[发明专利]等离子预热氧化炉装置和等离子预热氧化炉的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种等离子预热氧化炉装置和等离子预热氧化炉的方法，特别是一种涉及氧化炉预热领域的等离子预热氧化炉装置和等离子预热氧化炉的方法。

背景技术

随着氯化法制备二氧化钛生产工艺技术的研究和应用，氯化钛白的一系列关键设备及工艺的开发也逐渐提上日程。

氧化工段是全线技术含量及装备要求最高的核心工艺之一，其中的氧化炉内衬多采用高温耐火陶瓷，通常，氧气预热采用甲苯燃烧加热的方式将氧气预热至1600℃，然而氧气与甲苯燃烧会出现局部超过2000℃的高温区域，对高温陶瓷的性能要求极高。另外，也有将氧气加热至1600℃后，直接通入氧化炉，常温陶瓷瞬间接触1600℃高温气体，极易因剧烈升温导致膨胀不均而产生应力损坏。为保护氧化炉内衬陶瓷，延长其使用周期，需要按照陶瓷加热升温曲线对氧化炉进行预热，使其以符合烘炉曲线要求的速率逐渐缓慢上升。因此现有技术中还没有一种可以有效减缓预热期间的氧化炉升温幅度，有效避免炉内衬陶瓷材料产生裂纹，使氧化炉平稳过渡到正常运转状态的等离子预热氧化炉装置和等离子预热氧化炉的方法。

发明内容

本发明提供了一种可以有效减缓预热期间的氧化炉升温幅度，有效避免炉内衬陶瓷材料产生裂纹，使氧化炉平稳过渡到正常运转状态的等离子预热氧化炉装置。

本发明为解决上述问题所采用的等离子预热氧化炉装置，包括氧气存储设备，等离子加热器，混合器，反应区，常温氧气管路，高温氧气管路，所述常温氧气管路一端与氧气存储设备连通，另一端与混合设备连通，所述高温氧气管路从氧气存储设备引出，经过等离子加热器后与混合器连通，所述混合器与反应区连通,所述反应区还设置有四氯化钛接口。

进一步的是，所述常温氧气管路从氧气存储设备引出后分为两路，两路常温氧气管路分别与混合器连通。

进一步的是，在高温氧气管路和常温氧气管路上分别安装有流量计。

本发明还提供了一种可以有效减缓预热期间的氧化炉升温幅度，有效避免炉内衬陶瓷材料产生裂纹，使氧化炉平稳过渡到正常运转状态的等离子预热氧化炉的方法。

本发明为解决上述问题所采用的等离子预热氧化炉的方法，包括以下几个步骤：

A、用等离子加热器将流经高温氧气管路中的氧气加热至1600℃-1800℃形成高温氧气；

B、将高温氧气和常温氧气送入混合器中混合；

C、将混合后的高温氧气和常温氧气送入反应区与四氯化钛气体发生化学反应。

进一步的是，在B步骤中常温氧气由两根管路通入混合器中。

进一步的是，将通入混合器中的高温氧气的流量控制在0kg/h～50kg/h的范围内，常温氧气的流量控制在0kg/h～50kg/h的范围内。

进一步的是，在逐渐增加等离子加热氧气量的同时，逐渐降低进入混合器的常温氧气量。

进一步的是，控制高温氧气和常温氧气的流量使混合器出口温度由200℃升高至1600℃。

进一步的是，在混合器出口温度由200℃升高至1600℃过程中，高温氧气与常温氧气的质量比从1:10增加至1:0.14。

本发明的有益效果是：本申请的方法巧妙引入了常温气体，使常温气体与高温气体混合后再参与反应，通过控制高温氧气和常温氧气的流量，来精确调节氧化炉的升温过程，这样就有效避免了氧化炉内出现的局部高温，同时，降低了氧化炉内衬温度升高波动幅度，避免了陶瓷材料因骤热而开裂，保护了氧化炉，使其能够平稳地过渡到正常运转的状态。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是氧气比例与出口温度曲线图；

图中标记为：氧气存储设备1，等离子加热器2，混合器3，反应区4，常温氧气管路5，高温氧气管路6。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示的等离子预热氧化炉装置，包括氧气存储设备1，等离子加热器2，混合器3，反应区4，常温氧气管路5，高温氧气管路6，所述常温氧气管路5一端与氧气存储设备1连通，另一端与混合设备连通，所述高温氧气管路6从氧气存储设备1引出，经过等离子加热器2后与混合器3连通，所述混合器3与反应区4连通,所述反应区4还设置有四氯化钛接口。利用本申请的装置，将高温氧气和常温氧气混合后进入反应区4中进行反应，可以避免了氧化炉内出现的局部高温，同时，降低了氧化炉内衬温度升高波动幅度，避免了陶瓷材料因骤热而开裂，保护了氧化炉，使其能够平稳地过渡到正常运转的状态。