本发明专利技术涉及二氧化钛合成领域，公开了一种用于制备二氧化钛的装置及制备二氧化钛的方法。本发明专利技术的用于制备二氧化钛的装置包括通过管道依次连接的四氯化钛蒸发器、氧化炉、浆料罐和成品罐，该装置还包括等离子体加热器，所述等离子体加热器用于对氧气进行加热，并将加热后的氧气送入到所述氧化炉中与四氯化钛进行反应。该装置能够实现二氧化钛的连续稳定生产，提高生产效率和产品质量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及二氧化钛合成领域，具体地，涉及一种用于制备二氧化钛的装置及制备二氧化钛的方法。
技术介绍
氯化法钛白生产工艺技术在我国已得到广泛应用，其中氧化工艺段使用的氧化反应器，普遍采用甲苯燃烧加热的方式对氧气预热至1600℃，在工艺上要求有氧气与甲苯燃烧的反应，在设备上氧化炉必须设有专门的大型耐高温燃烧室，同时该燃烧室顶部设有结构复杂制作难度大的甲苯喷射枪，要求甲苯和氧气喷入燃烧室后燃烧形成固定的高温焰场，生成的热氧气温度保持在1600℃左右，再进入氧化炉反应段参与后续反应，工艺复杂对设备要求很高且造价昂贵，一旦甲苯枪损坏将无法对氧气热，整个氧化工艺也会因此而中断，严重影响了氧化工艺生产的连续性。另外，甲苯喷射枪的设计和制作直接影响了氧气的预热效果，目前普遍使用的工艺中对氧气的预热能力在1200-1300℃，且设备一旦投入生产甲苯枪和氧化炉燃烧室的规格是一定的，如需要再提高预热温度则需要同时改进甲苯枪和氧化炉燃烧室的规格，两者需同时改进，对于工业生产来说十分不利。另外，在现有的氯化法钛白工艺中，氧化反应器的结疤问题十分突出，直接影响了整个工艺生产的连续性，目前采取的防结疤措施主要是：A、控制添加剂KCl(常压下KCl熔点771℃，沸点1437℃)的加入量；B、控制氧化反应器反应段内壁面温度不低于TiO2的烧结温度1000-1200℃。其中调整添加剂KCl的加入量时，需调整氧化炉前段燃烧室内O2、甲苯的流量，使得氧化炉反应区前段的压力和流量满足设备压力负载的要求和整体物料流量的要求，操作难度较大工艺过程复杂。使用甲苯燃烧放热的工艺中，甲苯燃烧反应会生成水蒸气和二氧化碳，与预热后的氧气混合进入后序工艺，增加了氧化炉内压力和气体流量，从而增加了主体设备的压力负载和后序冷却淋洗工段的生产负荷，使得设备的设计和制造成本较高。现有的气幕降温方法采用气幕区通入冷却惰性气体对气态TiO2进行冷却，气幕区的结构复杂，制作工艺难度大，造价昂贵，最终还会造成冷却后的尾气中含有大量惰性气体降低了尾气中Cl2的浓度。同时氯化法钛白氧化工艺的尾气中含有Cl2、CO2和O2，其中大量Cl2可通入氯化工段的氯化炉中循环使用，甲苯的燃烧增加了CO2，降低了返回氯化炉尾气中Cl2的浓度。大量其它气体的加入会影响氯化炉的气量设置，从而影响了氯化反应。目前国内外对解决上述二氧化钛的制备装置和连续稳定生产中存在的技术问题未见相关报道。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是提供一种用于制备二氧化钛的装置，该装置能够实现二氧化钛的连续稳定生产，提高生产效率和产品质量。本专利技术的第二个目的是提供一种能够连续稳定生产、高效率的制备二氧化钛的方法。为了实现上述目的，本专利技术提供一种用于制备二氧化钛的装置，该装置包括通过管道依次连接的四氯化钛蒸发器、氧化炉、浆料罐和成品罐，其中，该装置还包括等离子体加热器，所述等离子体加热器用于对氧气进行加热，并将加热后的氧气送入到所述氧化炉中与四氯化钛进行反应。本专利技术还提供了一种制备二氧化钛的方法，该方法包括，将含有四氯化钛和氯化铝的四氯化钛原料送入到四氯化钛蒸发器中进行蒸发后，将得到的含有四氯化钛的蒸气送入到氧化炉中与氧气进行氧化反应，其中，所述氧气通过在等离子体加热器进行加热后再送入到所述氧化炉中。通过上述技术方案，利用等离子体加热器实现对氧气直接加热，具有如下优点：1)能够有效的将氧气加热，不再需要利用甲苯燃烧的反应来预热，简化了工艺流程，同时氧化炉中不需要设置燃烧室和甲苯枪的结构，杜绝了因甲苯枪的损坏而带来的停炉现象，从而实现了整个氧化化工艺的连续性和稳定性，生产效率提高了35％，为氯化法钛白产品的生产降低了设备成本；2)等离子体加热器对氧气的加热功率是可精确调整的，可以实现对氧气预热温度的精确控制和灵活调控；3)减少了氧化炉内压力负载和后序冷却淋洗工段的负荷，氧化尾气中的氯气成分纯净更有利于循环进入氯化炉进行氯化反应，提高氯化效率；4)利用等离子体加热器加热后氧气的纯净度高，留给设备的压力负载空间较大，且只需单独调整氧气的流量和压力，从而大大提高了氧化反应器的防结疤效果；5)由于加热后的氧气中不含水蒸气和二氧化碳，在相同流量条件下氧气浓度更高，更有利于提高四氯化钛的氧化率，从而提高了生产效率和氧化产品的质量。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是本专利技术提供的一种用于制备二氧化钛的装置的结构图。附图标记说明1、等离子体加热器 2、四氯化钛混合罐 3、四氯化钛蒸发器4、氧化炉 5、急冷装置 6、浆料罐7、成品罐 8、尾气 101、冷却液体入口102、冷却液体出口 103、氧气 21、氯化铝加料罐22、搅拌器 23、四氯化钛泵 61、浆料泵具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。如图1所示，本专利技术提供的用于制备二氧化钛的装置，该装置包括通过管道依次连接的四氯化钛蒸发器3、氧化炉4、浆料罐6和成品罐7，其中，该装置还包括等离子体加热器1，所述等离子体加热器1用于对氧气103进行加热，并将加热后的氧气103送入到所述氧化炉4中与四氯化钛进行反应。优选地，所述四氯化钛蒸发器3通过管道与所述氧化炉4的四氯化钛入口连接，所述氧化炉4的产物出口通过管道与所述浆料罐6的入口连接，所述浆料罐6的浆料出口通过管道与所述成品罐7的入口连接。根据本专利技术，所述四氯化钛蒸发器3用于将四氯化钛气化，其可以为本领域常规使用的四氯化钛蒸发器，如通过电加热炉和预热盘管使四氯化钛气化的四氯化钛蒸发器。具体的加热温度可以为500-550℃。气化后的四氯化钛经过氧化炉4的四氯化钛入口进入氧化炉4。根据本专利技术的一个优选的实施方式，所述四氯化钛蒸发器3的四氯化钛入口与四氯化钛混合罐2连接，所述四氯化钛混合罐2用于将四氯化钛和氯化铝进行混合，并将混合后的四氯化钛原料送入到四氯化钛蒸发器3中。作为本专利技术的一种优选的实施方式，四氯化钛混合罐2中设置有搅拌器22，四氯化钛和由氯化铝加料罐21加入的氯化铝在搅拌器22的作用下均匀混合。混合后的四氯化钛由四氯化钛泵23(例如可以使用高压小流量输送泵)送入四氯化钛蒸发器3。为了便于控制氧气的温度，简化反应装置，实现二氧化钛的连续稳定生产，提高生产效率和产品质量，本专利技术中所述等离子体加热器1用于对氧气103进行加热。所述等离子体加热器1可为本领域常规使用的等离子体加热器。优选地，所述等离子体加热器1通过喷嘴将加热后的氧气10本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于制备二氧化钛的装置，该装置包括通过管道依次连接的四氯化钛蒸发器、氧化炉、浆料罐和成品罐，其特征在于，该装置还包括等离子体加热器，所述等离子体加热器用于对氧气进行加热，并将加热后的氧气送入到所述氧化炉中与四氯化钛进行反应。
【技术特征摘要】
1.一种用于制备二氧化钛的装置，该装置包括通过管道依次连接的四氯化钛蒸发器、氧化炉、浆料罐和成品罐，其特征在于，该装置还包括等离子体加热器，所述等离子体加热器用于对氧气进行加热，并将加热后的氧气送入到所述氧化炉中与四氯化钛进行反应。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述四氯化钛蒸发器通过管道与所述氧化炉的四氯化钛入口连接，所述氧化炉的产物出口通过管道与所述浆料罐的入口连接，所述浆料罐的浆料出口通过管道与所述成品罐的入口连接。3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述等离子体加热器通过喷嘴将加热后的氧气喷入到所述氧化炉中与四氯化钛进行反应；优选地，所述喷嘴为石英喷嘴；更优选地，所述氧化炉的内壁具有抗高温耐腐蚀材质；更优选地，所述抗高温耐腐蚀材质为英康合金。4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述等离子体加热器的加热温度为1200-1800℃，优选为1350-1650℃。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的装置，其中，所述装置还包括急冷装置，所述急冷装置位于所述氧化炉和所述浆料罐之间，用于将从所述氧化炉的产物出口排出的产物进行冷却后送入到所述浆料罐中；优选地，所述急冷装置包括双层套管。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的装置，其中，所述装置还包括尾气收集单元，所述尾气收集单元用于收集所述浆料罐排出的尾气；优选地，所述尾气收集单元包括负压风机，所述负压风机设置于所述浆料罐的上方用于收集所述浆料管排出的尾气。7.根据权利要求1-4中任意一项所述的装置，其中，所述四氯化钛蒸发器的四氯化钛入口与四氯化钛混合罐连接，所述四氯化钛混合罐用于将四氯化钛和氯化铝进行混合，并将混合后的四氯化钛原料送入到四氯化钛蒸发器中。8.一种制备二氧化钛的方法，其特征在于，该方法包括，将含有四...
【专利技术属性】
技术研发人员：周艾然，陆平，杜明，王建鑫，李冬勤，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51
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