氯化炉中部排熔盐装置及具有所述装置的氯化炉的制作方法

本发明属于氯化炉装置领域，具体涉及一种氯化炉中部排熔盐装置及具有所述装置的氯化炉。

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，其中，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，熔盐氯化是将钛料、石油焦悬浮在熔盐主要由nacl、mgcl2、cacl2、fecl2、mncl2组成的介质中与氯气反应制取ticl4的方法。

在氯化炉内，氯气以较高流速通入熔盐，钛渣、石油焦与氯气发生反应，一部分反应得到ticl4、sicl4、alcl3、fecl3、co2等低沸点氯化物和气体，之后该部分溢出熔盐，从炉顶排出进入后续收尘和淋洗系统；另一部分反应得到mgcl2、cacl2、fecl2、mncl2、sio2等高沸点氯化物和难以反应的氧化物杂质，该部分则存留在熔盐中，且需从氯化炉中定时排出，以保持物料在熔盐中反应的稳定性。为方便执行排熔盐操作，氯化炉内的熔盐宜从中部排出，但现有氯化炉中部排熔盐装置结构单一，仅使用碳钢排盐管与炉身连通，碳钢排盐管作为排盐通道进行排盐，无法有效控制熔盐流速，熔盐会高速流出或喷溅，存在一定的安全隐患。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：解决了氯化炉中部排熔盐装置对熔盐流速不易控制的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：氯化炉中部排熔盐装置包括第一排盐部、第二排盐部和排盐缓冲箱，所述第一排盐部设置有第一基准面和第二基准面，所述第一基准面设置在第一排盐部的底端，所述第二基准面设置在第一排盐部的顶端，所述第一基准面和第二基准面平行设置；所述第一排盐部的内部贯通开设有第一排盐通道，所述第二排盐部的内部贯通开设有第二排盐通道，第一排盐通道的一端用于与氯化炉连通，第一排盐通道的另一端与第二排盐通道的一端连通，第二排盐通道的轴线与第一基准面倾斜设置，在第二排盐通道中，远离与第一排盐通道连通的一端为安装端，排盐缓冲箱的内部开设有排盐缓冲腔，排盐缓冲腔的一端与安装端连通。

进一步地，还包括堵头和操作杆，所述堵头的一端嵌合在安装端内，堵头的另一端连接有操作杆，所述排盐缓冲箱开设有可开合的操作孔，操作杆的位置与操作孔的位置对应。

进一步地，还包括堵头安装部，所述第二排盐部设置有凹槽，所述堵头安装部卡合连接在凹槽内，堵头安装部的内部开设有排盐通孔，排盐通孔的一端与安装端连通，排盐通孔的另一端与堵头的位置对应，所述堵头嵌合在排盐通孔内。

进一步地，所述凹槽为圆台形。

进一步地，还包括排放管和熔盐收集转运罐，所述熔盐收集转运罐开设有敞口，所述排放管的一端与排盐缓冲箱的排盐缓冲腔连通，排放管的另一端与熔盐收集转运罐的敞口位置对应。

进一步地，第一排盐通道的轴线水平，第二排盐通道的轴线与第一基准面的夹角为50～80°。

进一步地，所述第一排盐部的截面为倒直角梯形结构，倒直角梯形的下底位于第一基准面上，倒直角梯形的上底位于第二基准面上。

进一步地，所述第一排盐通道为梯形槽，梯形槽的一端用于与氯化炉连通，梯形槽的另一端与第二排盐通道连通。

本发明中的氯化炉中部排熔盐装置，通过引入第一排盐部、第二排盐部和排盐缓冲箱来对熔盐流速进行控制。当氯化炉内的熔盐积累到一定量时，炉内的熔盐液位高于安装端的高度，在炉内熔盐静压力的作用下，熔盐通过第一排盐通道和第二排盐通道排出，直至流入熔盐缓冲箱；当氯化炉内的熔盐液位逐渐下降，当炉内的熔盐液位低于安装端的高度时，熔盐停止流动。本氯化炉中部排熔盐装置能够周期循环排盐，避免了熔盐会高速流出或喷溅，消除了生产中的安全隐患。

此外，本发明另外还提出一种具有上述氯化炉中部排熔盐装置的氯化炉，本氯化炉包括炉身，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，在炉身内设置有反应腔，所述炉身开设有与氯化炉中部排熔盐装置匹配的凹腔，凹腔与反应腔连通，所述氯化炉中部排熔盐装置砌筑在凹腔内，其中，下部的锥形台段和位于上部的圆柱形段的连接处为第三基准面，所述第一基准面与第三基准面平齐砌筑，所述第一排盐通道与位于上部的圆柱形段的位置连通。

进一步地，所述氯化炉还包括炉底，炉底的顶面与锥形台段的底面相连接，第一排盐通道与第二排盐通道连通的位置为基准部，所述基准部距离炉底顶面的垂直高度为3800～4000mm，第二排盐通道的安装端距离基准部的垂直高度为800～1000mm。

本发明中的氯化炉，通过开设有与氯化炉中部排熔盐装置匹配的凹腔，将氯化炉中部排熔盐装置砌筑在氯化炉上，结构稳定，方便生产加工的选取。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本氯化炉中部排熔盐装置结构示意图；

图3为堵头安装部的一种具体结构示意图；

图4为堵头与本氯化炉中部排熔盐装置的装配结构示意图；

图5为未砌筑氯化炉中部排熔盐装置时本氯化炉的结构示意图；

图6为第一排盐通道、第二排盐通道的垂直高度示意图；

附图标记说明：

11、第一排盐部；110、第一排盐通道；12、第二排盐部；120、第二排盐通道；13、安装端；3、排盐缓冲箱；31、操作孔；4、堵头；5、操作杆；6、堵头安装部；61、排盐通孔；7、排放管；8、熔盐收集转运罐；81、敞口；9、炉身；91、锥形台段；92、圆柱形段；93、凹腔；94、炉底。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

如图1和图2所示，氯化炉中部排熔盐装置包括第一排盐部11、第二排盐部12和排盐缓冲箱3，所述第一排盐部11设置有第一基准面和第二基准面，所述第一基准面设置在第一排盐部11的底端，所述第二基准面设置在第一排盐部11的顶端，所述第一基准面和第二基准面平行设置；所述第一排盐部11的内部贯通开设有第一排盐通道110，所述第二排盐部12的内部贯通开设有第二排盐通道120，第一排盐通道110的一端用于与氯化炉连通，第一排盐通道110的另一端与第二排盐通道120的一端连通，第二排盐通道120的轴线与第一基准面倾斜设置，在第二排盐通道120中，远离与第一排盐通道110连通的一端为安装端13，排盐缓冲箱3的内部开设有排盐缓冲腔，排盐缓冲腔的一端与安装端13连通。

本氯化炉中部排熔盐装置的工作过程为：当氯化炉内的熔盐积累到一定量时，炉内的熔盐液位高于安装端13的高度，在炉内熔盐静压力的作用下，熔盐通过第一排盐通道110和第二排盐通道120排出，直至流入排盐缓冲箱3；当氯化炉内的熔盐液位逐渐下降，当炉内的熔盐液位低于安装端13的高度时，熔盐停止流动。本氯化炉中部排熔盐装置能够周期循环排盐，避免了熔盐会高速流出或喷溅，消除了生产中的安全隐患。

上述第一排盐部11和第二排盐部12可以通过砌筑的方式一体连接，第一排盐部11和第二排盐部12的材质应能够经受高温熔盐的冲刷和氯气的腐蚀，可选用氟金云母、石墨等材质，具体设置为氟金云母。所述第一排盐部11设置有第一基准面和第二基准面，所述第一基准面设置在第一排盐部11的底端，所述第二基准面设置在第一排盐部11的顶端，所述第一基准面和第二基准面平行设置。第二排盐通道120的轴线与第一基准面倾斜的角度应根据所需排熔盐量进行匹配设计。为方便加工及进行后续操作，所述第一基准面可水平设置。

第一排盐通道110的排盐行程、第二排盐通道120的排盐行程及排盐缓冲箱3的容量，应根据炉型结构、氯气压力和所排放熔盐的量进行适配设计。

为加强本氯化炉中部排熔盐装置对熔盐流速的控制，加强本装置的可操作性能，引入堵头4和操作杆5，所述堵头4的一端嵌合在安装端13内，堵头4的另一端连接有操作杆5，所述排盐缓冲箱3开设有可开合的操作孔31，操作杆5的位置与操作孔31的位置对应。堵头4的引入，避免了非排盐工况时第一排盐通道110和第二排盐通道120内的熔盐溢出。操作杆5的设定是为了方便对堵头4进行操作。其中，操作杆5还可以延伸出排盐缓冲箱3的外部，即操作杆5的一部分位于可开合的操作孔31的外部。

为加强对堵头4的安装稳定性，引入堵头安装部6，所述第二排盐部12设置有凹槽，所述堵头安装部6卡合连接在凹槽内，堵头安装部6的内部开设有排盐通孔61，排盐通孔61的一端与安装端13连通，排盐通孔61的另一端与堵头4的位置对应，所述堵头4嵌合在排盐通孔61内。进一步地为明确凹槽的具体结构，所述凹槽为圆台形。此外，如图3所示，堵头安装部6为多台阶的圆台形，此时凹槽应适配设置为多台阶的圆台形凹槽。

堵头安装部6的内部开设有排盐通孔61，为加强对熔盐流速的控制，所述排盐通孔61的内径r可设定为比第二排盐通道120的内径尺寸小10～20mm。

安装堵头安装部6时，先在其表面均匀涂抹上耐火泥，然后卡合砌筑于第二排盐部12的凹槽内，耐火泥保证了第二排盐部12与堵头安装部6的接触面的密封性，最后在堵头安装部6的表面与氯化炉耐火砖的接触部位用耐高温耐腐蚀特性的浇注料填充，从而将氯化炉内的腐蚀性气体和熔盐外溢的缝隙通道阻断。

堵头安装部6的端面可设置坡口，堵头4可选取圆锥形的外形结构，为了使堵头4锥形面更好地与堵头安装部6的坡口紧密结合，可以先在堵头4上缠绕石棉绳，然后在石棉绳上均匀涂抹粘稠度适中的耐火泥，最后将堵头4嵌合在排盐通孔61内。

堵头安装部6频繁与堵头4接触，堵头安装部6上的坡口容易损坏，导致堵头4密封失效，此时需定期更换堵头安装部6。为了保持氯化炉生产的连续性，第一排盐部11、第二排盐部12和堵头安装部6一体砌筑，且第一排盐部11、第二排盐部12和堵头安装部6可以一体砌筑为多套组合装置，在生产中，当更换其中一套后，便可使用另外一套进行排盐操作，继而保证了生产的连续性。

为加强本装置对排盐的收集及转运操作，引入排放管7和熔盐收集转运罐8，所述熔盐收集转运罐8开设有敞口81，所述排放管7的一端与排盐缓冲箱3的排盐缓冲腔连通，排放管7的另一端与熔盐收集转运罐8的敞口81位置对应。

为明确第一排盐通道110和第二排盐通道120的具体设定，第一排盐通道110的轴线水平，第二排盐通道120的轴线与第一基准面的夹角为50～80°。当第二排盐通道120的轴线与第一基准面的夹角过大时，即夹角大于80°时，排出的熔盐中会夹带未反应的氯气(氯气从炉底通入)，造成物耗上升和环保控制难度增大；当第二排盐通道120的轴线与第一基准面的夹角过小时，即夹角小于50°时，排出的熔盐中会夹带未反应的固体原料(固体原料从熔盐液面上方加入)，也会造成物耗上升。

为明确第一排盐部11的具体结构，所述第一排盐部11的截面为倒直角梯形结构，倒直角梯形的下底位于第一基准面上，倒直角梯形的上底位于第二基准面上。

为明确第一排盐通道110的具体结构，所述第一排盐通道110为梯形槽，梯形槽的一端用于与氯化炉连通，梯形槽的另一端与第二排盐通道120连通。第二排盐通道120可采用圆孔通道。圆孔通道的内径r、梯形槽的高度l应根据单次排盐量和排盐时间进行匹配设定，如圆孔通道内径r设定为80～150mm，梯形槽的内空高度l设定为400～600mm。

本发明另外还提出一种具有上述氯化炉中部排熔盐装置的氯化炉，本氯化炉包括炉身9，所述炉身9包括位于下部的锥形台段91和位于上部的圆柱形段92，在炉身9内设置有反应腔，所述炉身9开设有与上述氯化炉中部排熔盐装置匹配的凹腔93，凹腔93与反应腔连通，所述氯化炉中部排熔盐装置砌筑在凹腔93内，其中，下部的锥形台段91和位于上部的圆柱形段92的连接处为第三基准面，所述第一基准面与第三基准面平齐砌筑，所述第一排盐通道110与位于上部的圆柱形段92的位置连通。

炉身9下部的锥形台段91是氯化炉的承力部，第一基准面与第三基准面平齐砌筑，是为降低本氯化炉中部排熔盐装置对下部的锥形台段91的结构影响；第一排盐通道110与位于上部的圆柱形段92的位置连通，是为保证排盐操作在上部的圆柱形段92进行。

为解决氯化炉排熔盐的准确性和合理性的问题，尽可能多地将反应产生的杂质排除，同时减少熔盐中夹带未反应的氯气、钛渣、石油焦等。所述氯化炉还包括炉底94，炉底94的顶面与锥形台段91的底面相连接，第一排盐通道110与第二排盐通道120连通的位置为基准部，所述基准部距离炉底94顶面的垂直高度为3800～4000mm，第二排盐通道120的安装端距离基准部的垂直高度为800～1000mm。

如图6所示，基准部距离炉底94顶面的垂直高度h1为3800～4000mm，此高度设置可确保排出的熔盐中极少夹带氯气，排出的熔盐成分能更准确地代表炉内反应结束时的物料状况；第二排盐通道120的安装端距离基准部的垂直高度h2为800～1000mm，此高度设置可避免排出的熔盐中夹带刚加入的钛渣、石油焦、氯化钠等物料。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明的作其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可以利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术方案的实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。