УСТАНОВКА ДЛЯ СИНТЕЗА ДИОКСИДА ТИТАНА

Полезная модель относится к производству порошковых материалов и может быть использована для получения диоксида титана по хлоридной технологии.
Из уровня техники известна установка для синтеза диоксида титана, содержащая последовательно включенные плазмотрон, соединенный с источником кислорода или кислородсодержащего газа, плазмохимический реактор, связанный с расходной емкостью тетрахлорида титана, закалочную камеру, теплообменник и блок разделения продуктов синтеза, состоящий из циклона и фильтра (RU 2057714 С1, C 01 G 23/047, 1996). Основным недостатком известной установки являются постоянные забивки теплообменника и циклона отложениями диоксида титана, требующие остановок производства для чисток, и наличие нескольких точек выгрузки диоксида титана, что усложняет конструкцию и снижает эффективность работы установки в целом.
Полезная модель направлена на повышение эффективности и надежности работы установки и улучшение процесса синтеза диоксида титана.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в установке для синтеза диоксида титана, содержащей последовательно включенные плазмотрон, соединенный с источником кислорода или кислородсодержащего газа, плазмохимический реактор, связанный с расходной емкостью тетрахлорида титана, закалочную камеру, теплообменник и блок разделения продуктов синтеза, состоящий из циклона и фильтра, согласно полезной модели, закалочная камера выполнена с цилиндрическим корпусом, к коническому днищу которого подсоединен бункер крупной фракции диоксида титана, и радиально расположенным выходным патрубком, и дополнительно снабжена пневмоимпульсным генератором, ствол которого установлен в нижней части цилиндрического корпуса соосно и диаметрально противоположно радиальному
выходному патрубку, при этом теплообменник выполнен однотрубчатым типа «труба в трубе» и соосно - напрямую подключен к радиальному выходному патрубку закалочной камеры, а циклон блока разделения продуктов синтеза, вход которого подсоединен к теплообменнику, выполнен с конической успокоительной камерой, соосно размещенной между корпусом и отводной трубой.
При этом входной патрубок запыленного газа рукавного фильтра блока разделения продуктов синтеза подключен к отводной трубе циклона, а выходной патрубок уловленных частиц соединен транспортной магистралью с периферийной зоной верхней части цилиндрического корпуса циклона, который выполнен с коническим днищем, снабженным пневмотранспортным средством диоксида титана.
Наличие в закалочной камере пневмоимпульсного генератора и выполнение теплообменника однотрубчатом типа «труба в трубе» с подключением его к радиальному выходному патрубку закалочной камеры позволяет при забивке теплообменника диоксидом титана посылать пневматические импульсы из генератора через его ствол в канал теплообменника, под воздействием которых происходит разрушение отложений диоксида титана, а эффективное их удаление из канала теплообменника обеспечивается пылегазовым потоком.
При этом заявленная конструкция циклона с наличием успокоительной камеры, которая является дополнительным осадителем, способствует повышению эффективности осаждению мелких фракций порошка диоксида титана до 82÷97%. Кроме того, подключение выходного патрубка уловленных частиц рукавного фильтра транспортной магистралью к периферийной зоной верхней части цилиндрического корпуса циклона уменьшает число точек выгрузки диоксида титана, что также способствует упрощению конструкции и повышению надежности работы установки.
На чертеже изображена схема установка для синтеза диоксида титана.
Установка содержит плазмотрон 1, к которому подключен источник кислорода 2, плазмохимический реактор 3, соединенную с расходной емкостью 4 и средством 5 подачи тетрахлорида титана, закалочную камеру 6, снабженную пневмоимпульсным генератором 7, теплообменник 8, который выполнен однотрубчатым типа «труба в трубе» в виде прямой трубы или прямоугольных
витков из прямых труб с закругленными углами и соосно - напрямую подключен к радиальному выходному патрубку 9 закалочной камеры 6, и блок 10 разделения продуктов синтеза, включающий циклон 11, тангенциальный входной патрубок 12 которого подсоединен к теплообменнику 8, и рукавный фильтр 13. Выхлопной ствол 14 пневмоимпульсного генератора 7 установлен в стенке нижней части цилиндрического корпуса закалочной камеры 6 соосно и диаметрально противоположно радиальному выходному патрубку 9. Циклон 11 выполнен с конической успокоительной камерой 15 и коническим днищем, в котором установлено пневмотранспортное средство 16. Отводная труба 17 циклона 11 соединена с входным патрубком 18 запыленного газа рукавного фильтра 13, выходной патрубок 19 уловленных частиц которого соединен транспортной магистралью 20 (винтовым конвейером) с периферийной зоной верхней части цилиндрического корпуса циклона 13.
Заявленное решение осуществляется следующим образом.
В плазмотроне 1 генерируют плазму кислорода (или кислородсодержащего газа), подаваемого из источника 2. Струя кислородной плазмы из плазмотрона 1 поступает в плазмохимический реактор 3, в который из расходной емкости 4 средством 5 подают тетрахлорид титана. В плазмохимическом реакторе 3 при взаимодействии тетрахлорида титана с плазмой кислорода протекают процессы реакции-синтеза диоксида титана. Продукты реакции представляют собой газовзвесь частиц диоксида титана размером 0,2-1,0 мкм в хлор-газе, состоящем из хлора и избыточного кислорода. Пылегазовый поток продуктов реакции из реактора 3 поступает в закалочную камеру 6, где происходит их частичное охлаждение и осаждение крупной фракции диоксида титана, которая накапливается в бункер 21 крупной фракции, присоединенном к коническому днищу цилиндрического корпуса закалочной камеры 6, и затем направляется на переработку. Пылегазовый поток продуктов реакции из закалочной камеры 6 через радиальный выходной патрубок 9 направляют в теплообменник 8, в котором производят их окончательное охлаждение. Из теплообменника 8 пылегазовый поток через тангенциальный входной патрубок 12 поступают в верхнюю часть цилиндрического корпуса циклона 11, где под действием центробежных сил происходит осаждение диоксида титана из пылегазового
потока в коническое днище. Закрученный пылегазовый поток из корпуса циклона 11 поступает в успокоительную камеру 15, у стенки которой тангенциальная скорость потока значительно выше тангенциальной скорости у стенки корпуса, что обеспечивает более полное осаждение мелких частиц диоксида титана. Хлор-газ с остаточным диоксидом титана из успокоительной камеры 15 по отводной трубе 17 подают во входной патрубок 18 запыленного газа рукавного фильтра 13. где происходит очистка хлор-газа от остаточного диоксида титана. Хлор-газ из рукавного фильтра 13 поступает к потребителю, а уловленный диоксид титана из выходного патрубка 19 уловленных частиц по транспортной магистрали 20 (винтовым конвейером) направляют в периферийную зону верхней части цилиндрического корпуса циклона 11. Осажденные в коническом днище циклона 11 мелких частиц диоксида титана пневмотранспортным средством 16 передают на дальнейшую переработку.
В процессе синтеза диоксида титана пневмоимпульсный генератор 7, выхлопной ствол 14 которого установлен в стенке нижней части цилиндрического корпуса закалочной камеры 6 соосно и диаметрально противоположно радиальному выходному патрубку 9 и, соответственно, входному-начальному участку теплообменника 8, периодически посылает импульсы давления и разрежения в проточный внутренний канал теплообменника 8, которые разрушают отложения диоксида титана на внутренних стенках теплообменника 8, а унос фракций диоксида титана из теплообменника 8 осуществляется пылегазовым потоком.