[发明专利]一种用于生产纳米二氧化钛的高温管式反应器

说明书

技术领域

本发明涉及二氧化钛生产设备领域，特别涉及一种用于生产纳米二氧化钛的高温管式反应器。

背景技术

纳米级二氧化钛的制备方法主要包括物理法和化学法，物理法主要包括溅射法、热蒸发法及激光蒸发法，化学法主要包括液相法和气相法，液相法主要包括均匀沉淀法和溶胶-凝胶法，气相法主要包括TiCl₄气相氧化法，目前一般采用TiCl₄气相氧化法来制备纳米二氧化钛。TiCl₄气相氧化法一般是以氮气作为TiCl₄的载气，以氧气作为氧化剂，在高温管式反应器中进行氧化反应，经气固分离，获得纳米级二氧化钛粉体。

由于反应是在高温下进行（反应温度达到550℃以上），这对高温管式反应器的性能要求严格，同时，TiCl₄和O₂的反应并不是得到唯一产物，在氧气不足和反应温度不足的情况下，TiCl₄和O₂反应会生成Ti₂O₃Cl₂，这显然不利于得到产品纳米二氧化钛，而且，现有的管式反应器结构存在缺陷，TiCl₄和O₂在混合过程中，存在混合不均匀、反应产物转化低、反应不彻底的问题，由此导致纳米二氧化钛得率较低，产物纯净度不够，原料浪费较多。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种用于生产纳米二氧化钛的高温管式反应器，通过将高温管式反应器设置为双管结构，增大TiCl₄和O₂在管内的扰流效果，进而使其混合更充分，反应更彻底，提高二氧化钛的得率，由此解决现有高温管式反应器所存在的问题。

本发明采用的技术方案如下：一种用于生产纳米二氧化钛的高温管式反应器，包括管式反应器本体，其特征在于，管式反应器本体包括反应外管和反应内管，反应外管的一端通过密封元件密封形成密封端，其另一端为盲端，反应内管内嵌于反应外管内，且反应内管内嵌于反应外管的部分设有多个排气孔，反应内管的一端连接抽送装置，其另一端为盲端，反应内管的盲端朝向反应外管的盲端方向，反应内管与反应外管之间的空隙形成反应室，密封端的两侧分别设有气体输入管和气体输出管，气体输入管和气体输出管均穿过密封元件与反应室连通。

由于上述结构的设置，通过气体输入管和反应内管向反应室内输送TiCl₄和O₂，例如，当气体输入管输送的是TiCl₄和N₂气相混合物时，反应内管则输送O₂，TiCl₄和N₂气相混合物通过气体输入管喷射进反应室内，O₂通过反应内管上的排气孔喷射进反应室内，由于喷射的方向不同，两种原料所产生的气流在反应室内发生碰撞混合，进而达到混合充分、扰流大的技术效果，混合后的混合气流在气压的推动下，在反应室内流动并到达气体输出管处，此时，由于TiCl₄和O₂在高温下反应极快，因此到达气体输出管处的混合气流中绝大部分是反应产物跟N₂，然后通过气体输出管将其输送出去即可，与现有的高温管式反应器相比，其扰流效果好、混合充分，反应物能得到充分利用，得率高，解决了现有高温管式反应器所存在的技术缺陷。

作为优选的实施方案，所述抽送装置用于输送TiCl₄和N₂气相混合物，所述气体输入管用于向反应室内输送O₂，所述气体输出管用于排出反应室内的气体。这样的抽送方式可以使TiCl₄和N₂气相混合物在过量的O₂中发生反应，进而大幅减少副产物的产生，降低反应温度对整个反应的影响，由此保证得率。

进一步，为了延长反应时间，在保证完全反应的同时，以提供反应产物粒子足够的生长时间，反应室内通过隔离板隔离形成第一反应室和第二反应室，第一反应室和第二反应室通过反应内管的盲端与反应外管的盲端之间的空隙连通，密封端上对应于第一反应室的是气体输入管，密封端上对应于第二反应室的是气体输出管。