本發(fā)明涉及鈦白粉生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種用于鈦白粉的生產(chǎn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
鈦白粉是國際公認(rèn)的最佳白色顏料，具有無毒、比表面積大、表面活性高、吸收紫外線強(qiáng)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于油漆、化妝品(紫外線吸收劑)、塑料、造紙、印刷油墨、化纖、橡膠、陶瓷、搪瓷、電子、食品、醫(yī)藥等工業(yè)。
由于氯化鈦白工藝具有工藝流程短，自動(dòng)化程度高，產(chǎn)品質(zhì)量好，三廢排放少，且容易治理，所以鈦白粉的生產(chǎn)通常采用氯化鈦白工藝，氯化鈦白工藝通過氣態(tài)的四氯化鈦和氧氣原料，在氧化反應(yīng)器反應(yīng)生成二氧化鈦(鈦白粉)，其化學(xué)反應(yīng)式為：ticl4(g)+o2(g)＝tio2(r)+2cl2(g)△h＝-181.5856kj/mol，在常溫下該反應(yīng)基本上不能進(jìn)行，只有當(dāng)溫度高于600℃以上才有明顯的反應(yīng)速度，隨著溫度提高，反應(yīng)速度加快。該反應(yīng)雖然為放熱反應(yīng)，但單釋放的反應(yīng)熱不足以維持系統(tǒng)在高溫下反應(yīng)，因此必須事先將原料(ticl4,o2)預(yù)熱，以維持反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。另外，該反應(yīng)中的產(chǎn)物tio2(r)是一種固體產(chǎn)物，是一種由兩種氣相反應(yīng)生成一種固相和氣相的反應(yīng)，該過程中存在固相的形核和長大，而tio2粒度是一個(gè)重要的產(chǎn)品指標(biāo)，為了得到粒度滿足要求的產(chǎn)品，就必須控制固相的持續(xù)長大，溫度是固相長大的一個(gè)必須條件。在生產(chǎn)中，一個(gè)有效抑制固相持續(xù)長大的手段就是控制溫度。
目前，為滿足反應(yīng)溫度的要求，原料通過一級(jí)或者多級(jí)預(yù)熱，達(dá)到高溫反應(yīng)條件；為控制產(chǎn)品質(zhì)量，反應(yīng)得到的產(chǎn)品和尾氣則通過氣冷或者水套急冷來達(dá)到降溫的作用，氧氣通過預(yù)熱爐的一級(jí)和高溫火焰的二級(jí)預(yù)熱來達(dá)到1600℃，而四氯化鈦通過預(yù)熱爐的預(yù)熱達(dá)到450℃進(jìn)入氧化爐反應(yīng)，反應(yīng)得到的產(chǎn)品和尾氣溫度高達(dá)1680℃，高溫混合物通過管道水冷的方式進(jìn)行降溫，而冷卻水通過水冷換熱系統(tǒng)和大氣進(jìn)行換熱，該過程中，每生產(chǎn)一噸鈦白粉，預(yù)熱四氯化鈦需要60kg柴油，預(yù)熱氧氣需要柴油70kg和15kg甲苯，冷卻水的消耗量也較大，導(dǎo)致整個(gè)鈦白粉的生產(chǎn)系統(tǒng)損耗大、成本高、資源利用率低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種降低生產(chǎn)成本、資源利用率高的鈦白粉的生產(chǎn)系統(tǒng)。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的一種用于鈦白粉的生產(chǎn)系統(tǒng)，包括氧氣儲(chǔ)罐、四氯化鈦輸入裝置、甲苯輸入裝置、氧化反應(yīng)器、四氯化鈦預(yù)熱器、氧氣預(yù)熱器；
氧化反應(yīng)器包括依次連接的燃燒段、進(jìn)料環(huán)、反應(yīng)段、冷卻段，反應(yīng)段的外部設(shè)置有第一外套管，冷卻段的外部設(shè)置有第二外套管，第一外套管與第二外套管相連接；
氧氣儲(chǔ)罐與氧氣預(yù)熱器的進(jìn)料口相連接，氧氣預(yù)熱器的出料口與燃燒段相連接，甲苯輸入裝置與燃燒段相連接，四氯化鈦輸入裝置與第二外套管相連接，四氯化鈦預(yù)熱器的進(jìn)料口與第一外套管相連接，四氯化鈦預(yù)熱器的出料口與進(jìn)料環(huán)相連接。
進(jìn)一步的是，四氯化鈦輸入裝置包括依次連接的四氯化鈦儲(chǔ)罐、四氯化鈦動(dòng)力泵、第一閥門。
進(jìn)一步的是，第一閥門為球閥。
進(jìn)一步的是，四氯化鈦動(dòng)力泵與氧氣預(yù)熱器的進(jìn)料口相連接，且四氯化鈦動(dòng)力泵與四氯化鈦預(yù)熱器的進(jìn)料口之間設(shè)置有第二閥門。
進(jìn)一步的是，第二閥門為球閥。
進(jìn)一步的是，甲苯輸入裝置包括依次連接的甲苯儲(chǔ)罐、甲苯動(dòng)力泵。
進(jìn)一步的是，還包括冷卻水槽，冷卻水槽與冷卻段的尾端相連接。
本發(fā)明的有益效果是：通過在氧化反應(yīng)器的反應(yīng)段的外部設(shè)置第一外套管，冷卻段的外部設(shè)置有第二外套管，將四氯化鈦輸入裝置與第二外套管相連接，則使原料四氯化鈦通過四氯化鈦輸入裝置進(jìn)入第二外套管，在傳遞給第一外套管，通過氧化反應(yīng)器反應(yīng)產(chǎn)生的熱量對原料四氯化鈦進(jìn)行預(yù)熱后，再傳遞給四氯化鈦預(yù)熱器根據(jù)溫度進(jìn)行進(jìn)一步的加熱，降低四氯化鈦預(yù)熱器預(yù)熱的溫度，降低預(yù)熱的成本，同時(shí)，也對反應(yīng)產(chǎn)生的尾氣進(jìn)行了冷卻，降低了冷卻的成本，降低了鈦白粉的生產(chǎn)成本和提高了資源利用率。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中零部件、部位及編號(hào)：氧化反應(yīng)器1、四氯化鈦預(yù)熱器2、氧氣預(yù)熱器3、第一外套管4、第二外套管5、四氯化鈦儲(chǔ)罐6、四氯化鈦動(dòng)力泵7、第一閥門8、第二閥門9、甲苯儲(chǔ)罐10、燃燒段11、進(jìn)料環(huán)12、反應(yīng)段13、冷卻段14、甲苯動(dòng)力泵15、氧氣儲(chǔ)罐16。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
如圖1所示，本發(fā)明一種用于鈦白粉的生產(chǎn)系統(tǒng)包括氧氣儲(chǔ)罐16、四氯化鈦輸入裝置、甲苯輸入裝置、氧化反應(yīng)器1、四氯化鈦預(yù)熱器2、氧氣預(yù)熱器3，四氯化鈦輸入裝置包括依次連接的四氯化鈦儲(chǔ)罐6、四氯化鈦動(dòng)力泵7、第一閥門8，第一閥門8優(yōu)選為球閥，甲苯輸入裝置包括依次連接的甲苯儲(chǔ)罐10、甲苯動(dòng)力泵15；
氧化反應(yīng)器1包括依次連接的燃燒段11、進(jìn)料環(huán)12、反應(yīng)段13、冷卻段14，反應(yīng)段13的外部設(shè)置有第一外套管4，冷卻段14的外部設(shè)置有第二外套管5，第一外套管4與第二外套管5相連接；
氧氣儲(chǔ)罐16與氧氣預(yù)熱器3的進(jìn)料口相連接，氧氣預(yù)熱器3的出料口與燃燒段11相連接，甲苯輸入裝置與燃燒段11相連接，四氯化鈦輸入裝置與第二外套管5相連接，四氯化鈦預(yù)熱器2的進(jìn)料口與第一外套管4相連接，四氯化鈦預(yù)熱器2的出料口與進(jìn)料環(huán)12相連接。
通過在氧化反應(yīng)器3的反應(yīng)段13的外部設(shè)置第一外套管4，冷卻段14的外部設(shè)置有第二外套管5，將四氯化鈦輸入裝置與第二外套管5相連接，則使原料四氯化鈦通過四氯化鈦動(dòng)力泵7進(jìn)入第二外套管5，在傳遞給第一外套管4，通過氧化反應(yīng)器3反應(yīng)產(chǎn)生的熱量對原料四氯化鈦進(jìn)行預(yù)熱后，再傳遞給四氯化鈦預(yù)熱器2根據(jù)溫度進(jìn)行進(jìn)一步的加熱，降低四氯化鈦預(yù)熱器2預(yù)熱的溫度，降低預(yù)熱的成本，同時(shí)，也對反應(yīng)產(chǎn)生的尾氣進(jìn)行了冷卻，降低了冷卻的成本，降低了鈦白粉的生產(chǎn)成本和提高了資源利用率。
氧氣通過氧氣預(yù)熱器3預(yù)熱后的溫度能夠達(dá)到800℃，再通入燃燒段11中與甲苯發(fā)生燃燒反應(yīng)，是氧氣的溫度達(dá)到1600℃，高溫氧氣與高溫四氯化鈦生產(chǎn)出的鈦白粉，質(zhì)量高、粒度高。
具體的，為了防止第一外套管4、第二外套管5出現(xiàn)故障而影響生產(chǎn)，本發(fā)明通過四氯化鈦動(dòng)力泵7與氧氣預(yù)熱器3的進(jìn)料口相連接，且四氯化鈦動(dòng)力泵7與四氯化鈦預(yù)熱器2的進(jìn)料口之間設(shè)置有第二閥門9，第二閥門9優(yōu)選為球閥，通過第二閥門9控制原料四氯化鈦是否直接進(jìn)入四氯化鈦預(yù)熱器2中。
為了進(jìn)一步對尾氣進(jìn)行冷卻，還設(shè)置有冷卻水槽，冷卻水槽與冷卻段14的尾端相連接。