三氯化鋁反應器的制作方法

本發明涉及氯化法鈦白粉制備領域，尤其是一種三氯化鋁反應器。

背景技術：

氯化法鈦白生產工藝中氧化是最關鍵的技術之一，氧化過程中四氯化鈦與氧氣反應生成銳鈦型鈦白和金紅石型鈦白的機率接近，一般情況下，產品是銳鈦型和金紅石型共存的混晶鈦白粉。那么在氧化工藝條件下添加三氯化鋁，可以使產品轉化為單一的金紅石型鈦白粉。因此三氯化鋁的加入直接關系著金紅石型鈦白粉的轉化率。在鈦白生產工藝中，通常采用鋁粉與氯氣在三氯化鋁反應器中反應制得三氯化鋁，在生成三氯化鋁的同時，利用反應放熱對氣態的四氯化鈦進行加熱。

現有的三氯化鋁反應器中通常采用脈沖氣體噴射的方式從側面向三氯化鋁反應器中加入鋁粉，此種加入鋁粉的方式易導致鋁粉分布不均勻，鋁粉量波動較大，不利于反應平穩充分地進行，且會造成相當一部分未反應的鋁粉及隨著氣流從出料口輸出。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種可以使鋁粉和氯氣反應更加徹底的三氯化鋁反應器。

本發明公開的三氯化鋁反應器，包括反應腔體、出料口、用于通入氯氣和鋁粉的第一進料管和用于通入四氯化鈦氣體的第二進料管，所述第一進料管豎直設置于反應腔體底部中心，且第一進料管的頂部延伸至反應腔體中部，下部延伸出反應腔體，所述第一進料管的下部連接有鋁粉添加管，所述第二進料管與反應腔體底部相連通，所述出料口設置于反應腔體頂部。

優選地，所述第一進料管內壁上沿軸向設置有線式溫度傳感器，所述鋁粉添加管下方的第一進料管上設置有通向反應腔體的單向閥，所述鋁粉添加管與單向閥之間設置有加壓氮氣管，所述加壓氮氣管上設置有電磁閥，所述線式溫度傳感器與電磁閥聯動控制。

優選地，所述鋁粉添加管與反應腔體之間的第一進料管上設置有在線粉塵檢測器。

優選地，所述第一進料管的材質為耐火陶瓷管，且第一進料管內外壁均涂有高溫隔熱涂料。

優選地，所述第一進料管頂部上方設置有擋板。

優選地，所述反應腔體內部為倒錐形結構。

優選地，所述反應腔體底部設置有四氯化鈦加入腔，所述反應腔體與四氯化鈦加入腔之間設置有氣體分布器，所述第二進料管與四氯化鈦加入腔相連通。

優選地，所述出料口連接有旋風收塵器，所述旋風收塵器的灰斗與鋁粉添加管相連通。

本發明的有益效果是：在該三氯化鋁反應器中，鋁粉通過氯氣被輸送反應器中部，可以在反應器中均勻發散開來，與氯氣更加充分徹底地反應，可有效提高氯氣和鋁粉的利用率。

附圖說明

圖1是本發明的示意圖；

附圖標記：反應腔體1，出料口2，第一進料管3，第二進料管4，鋁粉添加管5，鋁粉加入腔6，在線粉塵檢測器7，擋板8，四氯化鈦加入腔9，氣體分布器10，旋風收塵器11，加壓氮氣管12，電磁閥13，單向閥14、線式溫度傳感器15。

具體實施方式

下面對本發明進一步說明。

本發明公開的三氯化鋁反應器，包括反應腔體1、出料口2、用于通入氯氣和鋁粉的第一進料管3和用于通入四氯化鈦氣體的第二進料管4，所述第一進料管3豎直設置于反應腔體1底部中心，且第一進料管3的頂部延伸至反應腔體1中部，下部延伸出反應腔體1，所述第一進料管3的下部連接有鋁粉添加管5，所述第二進料管4與反應腔體1底部相連通，所述出料口2設置于反應腔體1頂部。

該三氯化鋁反應器運行時，鋁粉首先通過鋁粉添加管5被加入到第一進料管3中，與自下而上的氯氣相混合，由于溫度有限，因此鋁粉與氯氣反應速度很慢，加之管道內氯氣流速很快，鋁粉以氯氣為載體向上輸送，從第一進料管3頂部進入反應腔體1，隨著氯氣向四周擴散，可以使鋁粉均勻充分地分散于反應器中，由于反應腔體1的截面積相對第一進料管3要大得多，向上的氣流速度很慢，鋁粉在反應容器高溫環境下緩慢向下沉降與氯氣充分反應，反應后生成的氧化鋁氣體與與自下而上的四氯化鈦氣體充分混合一起從反應腔體1頂部的出料口2輸出。此外，在保證鋁粉能夠通過氯氣被送入反應器的前提下，可將部分氯氣量與四氯化鈦一起從第二進料管4送入，確保反應器內的反應劇烈程度。

雖然鋁粉與氯氣在第一進料管3反應速度有限，但若出現意外堵塞現象，在鋁粉與氯氣反應放熱易造成局部溫度過高，甚至出現管道破裂現象，為防止這一事故，作為優選方式，所述第一進料管3內壁上沿軸向設置有線式溫度傳感器15，所述鋁粉添加管5下方的第一進料管3上設置有通向反應腔體1的單向閥14，所述鋁粉添加管5與單向閥14之間設置有加壓氮氣管12，所述加壓氮氣管12上設置有電磁閥13，所述線式溫度傳感器15與電磁閥13聯動控制。

當線式溫度傳感器15檢測到管道內溫度出現異常升高時，聯動控制電磁閥13開啟，加壓氮氣進入第一進料管3，將鋁粉吹入反應腔體1中，并且降低管道內溫度，單向閥14可以防止氮氣反沖入氯氣管道，當溫度恢復正常時，電磁閥13關閉，反應器繼續正常運行。安裝線式溫度傳感器15時，可在第一進料管3內壁開槽，在將線式溫度傳感器15放入凹槽后，采用耐高溫、耐腐蝕且導熱良好的材料填平內壁，以防止鋁粉附著。

為了降低從鋁粉添加管5加入的鋁粉速度不均對于輸送和反應的影響，作為優選方式，所述第一進料管3下部設置有鋁粉加入腔6，所述鋁粉加入腔6上部位錐型結構，下部為倒錐形結構，所述鋁粉添加管5與鋁粉加入腔6相連接。鋁粉加入腔6可以起到一定的緩沖作用，使得隨著四氯化鈦上升的鋁粉量更加均勻穩定。為直觀地監測進入反應腔體1的鋁粉量，所述鋁粉添加管5與反應腔體1之間的第一進料管3上設置有在線粉塵檢測器7。通過在線粉塵檢測器7可以檢測四氯化鈦氣體中的粉塵含量從而即可獲得其中的鋁粉含量，從而可根據鋁粉含量調節四氯化鈦流速以及鋁粉添加速度。

由于反應腔體1內的溫度較高，通常近500℃，且氯氣具有強氧化性，因此第一進料管3位于反應腔體1內的部分不能采用一般金屬材料制作，其優選采用耐火陶瓷管，同時為了反應器溫度對于第一進料管3內部溫度的影響，第一進料管3內外壁均涂有高溫隔熱涂料。

在該反應器中，鋁粉是通過第一進料管3噴射入反應腔體1的，為防止噴射高度過高，造成鋁粉未反應完成就直接進入上部的出料口2，所述第一進料管3頂部上方設置有擋板8，以阻擋鋁粉直接向上噴射，并促進其相四周分散。

若鋁粉未與氯氣充分反應即降落至反應腔體1底部，在反應器底部聚集，不但縮短反應器的壽命，且會出現局部過熱現象，容易發生危險。為解決這一問題，作為優選方式，所述反應腔體1內部為倒錐形結構。如此越靠近反應容器底部，氯氣的流動速度就越快，使得其可以有效降低鋁粉的下落速度，使鋁粉被充分反應。而為使四氯化鈦氣體可以均勻上升，避免其對正在反應的氯氣和鋁粉產生不利影響，所述反應腔體1底部設置有四氯化鈦加入腔9，所述反應腔體1與四氯化鈦加入腔9之間設置有氣體分布器10，所述第二進料管4與四氯化鈦加入腔9相連通。

由于鋁粉顆粒較小，仍可能會有鋁粉隨著氣流從出料口2輸出，為回收這部分鋁粉，所述出料口2連接有旋風收塵器11，所述旋風收塵器11的灰斗與鋁粉添加管5相連，將回收的鋁粉再利用，避免了鋁對下工序的影響，提高了鋁的利用率。