CN107128972B - 一种用于钛白粉的生产*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了涉及钛白粉生产技术领域,尤其是一种用于钛白粉的生产***,其包括氧气储罐、四氯化钛输入装置、甲苯输入装置、氧化反应器、四氯化钛预热器、氧气预热器;氧化反应器包括依次连接燃烧段、进料环、反应段、冷却段,反应段的外部设置有第一外套管,冷却段的外部设置有第二外套管,第一外套管与第二外套管相连接;氧气储罐与氧气预热器的进料口相连接,氧气预热器的出料口与燃烧段相连接,甲苯输入装置与燃烧段相连接,四氯化钛输入装置与第二外套管相连接,四氯化钛预热器的进料口与第一外套管相连接,四氯化钛预热器的出料口与进料环相连接。本发明提供了一种降低生产成本、资源利用率高的钛白粉的生产***。
Description
技术领域
本发明涉及钛白粉生产技术领域,尤其是一种用于钛白粉的生产***。
背景技术
钛白粉是国际公认的最佳白色颜料,具有无毒、比表面积大、表面活性高、吸收紫外线强等特点,广泛应用于油漆、化妆品(紫外线吸收剂)、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、陶瓷、搪瓷、电子、食品、医药等工业。
由于氯化钛白工艺具有工艺流程短,自动化程度高,产品质量好,三废排放少,且容易治理,所以钛白粉的生产通常采用氯化钛白工艺,氯化钛白工艺通过气态的四氯化钛和氧气原料,在氧化反应器反应生成二氧化钛(钛白粉),其化学反应式为:TiCl4(g)+O2(g)=TiO2(R)+2Cl2(g)△H=-181.5856kJ/mol,在常温下该反应基本上不能进行,只有当温度高于600℃以上才有明显的反应速度,随着温度提高,反应速度加快。该反应虽然为放热反应,但单释放的反应热不足以维持***在高温下反应,因此必须事先将原料(TiCl4,O2)预热,以维持反应连续进行。另外,该反应中的产物TiO2(R)是一种固体产物,是一种由两种气相反应生成一种固相和气相的反应,该过程中存在固相的形核和长大,而TiO2粒度是一个重要的产品指标,为了得到粒度满足要求的产品,就必须控制固相的持续长大,温度是固相长大的一个必须条件。在生产中,一个有效抑制固相持续长大的手段就是控制温度。
目前,为满足反应温度的要求,原料通过一级或者多级预热,达到高温反应条件;为控制产品质量,反应得到的产品和尾气则通过气冷或者水套急冷来达到降温的作用,氧气通过预热炉的一级和高温火焰的二级预热来达到1600℃,而四氯化钛通过预热炉的预热达到450℃进入氧化炉反应,反应得到的产品和尾气温度高达1680℃,高温混合物通过管道水冷的方式进行降温,而冷却水通过水冷换热***和大气进行换热,该过程中,每生产一吨钛白粉,预热四氯化钛需要60kg柴油,预热氧气需要柴油70kg和15kg甲苯,冷却水的消耗量也较大,导致整个钛白粉的生产***损耗大、成本高、资源利用率低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种降低生产成本、资源利用率高的钛白粉的生产***。
本发明解决其技术问题所采用的一种用于钛白粉的生产***,包括氧气储罐、四氯化钛输入装置、甲苯输入装置、氧化反应器、四氯化钛预热器、氧气预热器;
氧化反应器包括依次连接的燃烧段、进料环、反应段、冷却段,反应段的外部设置有第一外套管,冷却段的外部设置有第二外套管,第一外套管与第二外套管相连接;
氧气储罐与氧气预热器的进料口相连接,氧气预热器的出料口与燃烧段相连接,甲苯输入装置与燃烧段相连接,四氯化钛输入装置与第二外套管相连接,四氯化钛预热器的进料口与第一外套管相连接,四氯化钛预热器的出料口与进料环相连接。
进一步的是,四氯化钛输入装置包括依次连接的四氯化钛储罐、四氯化钛动力泵、第一阀门。
进一步的是,第一阀门为球阀。
进一步的是,四氯化钛动力泵与氧气预热器的进料口相连接,且四氯化钛动力泵与四氯化钛预热器的进料口之间设置有第二阀门。
进一步的是,第二阀门为球阀。
进一步的是,甲苯输入装置包括依次连接的甲苯储罐、甲苯动力泵。
进一步的是,还包括冷却水槽,冷却水槽与冷却段的尾端相连接。
本发明的有益效果是:通过在氧化反应器的反应段的外部设置第一外套管,冷却段的外部设置有第二外套管,将四氯化钛输入装置与第二外套管相连接,则使原料四氯化钛通过四氯化钛输入装置进入第二外套管,在传递给第一外套管,通过氧化反应器反应产生的热量对原料四氯化钛进行预热后,再传递给四氯化钛预热器根据温度进行进一步的加热,降低四氯化钛预热器预热的温度,降低预热的成本,同时,也对反应产生的尾气进行了冷却,降低了冷却的成本,降低了钛白粉的生产成本和提高了资源利用率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;
图中零部件、部位及编号:氧化反应器1、四氯化钛预热器2、氧气预热器3、第一外套管4、第二外套管5、四氯化钛储罐6、四氯化钛动力泵7、第一阀门8、第二阀门9、甲苯储罐10、燃烧段11、进料环12、反应段13、冷却段14、甲苯动力泵15、氧气储罐16。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示,本发明一种用于钛白粉的生产***包括氧气储罐16、四氯化钛输入装置、甲苯输入装置、氧化反应器1、四氯化钛预热器2、氧气预热器3,四氯化钛输入装置包括依次连接的四氯化钛储罐6、四氯化钛动力泵7、第一阀门8,第一阀门8优选为球阀,甲苯输入装置包括依次连接的甲苯储罐10、甲苯动力泵15;
氧化反应器1包括依次连接的燃烧段11、进料环12、反应段13、冷却段14,反应段13的外部设置有第一外套管4,冷却段14的外部设置有第二外套管5,第一外套管4与第二外套管5相连接;
氧气储罐16与氧气预热器3的进料口相连接,氧气预热器3的出料口与燃烧段11相连接,甲苯输入装置与燃烧段11相连接,四氯化钛输入装置与第二外套管5相连接,四氯化钛预热器2的进料口与第一外套管4相连接,四氯化钛预热器2的出料口与进料环12相连接。
通过在氧化反应器3的反应段13的外部设置第一外套管4,冷却段14的外部设置有第二外套管5,将四氯化钛输入装置与第二外套管5相连接,则使原料四氯化钛通过四氯化钛动力泵7进入第二外套管5,在传递给第一外套管4,通过氧化反应器3反应产生的热量对原料四氯化钛进行预热后,再传递给四氯化钛预热器2根据温度进行进一步的加热,降低四氯化钛预热器2预热的温度,降低预热的成本,同时,也对反应产生的尾气进行了冷却,降低了冷却的成本,降低了钛白粉的生产成本和提高了资源利用率。
氧气通过氧气预热器3预热后的温度能够达到800℃,再通入燃烧段11中与甲苯发生燃烧反应,是氧气的温度达到1600℃,高温氧气与高温四氯化钛生产出的钛白粉,质量高、粒度高。
具体的,为了防止第一外套管4、第二外套管5出现故障而影响生产,本发明通过四氯化钛动力泵7与氧气预热器3的进料口相连接,且四氯化钛动力泵7与四氯化钛预热器2的进料口之间设置有第二阀门9,第二阀门9优选为球阀,通过第二阀门9控制原料四氯化钛是否直接进入四氯化钛预热器2中。
为了进一步对尾气进行冷却,还设置有冷却水槽,冷却水槽与冷却段14的尾端相连接。
Claims (7)
1.一种用于钛白粉的生产***,包括氧气储罐(16)、四氯化钛输入装置、甲苯输入装置、氧化反应器(1)、四氯化钛预热器(2)、氧气预热器(3),氧化反应器(1)包括依次连接的燃烧段(11)、进料环(12)、反应段(13)、冷却段(14),氧气储罐(16)与氧气预热器(3)的进料口相连接,氧气预热器(3)的出料口与燃烧段(11)相连接,甲苯输入装置与燃烧段(11)相连接,四氯化钛预热器(2)的出料口与进料环(12)相连接,其特征在于:反应段(13)的外部设置有第一外套管(4),冷却段(14)的外部设置有第二外套管(5),第一外套管(4)与第二外套管(5)相连接,四氯化钛输入装置与第二外套管(5)相连接,四氯化钛预热器(2)的进料口与第一外套管(4)相连接。
2.如权利要求1所述的一种用于钛白粉的生产***,其特征在于:四氯化钛输入装置包括依次连接的四氯化钛储罐(6)、四氯化钛动力泵(7)、第一阀门(8)。
3.如权利要求2所述的一种用于钛白粉的生产***,其特征在于:第一阀门(8)为球阀。
4.如权利要求2所述的一种用于钛白粉的生产***,其特征在于:四氯化钛动力泵(7)与氧气预热器(3)的进料口相连接,且四氯化钛动力泵(7)与四氯化钛预热器(2)的进料口之间设置有第二阀门(9)。
5.如权利要求4所述的一种用于钛白粉的生产***,其特征在于:第二阀门(9)为球阀。
6.如权利要求1至5任意一项所述的一种用于钛白粉的生产***,其特征在于:甲苯输入装置包括依次连接的甲苯储罐(10)、甲苯动力泵(15)。
7.如权利要求1所述的一种用于钛白粉的生产***,其特征在于:还包括冷却水槽,冷却水槽与冷却段(14)的尾端相连接。
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