[发明专利]一种低温沸腾氯化炉及生产四氯化钛的方法

说明书

技术领域

本发明涉及四氯化钛制备技术领域，具体来讲，涉及一种能够有效控制低温沸腾氯化反应的反应温度的低温沸腾氯化炉，以及使用该低温沸腾氯化炉来生产四氯化钛的方法。

背景技术

目前，沸腾氯化法是生产四氯化钛的主要工艺。然而，对于以碳化高炉渣（例如，含有按重量计6%～14%的碳化钛（TiC）的碳化高炉渣）为原料的沸腾氯化工艺而言，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，反应最终将产生大量的废渣，通过排渣操作将带走大量的反应热，因此，以碳化高炉渣为原料的沸腾氯化工艺需要严格控制沸腾氯化反应的反应温度。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的上述不足中的至少一项。

例如，本发明的目的之一在于提供一种能够有效控制低温沸腾氯化反应的反应温度的低温沸腾氯化炉。

本发明的另一目的在于提供一种能够提高氯化率并减少未反应氯气排放的低温沸腾氯化方法。

本发明的一方面提供了一种低温沸腾氯化炉。所述低温沸腾氯化炉包括炉体、气体收集装置和设置在炉体上的固体物料入口和气体入口，所述炉体由沿竖直方向依次连通的反应段、扩大段和沉降段组成，所述气体收集装置覆盖沉降段并收集从沉降段排出的气体，并且所述低温沸腾氯化炉还包括换热装置和降温装置，其中，换热装置包括具有入口和出口的换热管道以及从所述入口进入换热管道并从所述出口流出换热管道的冷却介质，换热装置设置在反应段的具有物料料层的部位内；降温装置通过管道分别与换热装置的所述入口和所述出口连通，并且降温装置能够对从所述出口进入的冷却介质进行降温，并将降温后的冷却介质输送至所述入口，降温装置设置在炉体外部，并且反应段与外部不连通。

本发明的另一方面提供了一种生产四氯化钛的方法。所述方法在如上所述的低温沸腾氯化炉中，以碳化高炉渣和氯气为反应物料并以惰性气体为流态化气体来生产四氯化钛，其中，碳化高炉渣由含钛铁矿经高炉炼铁后得到的高炉渣再经过碳化后得到。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：能够有效控制低温沸腾氯化炉内的反应温度；能够避免未反应氯气进入尾气处理系统，减少了氯化残渣的排放量，能够提高粗四氯化钛生产的氯化率。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的及特点将会变得更加清楚，其中：

图1（a）和图1（b）示出了本发明的低温沸腾氯化炉的一个示例性实施例的结构示意图。

附图标记如下：

炉体-10、反应段-11、扩大段-12、沉降段-13、列管式换热器-20、列管21、冷却介质入口22、冷却介质出口23、散热孔11a以及法兰24。

具体实施方式

在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的低温沸腾氯化炉及生产四氯化钛的方法。

发明人经过研究发现：在进行常规的低温沸腾氯化反应时，如果依靠后续加入新料和/或加大入炉流化氮气（25℃）的流量来降低炉内温度，则会造成炉内温度波动较大，炉况不稳定，以及物料在炉内的平均停留时间缩短等诸多问题。如果物料在炉内的平均停留时间过短，则会造成物料在没有反应完全的情况下被排出氯化炉，从而产生大量不完全反应的氯化残渣，而且多余未反应的氯气进入尾气处理系统，也就是说，会造成资源浪费、氯化率低下和环境污染。因此，发明人提出了以下方案以有效控制低温氯化炉内的反应温度。