阅读说明：本技术 四氯化钛生产用复合氯化炉 (Composite chlorination furnace for titanium tetrachloride production ) 是由 王雪峰 刘春江 李晨光 于 2021-10-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种四氯化钛生产用复合氯化炉,涉及氯化炉技术领域。四氯化钛生产用复合氯化炉,包括沸腾氯化段和熔盐氯化段；沸腾氯化段与熔盐氯化段之间固定有气体分配器；沸腾氯化段侧壁设置有第一混合料进口和排料口,排料口与熔盐氯化段连通；熔盐氯化段设置有第一氯气进口和第二混合料进口,熔盐氯化段的中部设置有熔盐排放口,熔盐氯化段的下部固定有电极,熔盐氯化段的下部设置有第二氯气进口,熔盐氯化段的底部设置有熔盐排净口。本装置通过侧排渣将沸腾段产生的金属氯化物排到熔盐氯化段中,定期排放处理,通过沸腾段底排炉料、熔盐段回收炉料和氧化返回氯气夹带TiO-(2)的回收,使钛回收率得到较大的提升。(The invention discloses a composite chlorination furnace for titanium tetrachloride production, and relates to the technical field of chlorination furnaces. The composite chlorination furnace for producing titanium tetrachloride comprises a boiling chlorination section and a molten salt chlorination section; a gas distributor is fixed between the boiling chlorination section and the molten salt chlorination section; a first mixture inlet and a first mixture outlet are formed in the side wall of the boiling chlorination section, and the first mixture outlet is communicated with the molten salt chlorination section; the fused salt chlorination section is provided with a first chlorine inlet and a second mixture inlet, the middle of the fused salt chlorination section is provided with a fused salt discharge port, the lower part of the fused salt chlorination section is fixed with an electrode, the lower part of the fused salt chlorination section is provided with a second chlorine inlet, and the bottom of the fused salt chlorination section is provided with a fused salt discharge port. The device discharges metal chloride generated in the boiling section into the molten salt chlorination section through side slag discharge, periodically discharges and processes, and returns chlorine gas through bottom discharge of furnace charge in the boiling section, recovery of furnace charge in the molten salt section and oxidation and entrainment of TiO 2 The recovery rate of titanium is greatly improved.)

四氯化钛生产用复合氯化炉

技术领域

本发明涉及氯化炉技术领域，尤其涉及一种四氯化钛生产用复合氯化炉。

背景技术

钛白粉是一种白色无机颜料，是目前世界上性能最佳的白色颜料，是仅次于合成氨和磷酸、销售额世界排名第三的无机化工产品，广泛应用于涂料、塑料、造纸和油墨等工业。钛白粉是钛系产品中最重要的一种，世界上90％以上的钛矿用于生产钛白粉，钛白粉的工业生产有氯化法和硫酸法，氯化法钛白粉产品品质好，性能稳定，对环境基本不造成污染，是当前国际钛白粉生产的主流技术，全球（不计中国）有近75％的钛白粉是通过氯化法生产的。

氯化法钛白粉关键工艺之一就是TiCl₄的生产，目前工业生产TiCl₄主要有沸腾氯化和熔盐氯化两种工艺，但有一定的技术难点难以突破，主要体现为：一方面沸腾氯化过程中随着反应的进行和物料相互之间的碰撞、摩擦，使物料粒径逐渐变小，随着尾气带出，导致钛回收率降低；另一方面，由于反应参数和材料的限制，沸腾氯化不适用国内大多数的钛资源（主要是高钙镁的钛资源），使资源优势无法体现。熔盐氯化由于结构形式的限制，产能无法大幅度提升；同时高温挥发的盐难以回收，还对后续工艺产生不利影响；第三，相较沸腾氯化，熔盐氯化更难操作。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种四氯化钛生产用复合氯化炉，通过沸腾段底排炉料、熔盐段回收炉料和氧化返回氯气夹带TiO₂的回收，提升钛回收率。

为实现此技术目的，本发明采用如下方案：四氯化钛生产用复合氯化炉，包括沸腾氯化段和熔盐氯化段；沸腾氯化段与熔盐氯化段之间固定有气体分配器；沸腾氯化段侧壁设置有第一混合料进口和排料口，排料口通过管道与熔盐氯化段连通；熔盐氯化段的侧壁设置有第一氯气进口和第二混合料进口，熔盐氯化段的中部设置有熔盐排放口，熔盐氯化段的下部固定有电极，熔盐氯化段的下部侧壁设置有第二氯气进口，熔盐氯化段的底部设置有熔盐排净口。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本装置侧排渣沸腾氯化段与熔盐氯化段结合的复合氯化炉，将高钙镁钛原料在沸腾氯化段中反应，钙镁在此反应生成CaCl₂、MgCl₂，并在沸腾床中富集，通过侧排渣将其排到熔盐氯化段中，定期排放处理，对我国高钙镁钛资源的综合利用，资源附加值的提升提供了有益的解决方案，同时很好的解决了产能提升的问题；通过沸腾段底排炉料、熔盐段回收炉料和氧化返回氯气夹带TiO₂的回收，使钛回收率得到较大的提升。

本发明的优选方案为：

沸腾氯化段的顶部设置有排气口。

沸腾氯化段的排料口通过管道与熔盐氯化段的第二混合料进口相连，将沸腾氯化段的矿渣排到熔盐氯化段进行二次氯化反应，提高二氧化钛的回收。

第一氯气进口连接第一氯气管，第二氯气进口连接第二氯气管，第一、二氯气管之间通过管道连接。

第一、二氯气管上分别设置有压力传感器和控制阀。

附图说明

图1为本发明实施例提供的四氯化钛生产用复合氯化炉的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的气体分配器的结构示意图；

图中标记为：1、排气口；2、第一混合料进口；3、第一氯气管；4、第二氯气管；5、熔盐排净口；6、电极；7、排料口；8、熔盐排放口；9、气体分配器；91、圆柱形构件；92、通气管；93、管帽；94、气孔；10、第二混合料进口。

具体实施方式

为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明，但本发明并不仅仅限于此。

请参阅图1和图2，本发明提供的一种四氯化钛生产用复合氯化炉，由沸腾氯化段和熔盐氯化段组成，沸腾氯化段为复合氯化炉的上部，熔盐氯化段位于复合氯化炉的下部，沸腾氯化段的下端、熔盐氯化段的上端之间设置有气体分配器9。气体分配器9为一个由耐火浇注料浇注而成的圆柱形构件91，在圆柱形浇注料构件中预埋均匀分布的通气管92。通气管92的材质为镍基合金管、SiC管及Al₂O₃陶瓷管的一种。通气管92底端与圆柱形构件91的下表面平齐；通气管92上端贯通，高于圆柱形浇注料构件的上表面，并在高出圆柱形构件91上表面的通气管92侧壁均匀钻气孔94，数量不少于8个，孔径2~4mm。在通气管92的顶端，固定伞形的管帽93，防止固体物料堵塞通气管92，管帽93帽材质与通气管92相同。通气管92的管径一般为15-30mm，最优为25mm。

沸腾氯化段的顶部为炉顶，炉顶设置有排气口1，排气口1直接进入雾化器，将反应生成的TiCl₄混合气体直接送入雾化器。炉顶还设置有多个热电偶和压力传感器。沸腾氯化段侧壁设置有多个第一混合料进口2和排料口7，排料口7连接第一混合料管，第一混合料管与熔盐氯化段连通。

熔盐氯化段的上部侧壁设置有第一氯气进口，第一氯气进口连接第一氯气管3，按照气体流动方向第一氯气管3上依次设置有压力传感器和控制阀（图1中P代表压力传感器，M代表控制阀，T代表热电偶），第一氯气管3向熔盐氯化段输送新鲜氯气。熔盐氯化段的下部侧壁设置有第二氯气进口，第二氯气进口连接第二氯气管4，按照气体流动方向第二氯气管4上依次设置有控制阀和压力传感器，第二氯气管4将氧化返回的氯气输送至熔盐氯化段。第一氯气管3和第二氯气管4之间通过管道连接，该管道上设置有控制阀。

熔盐氯化段的中上部侧壁还设置有第二混合料进口10，第二混合料进口10连接第二混合料管，第一混合料管与第二混合料管的中部连接，第一、二混合料管上分别设置有控制阀。第二混合料进口10下方的熔盐氯化段侧壁上设置有熔盐排放口8，熔盐氯化段的下部侧壁固定有电极6和热电偶，熔盐氯化段的底部设置有熔盐排净口5。

复合氯化炉的炉体和炉顶均由外壳和内衬组成，外壳为钢壳，内衬为耐火材料。

在本装置的使用过程中，混合物料（高钛渣和煅后石油焦的质量比为3：1），在第一混合料进口2，通过N₂将混合物料喷吹进入到复合氯化炉的沸腾氯化段。在开车的起始阶段，混合料还可以通过螺旋经过第二混合料进口10加入到熔盐氯化段中。

复合氯化炉在运行过程中，定期或根据分析化验的结果，打开沸腾氯化段的排料口7，将沸腾反应中生成的炉料渣通过N₂喷吹进熔盐氯化段。

上述的喷吹通过简易的气力输送来实现，首先打开N₂阀M₁，然后打开熔盐段入料口进料阀M₃，最后打开沸腾段底排炉料的排料阀M₂，进而通过N₂将底排炉料喷吹进复合氯化炉的熔盐段。从而实现沸腾氯化段底排炉料的直接回收，提高钛回收率。

在熔盐氯化段反应后的混合气体通过复合氯化炉的气体分配器9进入到沸腾段中，在熔盐氯化段中过量的Cl₂和富钛料进一步发生氯化反应，生产TiCl₄和金属氯化物，从而实现资源的节约和回收利用。

本装置中有两股氯气进入到复合氯化炉的熔盐氯化段，新加Cl₂从熔盐液面以上通入复合氯化炉，经气体分配器9进入到沸腾氯化段，从后续工艺参数实现新加Cl₂的流量调节。来自氧化工序的返回Cl₂通过熔盐液面以下进入到复合氯化炉的熔盐氯化段，在煅后石油焦的还原作用下，与高钛渣反应生成TiCl₄，同时返回Cl₂中夹带的TiO₂被熔盐截留下来，进而得到回收。

本发明熔盐段中过量的Cl₂、反应生成的TiCl₄、熔盐混合气体等进入复合氯化炉的沸腾氯化段，进一步发生反应，制取TiCl₄，从而可提高反应的利用率。

由于技术制约，国内的氯化炉只能以单一的熔盐氯化炉或沸腾氯化炉的形式存在，本发明提供了一种熔盐和沸腾复合型氯化炉，该复合氯化炉实现了国内高钙镁钛资源的大型氯化；同时通过底排炉料的回收，收尘渣物料的回收，氧化返回氯气中夹带TiO2的回收，提高了钛回收率；通过对熔盐反应尾气的二次反应，使后续系统的操作更为简单，劳动强度大幅降低。

最后，需要注意的是：以上列举的仅是本发明的优选实施例，当然本领域的技术人员可以对本发明进行改动和变型，倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，均应认为是本发明的保护范围。