[发明专利]一种用于生产金红石型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金红石型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，由于反应物和生成物在管内停留的时间很短，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，提供一种用于生产金红石型二氧化钛的高温管式反应器，主要解决现有高温管式反应器所存在的混合不均匀、反应产物转化低的问题，通过设置双管结构和扰流板，增大管内的扰流效果，进而使其混合更充分，反应进行得彻底，二氧化钛的得率提高，二氧化钛有足够的反应时间转化为金红石型二氧化钛，由此提高产物的纯净度。

本发明采用的技术方案如下：一种用于生产金红石型二氧化钛的高温管式反应器，包括反应器本体，其特征在于，反应器本体包括反应外管和反应内管，反应内管内嵌于反应外管内且反应内管上设有多个排气孔，反应内管的一端连接抽送装置，其另一端为盲端，反应内管的盲端不与反应外管接触；反应内管与反应外管之间的空隙形成反应室，反应室内固定安装有扰流板，扰流板用于扰动混合气流。

由于上述结构的设置，首先通过反应室和反应内管向反应室内通入TiCl₄气相混合物和O₂，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，形成的混合气流在扰流板的扰流作用下，扰流效果被进一步放大，混合气流在反应室内的停留时间被大幅延长，进而使反应物具有足够的时间发生反应，初始生成的锐钛型二氧化钛具有足够时间来全部转化为金红石型二氧化钛，由此，在提高二氧化钛的得率的同时，提高了产物金红石型二氧化钛的纯净度，解决了现有高温管式反应器所存在的技术缺陷。

为了更好地实施本发明，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分别位于反应内管的两侧，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，第一反应室用于向反应室内通入反应物，第二反应室用于排出反应室内的反应物和生成物，扰流板位于第二反应室内。

进一步，第一反应室通过气体输入管向反应室内通入反应物，第二反应室通过气体输出管排出反应室内的反应物和生成物，气体输入管和气体输出管分别固定安装在远离反应内管盲端的一端。

进一步，为了提高扰流效果，扰流板的形状跟第二反应室的横截面形状相匹配，以将第二反应室分隔为中段反应室和末端反应室，末段反应室用于排出混合气流，扰流板上设有用于气流通过的通孔。

为了在提高扰流效果的同时，保证生产率，扰流板上均布呈弧形结构的通孔，通孔的宽度不小于扰流板厚度的3倍。

为了进一步延长混合气流的停留时间，扰流板的横截面为“Z”形结构，“Z”形结构的两端分别与反应外管和反应内管连接。