Патент на изобретение №2223916

(54) РЕАКТОР ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОЦЕССА ОБЕСХЛОРИВАНИЯ ДИОКСИДА ТИТАНА

(57) Реферат:

Реактор относится к химической промышленности и может быть использован для проведения процессов массообмена и химических реакций между газовым потоком и дисперсной средой, преимущественно для обесхлоривания диоксида титана, получаемого по хлоридной технологии. Содержит корпус с приемной камерой, снабженной периферийным патрубком подвода частиц необесхлоренного диоксида титана, в которой соосно установлено сверхзвуковое сопло с патрубком подачи рабочего газа, и камеру смещения. За камерой смещения дополнительно размещен диффузор при следующих соотношениях геометрических параметров: l_кс= (6,07,5)d₁, l_д= (5,06,0)d₁, d₂=(l,52,0)d₁, где d₁ – диаметр камеры смешения, равный входному диаметру диффузора; l_кс – длина камеры смешения; 1_д – длина диффузора; d₂ – выходной диаметр диффузора. Данная конструкция реактора позволяет увеличить скорость массообмена и химической реакции на поверхности частиц диоксида титана и повысить эффективность процесса обесхлоривания в реакторе струйного типа. 1 ил.

Изобретение относится к объекту химической технологии и может быть использовано для проведения процессов массообмена и химических реакций между газовым потоком и дисперсной средой, преимущественно для обесхлоривания диоксида титана, получаемого по хлоридной технологии.

Из уровня техники известен процесс обесхлоривания диоксида титана, который проводят путем поперечного ввода необесхлоренного порошка диоксида титана в поток горячего воздуха (GB 1596675, C 01 G 23/08, 1981).

Известен процесс обесхлоривания диоксида титана путем обработки необесхлоренного диоксида титана нагретым и увлажненным воздухом, который проводят в лотке (RU 2042628 C1, C 01 G 23/08, 1995).

Однако, данный процесс обесхлоривания, который заключается в гидролизе атомарного хлора, сорбированного на поверхности частиц диоксида титана, и в удалении образующегося хлорида водорода, недостаточно интенсивен из-за низкой скорости массообмена между поверхностью частиц диоксида титана и потоком влажного воздуха, которые движутся в лотке в одном направлении.

Наиболее близким к изобретению является реактор для проведения процесса обесхлоривания диоксида титана, полученного по хлоридной технологии, содержащий корпус с приемной камерой, снабженной периферийным патрубком подвода частиц необесхлоренного диоксида титана, в которой соосно установлено сверхзвуковое сопло с патрубком подачи рабочего газа – увлажненным воздухом, нагретым до температуры 100-500^oС, и камерой смешения (RU 2125018 C1, C 01 G 23/07, 1999).

К недостатку известного реактора можно отнести то, что конструктивное выполнение камеры смешения, в которой происходит торможение сверхзвуковой струи и образование газовзвеси, не обеспечивает оптимальные режимы параметров процесса обесхлоривания частиц диоксида титана, которые образуют рыхлые агломераты.

Изобретение направленно на увеличение скорости массообмена и химической реакции на поверхности частиц диоксида титана и повышение эффективности процесса обесхлоривания в реакторе струйного типа.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в реакторе для проведения процесса обесхлоривания диоксида титана, содержащем корпус с приемной камерой, снабженной периферийным патрубком подвода частиц необесхлоренного диоксида титана, в которой соосно установлено сверхзвуковое сопло с патрубком подачи рабочего газа, и камеру смешения, согласно изобретению за камерой смешения дополнительно размещен диффузор при следующих соотношениях геометрических параметров:
1_кс=(6,07,5)d₁;
1_д=(5,06,0)d₁;
d₂=(1,52,0)d₁;
где d₁ – диаметр камеры смешения, равный входному диаметру диффузора;
1_кс – длина камеры смешения;
1_д – длина диффузора;
d₂ – выходной диаметр диффузора.

Предложенное конструктивное выполнение реактора с заявленным соотношением геометрических параметров камеры смешения и диффузора обеспечивает за счет большой степени расширения эффективное разрушение агломератов диоксида титана и высокую скорость поверхностной реакции гидролиза, при этом продолжительность процесса обесхлоривания составляет десятые доли секунды.

Реактор для проведения процесса обесхлоривания представляет собой струйный аппарат, в корпусе которого соосно расположены приемная камера 1 с периферийным патрубком 2 подвода дисперсного порошкового материала, в которой установлено центральное сверхзвуковое сопло 3 с входным патрубком 4 подачи рабочего газа, камера 5 смешения, которая может быть выполнена с входным коническим участком, и диффузор 6.

При этом камера 5 смешения и диффузор 6 характеризуются следующими соотношениями геометрических параметров:
1_кс=(6,07,5)d₁;
1_д=(5,06,0)d₁;
d₂=(1,52,0)d₁
где d₁ – диаметр камеры смешения, равный входному диаметру диффузора;
1_кс – длина камеры смешения;
1_д – длина диффузора;
d₂ – выходной диаметр диффузора.

Струйный реактор работает следующим образом.

Для проведения поверхностного процесса обесхлоривания диоксида титана, получаемого по хлоридной технологии, в патрубок 2 через дозирующее устройство (не показано) подводят в виде рыхлых агломератов дисперсный порошковый материал – частицы необесхлоренного диоксида титана, поверхность которых покрыта химически сорбированными атомами хлора (Сl – группами), а во входной патрубок 4 подают под давлением рабочий газ – горячий влажный воздух, который разгоняется в сверхзвуковом сопле 3 до сверхзвуковой скорости. В приемной камере на выходе из сверхзвукового сопла 3 происходит образование газовзвеси частиц диоксида титана в горячем влажном воздухе. При этом в результате торможения сверхзвукового потока в камере 5 смешения возникают ударные волны, под воздействием которых рыхлые агломераты разрушаются, резко увеличивая поверхность массообмена, и горячий влажный воздух интенсивно взаимодействует с частицами необесхлоренного диоксида титана. Процесс обесхлоривания, который протекает с большой скоростью как в камере 5 смешения, так и в диффузоре 6, заключается в гидролизе атомарного хлора, сорбированного на поверхности частиц диоксида титана.

Обесхлоренные высокодисперсные частицы диоксида титана в виде газовзвеси вместе с отработанным воздухом, в котором содержатся остаточные пары воды, и образовавшийся в результате поверхностной реакции хлорид водорода отводятся из диффузора 6 через выходной патрубок 7 в аппарат осаждения для получения целевого продукта.

Формула изобретения

Реактор для проведения процесса обесхлоривания диоксида титана, содержащий корпус с приемной камерой, снабженной периферийным патрубком подвода частиц необесхлоренного диоксида титана, в которой соосно установлено сверхзвуковое сопло с патрубком подачи рабочего газа, и камеру смешения, отличающийся тем, что за камерой смешения дополнительно размещен диффузор при следующих соотношениях геометрических параметров:

l_кс=(6,07,5)d₁;

1_д=(5,06,0)d₁;

d₂=(1,52,0)d₁,

где d₁ – диаметр камеры смешения, равный входному диаметру диффузора;

1_кс – длина камеры смешения;

1_д – длина диффузора;

d₂ – выходной диаметр диффузора.

РИСУНКИ