CN101264927A - 带控温装置的沸腾氯化炉及其温度控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带有加热装置、便于控制氯化反应环境温度的沸腾氯化炉及其温度控制方法，该种沸腾氯化炉的炉壁上设置有加热装置和测温装置加热装置采用均布在炉壁内的电阻丝，测温装置采用有套管保护的热电偶。该沸腾氯化炉应用时，其温度控制方法是先通过加热装置加热至加料反应温度，根据使用的氯化原料为高钛渣或碳化钛的不同而采用不同的加料温度，并通过热电偶监测和电阻丝通断对沸腾氯化炉正常运行的温度进行控制。本发明简单易行、制造方便、成本低，可以方便准确地控制炉内温度，尤其适合于对小型沸腾氯化炉的运行温度进行控制，主要应用于四氯化钛的制备领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种工业沸腾氯化炉的控温装置和方法，尤其是一种用于使用含钛原料制备四氯化钛的沸腾氯化炉的温度控制装置和方法。
背景技术
在沸腾氯化炉制备四氯化钛的生产工艺中，沸腾段的反应温度控制是整个工艺过程中的关键技术，目前主要采用在氯化炉的炉壁内埋入热电偶，对炉壁温度进行测量以间接控制炉腔内反应环境温度的方式。
目前所采用的不带加热设备的沸腾氯化炉，开炉前需要将整个氯化炉置于加热炉中加热，然后才能开始投料进行反应。生产中存在的主要问题有：一、开炉前需要加燃料对炉膛进行加热，整个开炉过程操作复杂；二、沸腾氯化炉正常运行后，炉内温度由炉壁损失热、产物带走热量、入炉物料吸热与反应放热达到的热平衡来控制，对温度很难控制；三、对于小型沸腾氯化炉，在运行时还需另外加热才能保证反应的正常进行。
发明内容
为了克服现有沸腾氯化炉没有加热设置，温度很难控制的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种带有加热装置、便于控制氯化反应环境温度的沸腾氯化炉及其温度控制方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：带控温装置的沸腾氯化炉，包括炉壁内的炉腔，炉壁上设置有测温装置和加热装置。
此外，本发明还提供了一种适应于该种带控温装置的沸腾氯化炉的温度控制方法：
a、以高钛渣作为氯化原料时，投料反应的起始温度为900℃～1000℃，并将反应过程中的炉内温度控制在900℃～1100℃；
b、以碳化钛作为氯化原料时，投料反应的起始温度为400℃～500℃，并将反应过程中的炉内温度控制在450℃～700℃。
本发明的有益效果是：简单易行、制造方便、成本低，能有效地对沸腾氯化炉，特别是小型沸腾氯化炉的运行温度进行控制，提高了对炉内温度控制的准确度。
附图说明
图1是本发明的主视图。
图2是图1的A-A剖面图。
图中标记为，1-炉壁，2-热电偶，3-电阻丝，4-保护电阻丝的套管，5-保护热电偶的套管，6-炉腔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1和图2所示，本发明的沸腾氯化炉的控温装置，包括设置在氯化炉炉壁1上的测温装置和加热装置。
由于设置了加热装置和测温装置，所述沸腾氯化炉内的温度就可根据反应需要进行实时控制，以保证反应的顺利进行。所述加热装置可采用硅碳棒、磁感应加热装置、电加热装置等，考虑到所使用的加热装置与炉壁的结合方便，所述的加热装置采用电阻丝3。所使用的电阻丝3必须能够承受1500°温度。
为了保护电阻丝3，延长电阻丝3的使用寿命，电阻丝3和炉壁1之间设置有电阻丝保护装置。
为了方便安装电阻丝3，所述的电阻丝保护装置采用耐高温耐腐蚀材料制成的套管4，如陶瓷管。
为了提高对氯化炉氯化反应环境温度控制的准确度，所述测温装置采用热电偶2，且热电偶2可伸入炉腔6，此时，应在热电偶2和炉壁1之间设置有热电偶保护装置，该装置可采用耐高温耐腐蚀材料制成的套管5，如陶瓷管，热电偶2安装在套管5中。
考虑到一般的炉腔直径的大小，为充分发挥每根电阻丝3的发热效率，对于一座氯化炉，所述电阻丝3以设置8～16根为宜。
为了使炉腔内的温度分布较为均匀，所述电阻丝3宜沿炉壁1轴向或径向均匀布置，即使各电阻丝3之间的间距相同，电阻丝3可做成环状，沿炉壁1轴向均匀布置；电阻丝3也可做成直条状，沿炉壁1径向均匀布置。
为安装和更换电阻丝3的方便起见，所述电阻丝3沿炉壁1轴向均匀布置，并布置在和炉壁1同心的同心圆周上。根据一般的炉壁厚度，该同心圆周到炉壁1内表面的距离不宜超过80mm，以免因为炉壁内热损失大而使炉腔内供热不够。
本发明的带控温装置的沸腾氯化炉的温度控制方法。
a、以高钛渣作为氯化原料时，投料反应的起始温度为900℃～1000℃，并将反应过程中的炉内温度控制在900℃～1100℃；
b、以碳化钛作为氯化原料时，投料反应的起始温度为400℃～500℃，并将反应过程中的炉内温度控制在450℃～700℃。
实施例一
应用本发明的带控温装置的沸腾氯化炉并使用高钛渣做为原料进行沸腾氯化。
起炉时，通过加热电阻丝3对氯化炉加热，当热电偶2测量的温度达到1000℃时，加入将高钛渣与焦炭按照3∶1的比例加入，反应开始进行。此时可停止电阻丝3的加热，或将加热功率降低，当加入物料不稳定或排渣时造成炉内热量急剧减少时，重新启动电阻丝3加热，维持炉内热量的平衡和温度的稳定，保证氯化炉能够顺利运行。
实施例二
应用本发明的带控温装置的沸腾氯化炉并使用碳化钛做为原料进行沸腾氯化。
起炉时，通过加热电阻丝3对氯化炉加热，当热电偶2测量的温度达到500℃时，加入碳化钛并通氯气，反应开始进行。此时可停止电阻丝3的加热，或将加热功率降低，当加入物料不稳定或排渣时造成炉内热量急剧减少时，重新启动电阻丝3加热，维持炉内热量的平衡和温度的稳定，保证氯化炉能够顺利运行。
Claims (10)
1. 带控温装置的沸腾氯化炉，包括炉壁(1)内的炉腔(6)，炉壁(1)上设置有测温装置，其特征是：炉壁(1)上还设置有加热装置。
2. 如权利要求1所述的带控温装置的沸腾氯化炉，其特征是：所述的加热装置采用电阻丝(3)。
3. 如权利要求2所述的带控温装置的沸腾氯化炉，其特征是：电阻丝(3)和炉壁(1)之间设置有电阻丝保护装置。
4. 如权利要求3所述的带控温装置的沸腾氯化炉，其特征是：所述的电阻丝保护装置为耐高温耐腐蚀材料制成的套管(4)。
5. 如权利要求1、2、3或4所述的带控温装置的沸腾氯化炉，其特征是：所述测温装置为热电偶(2)，热电偶(2)伸入炉腔(6)，热电偶(2)和炉壁(1)之间设置有热电偶保护装置。
6. 如权利要求5所述的带控温装置的沸腾氯化炉，其特征是：所述的热电偶保护装置为耐高温耐腐蚀材料制成的套管(5)，所述热电偶(2)安装在套管(5)中。
7. 如权利要求2、3或4所述的带控温装置的沸腾氯化炉，其特征是：所述电阻丝(3)设置有8～16根。
8. 如权利要求7所述的带控温装置的沸腾氯化炉，其特征是：所述电阻丝(3)沿炉壁(1)轴向或径向均匀布置。
9. 如权利要求8所述的带控温装置的沸腾氯化炉，其特征是：所述电阻丝(3)沿炉壁(1)轴向设置，并布置在和炉壁(1)同心的同心圆周上。
10. 如权利要求1所述的带控温装置的沸腾氯化炉的温度控制方法，其特征是：
a、以高钛渣作为氯化原料时，投料反应的起始温度为900℃～1000℃，并将反应过程中的炉内温度控制在900℃～1100℃；
b、以碳化钛作为氯化原料时，投料反应的起始温度为400℃～500℃，并将反应过程中的炉内温度控制在450℃～700℃。
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