专利名称：用于含钛矿物氯化制备四氯化钛的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及氯化法钛白生产装置领域，特别是用于氯化含钛矿物制备四氯化钛的装置。
背景技术：
目前，含钛矿物氯化制取的四氯化钛的工业装置主要是沸腾炉。
氯化法制取Ticl4的沸腾氯化炉由气室、气体分布器或筛板、反应段、过渡段、扩大段、顶盖以及加料、排渣、收集气体系统等组成，氯气经炉底部进入反应段，以一定流速使物料形成沸腾状态，反应段一般为圆柱形，也有采用锥形，可以具有沿床高气流线速度逐渐降低的特性，即反应段底部气速高，上部气速低，这与反应段内物料粒度沿床高逐渐变细的特性相适应，扩大段与反应段截面积保持一定比例，可减轻微小颗粒在生产过程中的夹带现象，过渡段的物料滑动角不易过小，不然，易堆积物料，产生搭桥现象。
我国是钛资源大国，攀西地区的储量占世界总量的1/4以上，但其特点是钙、镁含量太高，一般的沸腾床很难处理，解决这个问题的核心是选择一种什么样的床型，可以减轻或者避免床内形成粘结。若采用稀相技术，即所谓的上流式或下流式快速流化床，粉状原料在被气流吹送的过程中进行氯化反应，颗粒相互碰撞、接触的时间很短，一般不会形成粘结。但在普通的快速流化床中，固相一次通过反应区的停留时间难以满足完全反应的要求。在其它一些固相加工工艺(如煅烧)中，通常是采用循环流化床技术来解决这个问题。然而，对于有粘结危险的氯化过程，循环管的存在，显然会遇到很大麻烦。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有氯化法制备四氯化钛装置存在设备投资大，对原料要求苛刻、容易在反应床中造成粘结，对环境污染严重的缺点，从而提供一种用于含钛矿物氯化制备四氯化钛的装置。
本实用新型的目的是这样实现的本实用新型提供的用于含钛矿物氯化制备四氯化钛的装置包括预备贮料罐、密封储料罐，螺旋加料器，旋风气固分离器，冷凝器和竖立放置的、底部封闭的快速反应流化床，其中，密封储料罐的上口通过管道与预备贮料罐的下口连通，密封储料罐的下口与螺旋加料器的进料口连通，螺旋加料器的出料口通过一根向下倾斜的管道连通在快速反应流化床下部的加料口上，该快速反应流化床下部的进料口下部或者水平部位开有一进气口，该进气口与输气管道连通；该快速反应流化床的顶部通过一管道连通一冷凝器，该快速反应流化床的上部侧壁连通一向下倾斜的管道，该倾斜管道与一旋风气固分离器连通，该旋风气固分离器的上部有一产品出口，下部有一废料出口；其特征在于，还包括至少一个具有分布板结构的湍流流化床，该湍流流化床安装在快速反应流化床的上口与冷凝器之间，交替串联组成n级反应床；所述的快速反应流化床的进出口直径相等，快速反应流化床的上口逐渐放大与湍流流化床的下口相接处的直径相同，湍流流化床的上口逐渐缩小与快速反应流化床的下口相接处的直径相同；所述的分布板设置在湍流流化床的入口处；各反应床的外壁由里向外依次设置有保温作用的网层、石棉层和外壳，在网层与各反应床的外壁之间设置有支撑件。
所述的n级反应床的级数为3-10级，该最后一级的快速反应床的上口与冷凝器的下口相连通。
所述的分布板是波浪形板面，该分布板设置在湍流流化床的入口处，该分布板的开孔率为0.2～0.4，开孔直径为15～50mm，分布板中心厚度为100～400mm，开孔处厚度为5～15mm，开孔中心距分布板中心70～200mm；圆锥面的顶角为50～150°。
所述的预备贮料罐至少为1-2个。
所述的支撑件包括支撑板和支撑圈，该支撑件的设置位置视需要而定。
固体原料和原料气从反应床底部一级快速反应床的入口进入，在其中进行初步氯化，然后混合物在气体的夹带下继续向上运行，直至最后一级反应床。
本实用新型的有益效果是，装置能使产量大幅度提高，其单位面积产量比一般沸腾床氯化法高4倍左右，若按单位容积计算，则产量可提高10倍以上，减少甚至完全消除普通沸腾床的粘结危险，扩大原料品种，减少环境污染，最后得到纯度不低于99.9％的TiCl4(质量百分数)。
图1是用于含钛矿物氯化制备四氯化钛装置结构示意图。
图2-a是分布板的俯视图，图2-b是从A-A′的剖面图。
图3一级串联反应床的放大剖面图图面说明如下预备贮罐1、2密封储料罐3螺旋加料器4管道5、6、25、30快速流化反应床8、11、14阀门7分布板9、12 湍流流化床10、13 冷凝器15旋风气固分离器16产品出口17 网层18石棉层19外壳20 支撑圈21支撑板22废料出口24 倾斜管道入口26气体管道入口27 螺旋加料器的进料口28 螺旋加料器的出料口29具体实施方式
实施例1按图1、图2和图3制备一套用于含钛矿物氯化制备四氯化钛装置。
首先按图2制作一组开孔率为0.2，开孔直径为15mm；分布板中心厚度为100mm，开孔处厚度为5mm；开孔中心距分布板中心70mm；圆锥面的顶角为50°的不锈钢分布板9、12。
再按图1和图3，将上述制得的分布板9、12安装在湍流流化床10、13的入口处，湍流流化床10、13的内径为200mm，快速流化床的内径为90mm，装置高度为24m，用常规的3个快速流化反应床和2个湍流流化床交替串联制作一个3级反应床。该3级反应床的底部是封闭的，其顶部通过管道连通冷凝器15；通过一根倾斜管道25连通旋风气固分离器16；竖立放置的密封储料罐3的上口与预备贮料罐1的下口通过管道30连通，竖立放置的密封储料罐3的下口与常规的螺旋加料器4的进料口28连通，螺旋加料器4的出料口29通过倾斜管道5与一级快速流化床8侧壁上的倾斜管道入口26连通，带阀门7的输气管道6连通在一级快速流化床8侧壁上的输气管道入口27处，倾斜管道入口26设置在输气管道入口27的水平部位。
按图3依次在各级反应床的外侧由里向外依次设置碳化硅网层18、石棉层19和不锈钢外壳20固定在一起作为保温层，碳化硅网层18与反应床外壁之间设置有不锈钢支撑圈21和不锈钢支撑板22，该支撑圈21设置在一级快速反应床8的气体入口27的下部和湍流流化床10的上、下部位；该不锈钢支撑板22设置在一级快速反应床8的气体入口27的下部和湍流流化床10的上部。
实施例2按图1、图2和图3制备一套用于含钛矿物氯化制备四氯化钛装置。
首先按图2制作一组开孔率为0.4，开孔直径为50mm；分布板中心厚度为400mm，开孔处厚度为15mm；开孔中心距分布板中心200mm；圆锥面的顶角为150°的不锈钢分布板。
再按图1和图3，用市场现有的快速流化反应床和湍流流化床交替串联制作一个10级反应床，分布板设置在湍流流化床的入口处，湍流流化床的内径为600mm，快速流化床的内径为140mm，装置高度为42m。
将制得的分布板和10级由快速流化反应床和具有分布板结构的湍流流化床交替串联的反应床及其他部件按图1连接成一反应床，所述反应床的底部是封闭的，该反应床的顶部通过管道连通冷凝器15；通过倾斜管道25连通旋风气固分离器16；竖立放置的密封储料罐3的上口与预备贮料罐1、2的下口通过管道30连通，竖立放置的密封储料罐3的下口与螺旋加料器4的进料口28连通，螺旋加料器4的出料口29通过倾斜管道5与一级决速流化床8侧壁上的倾斜管道入口26连通，带阀门7的输气管道6连通在一级快速流化床8侧壁上的输气管道入口27处，倾斜管道入口26设置在输气管道入口27的水平部位。
按图3依次在各级反应床的外侧由里向外依次设置碳化硅网层18、石棉层19和不锈钢外壳20一起作为保温层，碳化硅网层18与反应床外壁之间设置有不锈钢支撑圈21和不锈钢支撑板22，该支撑圈21设置在一级快速反应床8的气体入口27的下部和湍流流化床的上、下部位；该不锈钢支撑板22设置在一级快速反应床8的气体入口27的下部和湍流流化床的上部。
实施例3按图1、图2和图3制备一套用于含钛矿物氯化制备四氯化钛装置。
首先按图2制作一组开孔率为0.3，开孔直径为25mm；分布板中心厚度为200mm，开孔处厚度为10mm；开孔中心距分布板中心170mm；圆锥面的顶角为100°的不锈钢分布板。
再按图1和图3，用市场现有的快速流化反应床和湍流流化床交替串联制作一个5级反应床，分布板设置在湍流流化床的入口处，湍流流化床的内径为400mm，快速流化床的内径为120mm，装置高度为28m。
将制得的分布板和5级由快速流化反应床和具有分布板结构的湍流流化床交替串联的反应床及其他部件按图1连接成一反应床，所述反应床的底部是封闭的，该反应床的顶部通过管道连通冷凝器15；通过倾斜管道25连通旋风气固分离器16；竖立放置的密封储料罐3的上口与预备贮料罐1、2的下口通过管道30连通，竖立放置的密封储料罐3的下口与螺旋加料器4的进料口28连通，螺旋加料器4的出料口29通过倾斜管道5与一级快速流化床8侧壁上的倾斜管道入口26连通，带阀门7的输气管道6连通在一级快速流化床8侧壁上的输气管道入口27处，倾斜管道入口26设置在输气管道入口27的水平部位。
按图3依次在各级反应床的外侧由里向外依次设置碳化硅网层18、石棉层19和不锈钢外壳20一起作为保温层，碳化硅网层18与反应床外壁之间设置有不锈钢支撑圈21和不锈钢支撑板22，该支撑圈21设置在一级快速反应床8的气体入口27的下部和湍流流化床的上、下部位；该不锈钢支撑板22设置在一级快速反应床8的气体入口27的下部和湍流流化床的上部。
权利要求1.一种用于含钛矿物氯化制备四氯化钛的装置，包括预备贮料罐、密封储料罐，螺旋加料器，旋风气固分离器，冷凝器和竖立放置的底部封闭的快速反应流化床，其中，密封储料罐的上口通过管道与预备贮料罐的下口连通，密封储料罐的下口与螺旋加料器的进料口连通，螺旋加料器的出料口通过一根向下倾斜的管道连通在快速反应流化床下部的加料口上，在该进料口下部或者水平部位还开有一进气口，该进气口与输气管道连通；该快速反应流化床的顶部通过一管道连通一冷凝器，其侧壁连通一向下倾斜的管道，该倾斜管道与一旋风气固分离器连通，该旋风气固分离器的上部有一产品出口，下部有一废料出口；其特征在于，还包括至少一个具有分布板结构的湍流流化床，该湍流流化床安装在快速反应流化床的上口与冷凝器之间，交替串联组成n级反应床；所述的快速反应流化床的进出口直径相等，快速反应流化床的上口逐渐放大与湍流流化床的下口相接处的直径相同，湍流流化床的上口逐渐缩小与快速反应流化床的下口相接处的直径相同；所述的分布板设置在湍流流化床的入口处；各反应床的外壁由里向外依次设置有保温作用的网层、石棉层和外壳，在网层与各反应床的外壁之间设置有支撑件。
2.如权利要求1所述的一种用于含钛矿物氯化制备四氯化钛的装置，其特征在于，所述的n级反应床的级数为3-10级，该最后一级的快速反应床的上口与冷凝器的下口相连通。
3.如权利要求1所述的一种用于含钛矿物氯化制备四氯化钛的装置，其特征在于，所述的分布板是波浪形板面，该分布板设置在湍流流化床的入口处，该分布板的开孔率为0.2～0.4，开孔直径为15～50mm，分布板中心厚度为100～400mm，开孔处厚度为5～15mm，开孔中心距分布板中心70～200mm；圆锥面的顶角为50～150°。
4.如权利要求1所述的一种用于含钛矿物氯化制备四氯化钛的装置，其特征在于，所述的预备贮料罐至少为1-2个。
5.如权利要求1所述的一种用于含钛矿物氯化制备四氯化钛的装置，其特征在于，所述的支撑件包括支撑板和支撑圈。
专利摘要本实用新型涉及一种用于含钛矿物氯化制备四氯化钛的装置，该装置包括密封储料罐的上口通过管道与预备贮料罐的下口连通，密封储料罐的下口与螺旋加料器的进料口连通，螺旋加料器的出料口通过一根管道与快速反应流化床的加料口上，快速反应流化床有一进气口与输气管道连通；快速反应流化床连通一冷凝器，该快速反应流化床上连通一旋风气固分离器，其上部有一产品出口，下部有一废料出口。气固原料按一定比例进入一级快速反应流化床，在气体的夹带下分别向上流经各级反应床，经冷凝和气固分离后，得到最终产品。本实用新型的有益效果是消除反应床的粘结，扩大原料品种，减少环境污染。
文档编号B01J8/26GK2797341SQ03200159
公开日2006年7月19日 申请日期2003年1月3日 优先权日2002年4月30日
发明者袁章福, 徐聪, 黄文来 申请人:中国科学院过程工程研究所