[發(fā)明專利]一種生產(chǎn)納米二氧化鈦用氣相預(yù)熱爐

在審

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• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN107726614A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱森
• 申請（專利權(quán)）人: 朱森
• 主分類號: F24H3/08
• 分類號: F24H3/08;F28D7/10;C01G23/07
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司51214
• 代理人: 劉世權(quán)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鈦白粉制備設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種生產(chǎn)納米二氧化鈦用氣相預(yù)熱爐。

背景技術(shù)

納米級二氧化鈦的制備方法主要包括物理法和化學(xué)法，物理法主要包括濺射法、熱蒸發(fā)法及激光蒸發(fā)法，化學(xué)法主要包括液相法和氣相法，液相法主要包括均勻沉淀法和溶膠-凝膠法，氣相法主要包括TiCl₄氣相氧化法，目前一般采用TiCl₄氣相氧化法來制備納米二氧化鈦。TiCl₄氣相氧化法一般是以氮?dú)庾鳛門iCl₄的載氣，以氧氣作為氧化劑，在高溫管式反應(yīng)器中進(jìn)行氧化反應(yīng)，經(jīng)氣固分離，獲得納米級二氧化鈦粉體，在此過程中，停留時(shí)間和反應(yīng)溫度對二氧化鈦的粒徑和粒徑有影響。反應(yīng)溫度越高，晶界擴(kuò)散速率越快，燒結(jié)驅(qū)動力越大，進(jìn)而導(dǎo)致粒子表面積越小，粒徑增大。在實(shí)際生產(chǎn)中，氧氣需要預(yù)加熱到800℃以上才能與氣相的TiCl₄混合反應(yīng)，將氧氣預(yù)熱至 800℃以上需要設(shè)置一個(gè)龐大且復(fù)雜的預(yù)熱系統(tǒng)，傳統(tǒng)的預(yù)熱系統(tǒng)不僅造價(jià)高，其預(yù)熱效率也相對較低，預(yù)熱時(shí)間長，對預(yù)熱設(shè)備要求高，資源利用率較差，需要消耗大量的能源才能將氧氣預(yù)熱至 800℃以上，而且，當(dāng)需要獲得不同的預(yù)熱溫度的氧氣時(shí)，傳統(tǒng)的預(yù)熱系統(tǒng)只能通過分批次來獲得，而不能通過一次性預(yù)熱作業(yè)來獲得所需，這就導(dǎo)致傳統(tǒng)的預(yù)熱系統(tǒng)對需求的適應(yīng)性差，無法針對需求的變換來做出相應(yīng)的調(diào)整。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種生產(chǎn)納米二氧化鈦用氣相預(yù)熱爐，以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種生產(chǎn)納米二氧化鈦用氣相預(yù)熱爐，包括爐體，其特征在于，爐體內(nèi)插放有多個(gè)通過管道串聯(lián)的換熱單元，所述換熱單元包括換熱外管，換熱外管內(nèi)設(shè)置有換熱內(nèi)管，換熱外管和換熱內(nèi)管之間的密閉空間形成一級換熱室，換熱內(nèi)管的腔室構(gòu)成二級換熱室，相鄰換熱單元間的一級換熱室通過一級換熱管路串聯(lián)形成一級換熱系統(tǒng)，一級換熱系統(tǒng)的首端連接氣體緩沖裝置，其末端與氣體輸出裝置連接；相鄰換熱單元間的二級換熱室通過二級換熱管路串聯(lián)形成二級換熱系統(tǒng)，二級換熱系統(tǒng)的首端連接供氣裝置，其末端與氣體緩沖裝置連接。

由于上述結(jié)構(gòu)的設(shè)置，首先開啟爐體，通過爐體對換熱單元進(jìn)行加熱，然后通過供氣裝置將需要預(yù)熱的氧氣輸送至二級換熱系統(tǒng)內(nèi)，在換熱單元內(nèi)，一級換熱室的溫度大于二級換熱室的溫度，待預(yù)熱的氧氣經(jīng)多個(gè)二級換熱室換熱后，待預(yù)熱的氧氣具有了一個(gè)初始預(yù)熱溫度，并被輸送至氣體緩沖裝置內(nèi)，氣體緩沖裝置對待預(yù)熱的氧氣進(jìn)行再分配，然后將其輸送至一級換熱系統(tǒng)內(nèi)，待預(yù)熱的氧氣經(jīng)過多個(gè)一級換熱室換熱并達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)熱溫度后，通過一級換熱管路輸送至氣體輸出裝置并進(jìn)入下一工序，預(yù)熱完成。在此過程中，由于有不斷地待預(yù)熱的氧氣被輸送至換熱單元內(nèi)，因此一級換熱室內(nèi)的氧氣和二級換熱室內(nèi)的氧氣相互之間會發(fā)生熱交換。對于二級換熱室來說，二級換熱室內(nèi)的氧氣可獲得一個(gè)穩(wěn)定地溫度梯度，二級換熱室內(nèi)的氧氣的預(yù)熱溫度均勻上升，避免了過熱和不穩(wěn)定預(yù)熱的情況出現(xiàn)，其初始預(yù)熱環(huán)境良好；對于一級換熱室來說，經(jīng)均勻預(yù)熱后的氧氣由于具有了一個(gè)初始預(yù)熱溫度，因此具備了對其進(jìn)行快速加熱的基礎(chǔ)條件，一級換熱室內(nèi)的氧氣可獲得一個(gè)較高的溫度梯度，其預(yù)熱速率明顯提高，幾經(jīng)換熱單元預(yù)熱后，其可很快地被預(yù)熱至設(shè)計(jì)溫度，預(yù)熱時(shí)間被有效縮短，同時(shí)，為了防止一級換熱室內(nèi)的氧氣過熱，通過二級換熱室對一級換熱室內(nèi)的氧氣進(jìn)行降溫，后期預(yù)熱環(huán)境良好。在整體上，每個(gè)換熱單元都對帶加熱的氧氣進(jìn)行了2次預(yù)熱，其預(yù)熱次數(shù)多于傳統(tǒng)的換熱單元，可省下傳統(tǒng)1倍的換熱單元的設(shè)置，而且，由于換熱單元會首先賦予待預(yù)熱的氧氣一個(gè)初始預(yù)熱溫度，然后再對其快速預(yù)熱，其預(yù)熱效果相對于傳統(tǒng)的直接快速加熱的預(yù)熱效果相比，前者所獲得的氧氣的溫度較均勻，預(yù)熱過程在較均勻地升溫條件下進(jìn)行，設(shè)備的熱脹冷縮系數(shù)差值較小，設(shè)備不易受到氧氣侵蝕，因此對設(shè)備的要求不高，而后者由于氧氣快速升溫而使其獲得了一個(gè)較不穩(wěn)定的溫度，在氧氣環(huán)境下，設(shè)備快冷快熱的熱脹冷縮系數(shù)差值較大，易造成氧氣對設(shè)備的嚴(yán)重侵蝕，因此對設(shè)備的要求較高。同時(shí)，在預(yù)熱時(shí)間上，本發(fā)明的換熱單元能夠充分利用熱能源，其換熱效率相對較高，后期的快速升溫使得其預(yù)熱時(shí)間得到了有效地縮短，其預(yù)熱時(shí)間并不高于傳統(tǒng)的換熱單元的預(yù)熱時(shí)間，因此，本發(fā)明的預(yù)熱爐具有換熱單元布置少，換熱效率高，能源利用率高，無需龐大且復(fù)雜的預(yù)熱系統(tǒng)，對設(shè)備的要求低、投入成本較低等特點(diǎn)。