[发明专利]用于低温沸腾氯化炉的控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及低温沸腾氯化炉领域，更具体地讲，涉及一种控制低温沸腾氯化炉的控制系统及控制方法。

背景技术

当使用钒钛磁铁矿炼铁时，所残余的高炉渣中含有大量的有价元素，其中Ti元素以TiO₂的形式存在于高炉渣中，并且TiO₂含量为20％～22％。高炉渣经过高温碳化之后即可得到碳化高炉渣，其中Ti元素以TiC的形式存在，并且TiC的含量为10％～14％。

当前，在低温沸腾氯化生产粗四氯化钛工艺中以碳化高炉渣为原料，并与氯气反应获得粗四氯化钛，主要反应化学式为：

TiC+2Cl₂+O₂＝TiCl₄+CO₂，ΔG_600℃＝-880kJ/mol_TiC

根据化学式可知，该化学反应放出大量的热量，将造成低温沸腾氯化炉内的温度急剧升高。并且，碳化高炉渣内含有大量的钙镁杂质(通常情况下，CaO的含量为26.83％左右，MgO的含量在7.51％左右)，因此一旦温度超过预定范围(即钙镁杂质的氯化温度)，钙镁杂质将大量被氯化，导致低温沸腾氯化炉结渣死炉。因此，温度控制是整个工艺的关键。

而且，作为生产原料的氯气属于剧毒物质，作为产品的四氯化钛的也属于有毒物质，另外现场作业环境还存在高压高温危险。因此，在很多时候，氯化炉以及相关设备故障时，工作人员无法第一时间到现场操作来解决问题，因此需要一种控制系统来监督整个低温沸腾氯化炉，用以实时调整氯化炉系统的各项参数。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于控制低温沸腾氯化炉的控制系统及控制方法。

根据本发明的一方面，提供一种用于低温沸腾氯化炉的控制系统包括：温度计，安装在低温沸腾氯化炉，测量低温沸腾氯化炉内的系统温度；固体物料加料阀门，安装在低温沸腾氯化炉与向低温沸腾氯化炉提供碳化高炉渣的原料仓之间，控制碳化高炉渣的加料量；氯气加料阀门，连接在氯气源与低温沸腾氯化炉之间，控制氯气的进气量；控制器，基于温度计所测量的系统温度调节固体物料加料阀门的开度和氯气加料阀门的开度。

优选地，控制器在系统温度大于预设的预定温度范围的上限时，增加固体物料加料阀门的开度并减小氯气加料阀门的开度。由此，大量的碳化高炉渣迅速吸收低温沸腾氯化炉内的反应热，同时减缓了生产粗四氯化碳的速度，从而降低了系统温度。

优选地，控制器在系统温度小于预设的预定温度范围的下限时，减小固体物料加料阀门的开度并增加氯气加料阀门的开度。由此，减少了碳化高炉渣的加料量，从而防止碳化高炉渣大量吸收低温沸腾氯化炉内的反应热，同时加快生产粗四氯化碳的速度而使化学反应放出大量的热量，从而提高了系统温度。

优选地，用于低温沸腾氯化炉的控制系统还包括：排渣阀门，安装在低温沸腾氯化炉的排渣口，控制排渣量；料位计，安装在低温沸腾氯化炉，测量低温沸腾氯化炉内的碳化高炉渣的内料面高度，其中，控制器根据料位计所测量的内料面高度而调节排渣阀门的开度。

优选地，当料位计所测量的内料面高度大于预设的预定内料面高度范围的上限时，控制器增大排渣阀门的开度；当料位计所测量的内料面高度小于预设的预定内料面高度范围的下限时，控制器减小排渣阀门的开度。

根据本发明的另一方面，提供一种用于低温沸腾氯化炉的控制方法，并且该控制方法包括：(a)利用安装在低温沸腾氯化炉的温度计，测量低温沸腾氯化炉内的系统温度；(b)基于温度计所测量的系统温度调节固体物料加料阀门的开度和氯气加料阀门的开度；其中，固体物料加料阀门安装在低温沸腾氯化炉与向低温沸腾氯化炉提供碳化高炉渣的原料仓之间，氯气加料阀门连接在氯气源与低温沸腾氯化炉之间。

优选地，所述(b)步骤包括：当系统温度大于预设的预定温度范围的上限时，增加固体物料加料阀门的开度并减小氯气加料阀门的开度的步骤。

优选地，所述(b)步骤包括：当系统温度小于预设的预定温度范围的下限时，减小固体物料加料阀门的开度并增加氯气加料阀门的开度的步骤。

优选地，本发明的用于低温沸腾氯化炉的控制方法还包括：利用安装在低温沸腾氯化炉的料位计，测量低温沸腾氯化炉内的碳化高炉渣的内料面高度；当内料面高度大于预设的预定内料面高度范围的上限时，增大排渣阀门的开度；当内料面高度小于预定内料面高度范围的下限时，减小排渣阀门的开度，其中，排渣阀门安装在低温沸腾氯化炉的排渣口。

优选地，所述固体物料加料阀门可以是变频星型阀。