粗四氯化钛制取工艺及设备--流态化氯化实验2

    式中，d_p碳为碳颗粒的平均粒径；ρ_钛料为钛料的密度；ρ_碳为碳颗粒的密度；d_p钛料为钛料的平均粒径。
    良好流化态氯化主要条件如下。
    ①流化速度(u)。选择适宜的流化速度(u)是建立良好流化的关键。
    实测的空气为流体，钛渣和石油焦不同粒径在常温下与临界流速的关系如图6所示。它表明两种物料在同一流速(u)下相比较，石油焦粒径要大一些，与经验公式相符。在实际应用中流化时一般气流速度较大，物料混合强烈，尽管两种物料密度相差较大，但因粒度也相差较多，相互有一定比例，并且粒度也有一定范围，所以床层中分层现象并不明显。

    按定义u_mft，事实上ut与u_mf之比值约为50-100,范围相当宽。必须根据冷模试验确定好氯气的空塔流速(u)。当流化速度低时，氯化速度低，生产率也低；当流化速度高时，细粉料被带出炉外的量大；降低了在炉内的停留时间，尾氯中含氯量增加对氯化过程是不利的，增加了环保处理费用。适宜的流化速度u是u_mf的5-10倍。[next]
    ②炉体的结构。流态化氯化炉的炉体结构对形成良好流化有很大影响。常见的为扩散型，主要参数有流态化段高度-直径比、扩大段直径一流化态段直径比等。结构简单的扩散型流态化氯化炉主要由炉体、气流分布器、加料器、排渣器、气固分离器和测量仪表组成。炉体按部位由炉顶、炉身和炉底三部分组成。按结构，外层是钢材焊接而成的炉壳，炉壳内层是密封和融热材料，最里层是炉壁。炉壁可由数层耐火和保温材料砌成，或用耐高温、耐氯气腐蚀、耐冲刷、气密性好的料捣固而成。常选用酸性或半酸性耐火材料作炉衬材料，如石英砂、炭砖等。特别是流态化段，温度高、氯气浓度大、含碳量高，易被反应熔融。物料对炉壁冲刷严重加重损坏，为提高炉龄常把炉壁加厚。为防止渗漏氯气内衬砌筑最好一气呵成，防止在续接处渗氯。
    炉壁结构举例：外层为捣固层，用矾土骨料混凝土或磷酸盐捣固材料捣固而成。厚度185mm。第二层为耐火砖，用豁土砖或其他半酸性耐火砖砌成。流态化段厚度为165mm,扩大段厚度为120mm，过渡段用异型砖。流态化段加厚两层。第三层为熔铸层，用电极糊熔铸而成。厚度200mm。流态化段内层为预制圈层，它用磷酸铝矾土骨料混凝土捣固预制的。便于损坏时更换。厚度约为300mm。
    炉体主要参数及生产能力见表1。

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    通常操作中常用普通仪表粗略地判断流化状况，富钛料流态化氯化常用的判断依据如下。
    ①床层压降的脉动振幅小，频率高，流化质量好。
    ②流态化层中轴向和径向温度越均匀一致，温度偏差越小，流化质量越好；测点上温度稳定，反映流化床层波。
    ③排渣困难，炉渣流动性差；流化质量差。
    ④炉气中游离氯<1.0％，表明床层中氯气与物料接触充分、氯化完全，流化质量好。
    流态化氯化炉出现异常现象的判断和处理见表3。