低温沸腾氯化炉和可控温的低温沸腾氯化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种低温沸腾氯化反应技术领域，更具体地讲，涉及一种低温沸腾氯化炉和可控温的低温沸腾氯化方法。
【背景技术】
[0002]攀西地区蕴藏着丰富的钒钛磁铁矿，其中含有铁、钒、钛等重要的战略资源，但是由于矿石的成分和嵌布复杂，在高炉炼铁时，钛大多进入攀钢特有的高钛型高炉渣(Ti02含量达为20?26% )中，为了回收含钛高炉渣中的钛资源，攀钢已开发出“高炉渣高温碳化-低温选择氯化制取TiCl4”的工艺，其是在电炉中用碳质还原剂对高炉渣进行高温还原碳化处理，将钛还原为碳化钛(TiC)，碳化处理后的高炉渣称为碳化渣，然后将碳化渣进行低温选择性氯化，将碳化渣中的钛以TiCl4的形式提取出来。
[0003]对于以碳化高炉渣为原料来制备四氯化钛的低温沸腾氯化工艺而言，如何控制炉内反应段的温度是此工艺的关键。发明人发现，在采用现有技术的低温沸腾氯化炉生产打(:14的过程中，由于原料中的碳化钛无论是发生有氧氯化反应还是无氧氯化反应，都将放出大量的热，并且由于此工艺原料的特殊性及其成分的波动性，反应最终将产生大量的废渣。在现有技术中，为了将低温沸腾炉后炉内反应段的温度控制在恰当范围内，通常采用排渣的方式带走大量反应热以降低炉内温度，然而，当过大量排渣来带走大量反应热从而降低炉内温度以确保炉内温度处于恰当范围时，将导致大量未完全反应的物料会被直接排出氯化炉，从而造成了资源的浪费和氯化率的低下，且未反应的多余氯气还会进入尾气处理系统；另外，在排渣速度过快时，还会导致氯化炉温度速降，出现死炉停炉的现象。同时，n2仅作为流化气被通入床层，不参与炉内反应且用量大。也就是说，采用低温沸腾氯化炉进行低温沸腾氯化反应时存在反应温度难以控制、N2大量消耗等问题。
【发明内容】
[0004][要解决的技术问题]
[0005]本发明的目的是针对上述现有技术存在的问题，提供一种低温沸腾氯化炉和可控温的低温沸腾氯化方法。该设备和方法能够有效地将低温沸腾炉的反应段内的温度控制在恰当范围内，同时减少N2的用量。
[0006][技术方案]
[0007]为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案:
[0008]本发明是在低温沸腾氯化炉中对含有TiC的碳化渣进行氯化得到四氯化钛的过程中，通过向所述低温沸腾氯化炉的反应段的底部通入液态TiCl4，以将所述低温沸腾氯化炉的反应段的温度控制在预定温度范围内。由于液态TiCl4的连通位置是在分布板上方0.1?0.5cm处，因此液态11(:14是直接通入到反应段内部温度较高的部位，并且该液态打(:14沸点较低，通入氯化炉后汽化，可以取代部分N 2作为流态化气体使用。
[0009]—种低温沸腾氯化炉，它包括反应段、扩大段、沉降段和用于向反应段的底部提供氯气和流态化气体的进气管以及用于分布气体的分布板，它还包括输送单元，所述输送单元包括用于储存液体TiCl4的储料罐和输送管，所述输送管的一端与储料罐连通，所述输送管的另一端与低温沸腾氯化炉的反应段连通，所述输送管连通反应段的连通位置是在分布板上方0.1?0.5cm处。
[0010]本发明更进一步的技术方案，所述输送管是由高温耐腐蚀材料制备而成。
[0011]一种可控温的低温沸腾氯化方法，它是在上述低温沸腾氯化炉中进行的。
[0012]本发明更进一步的技术方案，所述可控温的低温沸腾氯化方法是向所述低温沸腾氯化炉的反应段通入液体TiCl4，以将所述低温沸腾氯化炉的反应段温度控制在600?700°C的温度范围内。
[0013]本发明更进一步的技术方案，所述液体TiCl4通过输送单元通入低温沸腾氯化炉的反应段内。
[0014]本发明更进一步的技术方案，所述将所述低温沸腾氯化炉的反应段温度控制在600?700°C的温度范围内，是指在所述低温沸腾氯化炉的反应段内的温度上升至650°C时，开始向所述低温沸腾氯化炉的反应段内通入液态TiCl4，并且在所述低温沸腾氯化炉的反应段内的温度下降至600°C时，停止向所述低温沸腾氯化炉的反应段内通入液态TiCl4。
[0015]本发明更进一步的技术方案，所述流态化气体为N2。
[0016]本发明更进一步的技术方案，所述队的用量为10?40m 3/h。
[0017]本发明在进行低温沸腾氯化方法是，使用的碳化渣中含有6?14wt%的碳化钛。
[0018]下面将详细地说明本发明。
[0019]本发明中，由于液体TiCl4通过输送单元通入低温沸腾氯化炉的反应段内的位置有所在反应段温度较高的位置，因此，温度的控制上来说，具有更直接有效的降温。
[0020]由于队用作流态化气体的同时，还可以通过加大N2的流量降低炉内温度，因此，虽然队不参与炉内反应，但是为了更好的控制反应段内反应温度，~2的使用量很大。本发明中通过改变液体TiCl4的连通位置，更好的控制了炉内温度，同时由于液态TiCl 4沸点较低，通入氯化炉后汽化，还可以取代部分N2作为流态化气体使用，降低了 1的使用量，节约了成本。
[0021][有益效果]
[0022]本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果:
[0023]本发明的低温沸腾氯化炉和可控温的低温沸腾氯化方法能够有效调节并控制氯化炉内的反应温度；能够大大减少作为流化气的N2用量；能够大大降低氯化炉内未反应原料的排出量，提高了氯化率，避免了未反应氯气进入尾气处理系统；能够确保沸腾氯化工艺持续稳定顺利进行。
【附图说明】
[0024]图1为本发明实施例的低温沸腾氯化炉示意图。
[0025]附图标记如下:
[0026]1为反应段，2为扩大段，3为沉降段，4为进气管，5为分布板，6为储料罐，7为输送管。
【具体实施方式】
[0027]下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。
[0028]本发明使用的碳化渣为含钛铁矿(例如钒钛磁铁矿)经高炉冶炼得到的高炉渣再经过碳化后形成，在一个实施例中，碳化渣中含有6?14被％的碳化钛TiC。另外，四氯化钛TiCl4在常温25°C下为液态，其沸点为136.2°C。
[0029]如图1所示，本发明低温沸腾氯化炉包括用于进行沸腾氯化的反应段1、扩大段2、沉降段3，用于向反应段的底部提供氯气和流态化气体如氮气的进气管4以及用于分布气体的分布板5，并且低温沸腾氯化炉还包括用于向低温沸腾氯化炉的反应段1内输送液态TiCl4的输送单元。其中，输送单元包括用于储存液体11(:14的储料罐6和输送管7，输送管7的一端与储料罐6连通，输送管7的另一端与氯化炉连接，输送管7从低温沸腾氯化炉的底部伸入低温沸腾氯化炉的反应段1内，输送管7的连通位置在正常运行状态的低温沸腾氯化炉的反应段1内分布板上方0.1?0.5m处。输送管7可以选用高温耐腐蚀材质，例如英康合金。
[0030]采用如上所述的低温沸腾氯化炉来生产四氯化钛时，通过输送单元向低温沸腾氯化炉的反应段1内输送液态TiCl4，可以将反应段内的温度控制在预定温度范围内如600?700°C。在一个优选地实施例中，通过上述装置实现了将低温沸腾氯化炉的反应段的温度控制为600?700°C，并且减少作为流化气的N2用量为10?40m3/h，具体地，当低温沸腾氯化炉反应段1的温度上升至650°C时，开始通入TiCl4，大量反应富余热量被液态TiCl4气化吸收，当炉内反应段温度降低至600°C时，停止通入TiCl4，炉内未完全反应的物料会继续反应，温度上升至670?690°C左右反应基本完成。
[0031]本发明的可控温的低温沸腾氯化方法能够持续有效地将低温沸腾氯化炉内的温度控制在600?700°C范围内，进而确保低温沸腾氯化反应的连续顺行，并且能够减少作为流化气的N2用量至~2的用量为10?40m 3/h，从而有利于碳化渣与氯气充分反应以提高氯化率(例如，氯化率可提高25%以上)，进而提高粗TiCl4的工业生产效率。与现有技术相比，本发明能更稳定的控制炉内温度名并且避免使用大量的N2;本发明不再需要通过排渣来带走富余热量，防止了未反应氯气进入尾气处理系统的现象，减少了氯化残渣的排放量，解决了资源浪费和环境污染等问题。
[0032]尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。
【主权项】
1.一种低温沸腾氯化炉，它包括反应段、扩大段、沉降段和用于向反应段的底部提供氯气和流态化气体的进气管以及用于分布气体的分布板，其特征在于它还包括输送单元，所述输送单元包括用于储存液体TiCl4的储料罐和输送管，所述输送管的一端与储料罐连通，所述输送管的另一端与低温沸腾氯化炉的反应段连通，所述输送管连通反应段的连通位置是在分布板上方0.1?0.5cm处。2.根据权利要求1所述的低温沸腾氯化炉，其特征在于所述输送管是由高温耐腐蚀材料制备而成。3.一种可控温的低温沸腾氯化方法，其特征在于它是在权利要求1或2的低温沸腾氯化炉中进行的。4.根据权利要求3所述的可控温的低温沸腾氯化方法，其特征在于它是向所述低温沸腾氯化炉的反应段通入液体TiCl4，以将所述低温沸腾氯化炉的反应段温度控制在600?700°C的温度范围内。5.根据权利要求4所述的可控温的低温沸腾氯化方法，其特征在于所述液体TiCl4通过输送单元通入低温沸腾氯化炉的反应段内。6.根据权利要求4所述的可控温的低温沸腾氯化方法，其特征在于所述将所述低温沸腾氯化炉的反应段温度控制在600?700°C的温度范围内，是指在所述低温沸腾氯化炉的反应段内的温度上升至650°C时，开始向所述低温沸腾氯化炉的反应段内通入液态TiCl4，并且在所述低温沸腾氯化炉的反应段内的温度下降至600°C时，停止向所述低温沸腾氯化炉的反应段内通入液态TiCl4。7.根据权利要求3所述的可控温的低温沸腾氯化方法，其特征在于所述流态化气体为N2o8.根据权利要求4所述的可控温的低温沸腾氯化方法，其特征在于所述N2的用量为10 ?40m3/h。
【专利摘要】本发明公开了一种低温沸腾氯化炉和可控温的低温沸腾氯化方法。本发明是在低温沸腾氯化炉中对含有TiC的碳化渣进行氯化得到四氯化钛的过程中，通过向所述低温沸腾氯化炉的反应段内的底部通入液态TiCl4，以将所述低温沸腾氯化炉的反应段的温度控制在预定温度范围内。本发明的设备和方法能够有效地将低温沸腾炉的反应段内的温度控制在恰当范围内，同时减少N2的用量。
【IPC分类】C01G23/02
【公开号】CN105271381
【申请号】CN201510602878
【发明人】尹国亮, 杨仰军, 周艾然, 刘森林, 陆平, 王建鑫
【申请人】攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年9月21日