年产1.5万吨氯化法钛白新型氧化反应器

20030160      年产1.5万吨氯化法钛白新型氧化反应器      锦州市科技局      应用技术      锦州铁合金（集团）有限责任公司钛白粉厂      国内领先      2001.09.28                  孙元智、刘长河、张 清、马天沛、王贻谦、许金玲、齐 霁、石 磊、金宝玉、黄鑫泉、朴昌林、赵玉泉、刘向久、马杰成、车敬标     

        一、课题来源及背景：氯化法钛白生产技术是二十世纪五十年代发展起来的先进生产方法，历经半个世纪后，仍是TiO2生产的首选技术。但该项技术掌握在西方少数发达国家手中，并实行高度垄断，拒不转让，尤其是对其核心关键技术与设备-氧化炉，更是严格保密。为了充份利用我国丰富的钛资源，尽快发展我国的氯化法钛白工业。锦铁公司利用技术咨询-联合设计的方式，于1993年底建成了我国第一套年产1.5万吨氯化法钛白生产装置，但经过试车生产后，暴露出其核心装备氧化炉易腐蚀，难于修复，易产生结疤的问题，严重的影响了达标达产。在这种情况下，1996年4月锦铁公司与中科院过程工程研究所就该项问题签订了联合攻关协议，联合开发具有我国自主知识产权的新型氧化炉。

    二、采用的技术原理；氧化炉主要是完成四氯化钛气相氧化制取二氧化钛，气相四氯化钛和氧气在高温情况下接触时，依下式生成二氧化钛。             T iCi4 + O2 = TiCi4(R) + 2 Cl2 (g) 式中（g）代表气相      （R）代表金红石型四氯化钛气相氧化是一个快速反应，这个反应在瞬间即可完成，它只取决于四氯化钛与氧气混合的完全程度和初始反应温度。在化学反应过程中。两个分子能相互作用的必要条件是两者的分子要互相接触，在这种条件下，电子转移和原子的重新排列方可进行，其结果生成新的分子。由此可见，氧化炉控制反应过程的主要因素是传质过程。

        三、技术的创造性与先进性;涂料钛白的质量，主要取决于它的光学性能，而光学性能又主要取决于TiO2的晶型，平均粒径，粒度分布及粒子的形状，TiCl4晶粒生长是气相氧化 过程中的关键问题，因此要求两股气流混合均匀，并迅速冷却，否则会出现TiO2粒度变粗和粒度分布宽的现像。新型氧化炉设计采用了热氧流与四氯化钛蒸气以30度交叉射流混合，即射入角为30度，强化了混合效果。二是四氯化钛喷口改为可调环缝式结构，即环缝高度在一定范围内可调，便于了工艺参数的调整。使之达到最佳工作状态。三是在主环室配备两支喷枪，间隔一定时间将20-30g的特制颗粒沿着环状的喷口射入炉内，将TiCl4喷口处及炉内疤层打掉，使氧化炉运行周期显著延长。四是研制出特殊的耐高温耐腐蚀合金，提高了该氧化反应器的机械性能和抗腐蚀性能。该新型氧化反应器与原进口氧化反应器相比较，TiO2成品的晶型，粒度，粒度分散，粒度外型及消色力等主要质量指标明显优于进口炉。TiO2成品与美国R-902相比较，粒度，粒度分布，消色力等主要质量指标达到了美国R-902的实物水平。         四、技术的成熟程度，适用范围和安全性：该装置自鉴定至今，已作为生产装置应用在生产线上，从2002年起，月月产量超过千吨，实现了生产装置的达产达标。在氯化法钛白生产领域，填补了国内空白。改装置生产运行安全可靠，从未发生任何安全事故。

        五、应用情况及存在问题：型氧化反应器在年产1.5万吨钛白粉装置上，通过两年的长周期运行考核，表明新型氧化反应器是成功的。1、研制的高温耐蚀合金材料满足了工艺条件要求，具有可靠的安全性。2、解决了氧化反应器的除疤难题，保证了长周期运行。3、大幅度的提高了氧化半成品的质量，达到了美国杜邦R-902的实物水平。4、节约发原材料，降低了生产成本和设备制造成本。5、其结构造型合理，结构简单，便于制造安装，维修和操作。由于研制的耐高温，耐蚀合金材料的应用，反应器的主要部件使用寿命较进口炉型已大大提高，但与国外先进氧化器尚有一定差距，因此在制造工艺上，还有待研究，以获得更长的使用周期。

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