[發明專利]二氧化鈦加碳沸騰氯化模擬反應器及模擬方法

有效

• 申請號: 202110063668.0
• 申請日: 2021-01-18
• 公開（公告）號: CN112588211B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 溫良英;陳楊鑫;彭琴;楊帆;白晨光;張生富;尹國亮;王建鑫
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B01J8/18
• 分類號: B01J8/18;B01J8/24;C01G23/02
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 肖云杰

本發明涉及一種二氧化鈦加碳沸騰氯化模擬反應器及模擬方法，反應器包括加熱爐和反應器本體；反應器本體包括豎向的石英管，石英管具有擴口的底端，石英管內橫設有下篩板，石英管頂端配設有倒置的漏斗形的頂蓋，頂蓋通過其擴口的下部扣合于石英管頂端，頂蓋的內腔豎向貫通，頂蓋的上部內橫設有上篩板；加熱爐底部開設有爐進口并通過伸縮桿連接一底座，底座上凸起設有與爐進口適配的爐蓋座；石英管置于爐蓋座上，貫穿底座和爐蓋座設有進氣通道，進氣通道的內端連通石英管，加熱爐的頂部貫穿設有豎向高度可調的排氣管，排氣管的內端位于頂蓋的正上方且適配于頂蓋的頂端。反應器便于模擬二氧化鈦加碳沸騰氯化反應過程和獲取更多有參考價值的參數。

技術領域

本發明屬于冶金類中固廢處理回收的技術領域，具體涉及一種二氧化鈦加碳沸騰氯化模擬反應器及模擬方法。

背景技術

鈦氧化物，特別是二氧化鈦（TiO₂），不能直接與氯氣反應，加碳可以顯著提高TiO₂的氯化反應進程?；诖?，富含TiO₂90%的高鈦渣配加石油焦（C），在高溫下沸騰氯化，已經成為制備四氯化鈦（TiCl₄）的主流工藝技術。該工藝過程是一個氣固多相相互摻混的復雜多相反應，國內外專家學者對其進行了大量研究，先后提出了諸多基于熱力學分析解釋這種宏觀現象的觀點和推測，但不能有效揭示TiO₂在加碳氯化過程中多物相間的復雜相互作用及各因素對氯化反應速率的影響規律，未能很好地研究該反應進程和積累技術參考數據。

發明內容

針對現有技術的上述不足，本發明要解決的技術問題是提供一種二氧化鈦加碳沸騰氯化模擬反應器及模擬方法，可實現對TiO₂加碳沸騰氯化過程中多物相摻混作用的模擬，便于研究TiO₂加碳氯化多物相間的相互作用、揭示影響氯化反應速率的作用規律和調節控制氯化反應進程的方法，主要是在850℃~1050℃高溫沸騰氯化工藝條件下，研究影響TiO₂氯化反應速率的因素和調節控制方法，為理解和掌握低成本、高效制備TiCl₄奠定技術基礎。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

二氧化鈦加碳沸騰氯化模擬反應器，包括加熱爐和可置于所述加熱爐中的反應器本體；所述反應器本體包括豎向的石英管，所述石英管具有擴口的底端且底端下表面的口部邊沿均位于一水平面上以便平穩放置，石英管內橫設有下篩板以用于承載反應物；石英管的頂端配設有倒置的漏斗形的頂蓋，所述頂蓋通過其擴口的下部對應扣合于石英管的頂端，頂蓋的內腔呈豎向貫通以便氣體的通過，頂蓋的上部內橫設有上篩板以避免反應物流出；所述加熱爐的底部開設有爐進口；加熱爐的底部還通過伸縮機構的伸縮桿連接一底座，底座的上表面與加熱爐的下表面對應，以便在伸縮桿的帶動下可靠近貼合于加熱爐的下表面或遠離加熱爐；底座上還凸起設有與所述爐進口適配的爐蓋座，以便在底座貼合于加熱爐的下表面時還可以通過爐蓋座封閉爐進口；石英管置于所述爐蓋座上，貫穿所述底座和爐蓋座設有進氣通道，進氣通道的內端連通石英管，加熱爐的頂部貫穿設有豎向高度可調的排氣管，排氣管的內端位于頂蓋的正上方，排氣管的內端擴口且適配于頂蓋的頂端以在下降時可壓緊扣合并連通頂蓋。

進一步完善上述技術方案，加熱爐的壁上設有透明的觀察窗。

進一步地，加熱爐設有用于監測爐內溫度的熱電偶。

進一步地，所述下篩板和上篩板均為400目的石英砂燒結板。

進一步地，頂蓋擴口的下部的內壁與對應的石英管的頂端部分均為磨砂面以提升扣合連接時的密封性。

進一步地，爐蓋座的上表面開設有適配于石英管底端下表面的口部邊沿的環槽，石英管的底端下表面的口部邊沿落在所述環槽內。

進一步地，下篩板至石英管底端下表面具有一定距離且下篩板以下的石英管內部空間形成為進氣預熱均布區。