插入有电极23；在圆柱形段3的底部设置有上部排盐通道31，在上部排盐通道31内设置有能够拆卸的堵头，上部排盐通道31向下倾斜地穿入到炉身的圆柱形段3内；在圆柱形段3的中部设置有加料口32；在圆柱形段3的上部或者在炉顶4设置有烟气出口通道41；锥形台段2的小口径端对应的内径为1300～1800mm；锥形台段2的大口径端对应的内径为3800～4000mm；圆柱形段3的内径与锥形台段2的大口径端对应的内径一致；圆柱形段3高度与其内径比为1.2～1.5。

与传统的熔盐氯化炉相比，本实用新型中的熔盐氯化炉合理地设置锥形台段2的结构尺寸，通过锥形台段2的扩大作用，能够实现在不改变传统熔盐氯化炉的炉底尺寸的情况下，增大圆柱形段3的内径，进而实现了提高反应腔内部体积的效果；同时通过相应的尺寸设计能够有效地提高炉内反应均匀性，确保在达到180t/d产能的情况下，仍然能够正常运行。按圆柱形段3的单位截面面积生产率12～15t/m²计算，本实用新型所述的熔盐氯化炉单炉四氯化钛产能大致能够达到180t/d；并且本实用新型能够确保在180t/d的负荷时，炉内反应也能充分均匀，保障了熔盐氯化炉的正常生产运行，进而相对于传统的熔盐氯化炉而言能有效的提高单台熔盐氯化炉的产量。

更具体的，通氯气喷嘴22为用于向反应腔内通入氯气，并且氯气通常从反应腔的底部通入，因此本实用新型中优选设置所述通氯气喷嘴22呈向下倾斜地穿入至炉身的锥形台段2内；具体可参照附图中所示。

另外，为了提高通入氯气的均匀性，本实用新型中优选设置所述通氯气喷嘴22设置有多根，例如设置有4～5根；同时将多根通氯气喷嘴22沿锥形台段2的周向均匀分布；例如设置通氯气喷嘴22有4根，4根通氯气喷嘴22沿锥形台段2的周向以90°的夹角均匀分布。另外，对应通氯气喷嘴22的内径，需要根据所需通氯气的流量以及通氯气喷嘴22的数量进行合理设置，例如在上述设置有4根通氯气喷嘴22的情况下，本实用新型中进一步优选设置通氯气喷嘴22的内径为65～70mm，例如具体设置为68mm；其中，对于通氯气喷嘴22内的气流速度通常设置在25～30m/s范围内即可。

本实用新型中所示的炉顶4优选设置有呈穹顶状，如附图中所示。另外，炉顶4为与炉身的顶端连接，以将反应腔顶部密封；本实用新型中的烟气出口通道41可选择设置在炉身与炉顶4连接处附近的炉身上或者炉顶上；如附图中所示，为将烟气出口通道41设置于炉身上。

另外，参照附图中所示，本实用新型中进一步具体设置上部排盐通道31的入口距离炉底1的高度H1为3500～4000mm，例如具体设置为3800mm；上部排盐通道31的出口距离炉底1的高度H2为4200～5000mm，例如具体设置为4800mm。通过上述设置使得上部排盐通道31能够呈一定的倾斜角度以向下倾斜地穿入到炉身的圆柱形段3内，另外也使得上部排盐通道31更利于排出生产过程中产生的废熔盐。具体的，在实际生产过程中，需要定期打开上部排盐通道31内的堵头以排放反应腔内反应产生的废熔盐。

另外，参照附图中所示，本实用新型中进一步具体设置加料口32距离上部排盐通道31的出口的高度H3为1600～1800mm，例如具体设置为1700mm；以确保加料口32距上部排盐通道31的间距合适，确保加入后的物料在反应腔内充分接触反应，且不易被反应腔内沸腾的熔盐喷溅至加料口内造成加料中断，同时加入的物料不易被反应腔内出来的气流夹带出氯化炉而造成物耗增加。

另外，本实用新型中的底部排盐通道21主要用于熔盐氯化炉停炉大修时彻底排放炉内的熔盐，以方便快速检修。不失一般性，参照附图中所示，底部排盐通道21设置于反应腔的最低部，并且优选为水平设置即可。在需要停炉检修并彻底排放炉内的熔盐时，开启底部排盐通道21内的堵头，然后进行熔盐的排放。

本实用新型中的电极23为伸入到反应腔内进行电加热的结构；具体的，本实用新型中可设置所述电极23有三根，三根电极23沿锥形台段2的周向均匀地水平分布。当然，不失一般性，电极23的数量也可设置有更多的数量，例如设置有4～5根。