专利名称：使含有固体颗粒的气态反应物进行反应的工艺及设备的利记博彩app
发明的背景1.本发明的领域本发明涉及含有固体颗粒的高流率气态反应物在管式反应器中进行反应的工艺及设备，更具体地说，本发明涉及含有或捕集了固体颗粒污染物的高流率氧气和气态四氯化钛在管式反应器中高温下反应生成二氧化钛的工艺及设备。
2.现有技术的说明在高流率气态反应物注入管式反应器中进行反应时，存在的问题是混合不充分，以及由于反应物中存在固体颗粒污染物而对反应器侧壁产生严重磨蚀。混合不充分可能偏离理想的反应结果，而磨蚀会造成反应器材质磨蚀产物对反应产物的污染，并严重缩短反应器的设备寿命。例如，在生产二氧化钛时，气态反应物是加热的氧气和加热的气态四氯化钛，它们一起以高流率注入管式反应器。在反应器中发生高温氧化反应，因此生成固体二氧化钛颗粒。反应中所用的氧气和气态四氯化钛，偶尔也含有或捕集有固体颗粒污染物，它们撞击反应器的设备表面。这样的固体颗粒污染物进入气流中，是气流通过反应器设备上游的工艺设备和管线造成的结果。这些工艺设备和管线可能含有鳞状固体锈皮、来自流化床的固体粒子以及焊渣等等。另外，如砂子之类的固体颗粒冲洗介质(scouring medium)也常常被引入反应器设备中以冲刷沉积在反应器壁上的二氧化钛。冲洗介质往往继续向前进入反应器设备的各种上游部件，其中一些被气态反应物流捕集或携带。例如，如果冲洗介质在氧气或四氯化钛停止流动时被引入反应器设备，则冲洗介质可能从反应器流出而进入联结到反应器上的氧气或四氯化钛的引入设备，如送气室(plenum chamber)。
解决上述问题的一种设想是，利用反应器气态反应物注入点上游的大型送气室来捕获污染物，而使气态反应物通过小的间隙注入。利用小的间隙，结果造成高压降，使反应器中的气体混合良好。但是高压降要求气态反应物经过非常费钱的增压。
为了在气态反应物压降较低的条件下操作，气态反应物要切向射入小的环形送气室，各送气室沿着两个或多个开槽进行分布，使气态反应物径向流入反应器。利用开槽喷射可形成低压降，但是被气态反应物携带或捕集的固体颗粒污染物可能被收集在环形送气室内，使环形送气室迅速被磨蚀。
因此，需要改进气态反应物在管式反应器内反应的工艺和设备，使反应设备两端的压降低，气态反应物分布更均匀、混合更良好，不产生因存在固体颗粒造成的过度磨蚀。
本发明的概述本发明为含固体颗粒的气态反应物在管式反应器中的反应提供了改进的工艺和设备，能够符合前述要求并克服先前工艺的缺点。
本发明的工艺用于含有或捕集了固体颗粒的高流率气态反应物在管式反应器中的反应，其包括下述步骤待喷入的气态反应物在第一个环形送气室中形成旋流，第一个环形送气室后接直径较大的第二个环形送气室；然后气态反应物旋流通过两个或多个联结反应器和第二个送气室出口的径向开槽引入反应器，所得被气态反应物所携带的固体颗粒与气态反应物一起流入反应器而不滞留在第一或第二个送气室；径向开槽使气态反应物和固体颗粒均匀分布和通过反应器中心成直线流动，从而避免混合不良和磨蚀。在生产二氧化钛时，优选利用上述工艺将加热的氧气以高流率喷入反应器。
本发明另一种工艺符合上述需求的、可以用来将高流率的气态反应物引入管式反应器的如下可能含有固体颗粒的高流率气态反应物在环形送气室形成旋流，该送气室包括形成的料仓以捕集固体颗粒；所生成的基本不含固体颗粒的气态反应物，通过联结反应器与送气室的两个或多个径向开槽引入反应器中。可以任选地在送气室中提供从料仓内部延伸到某一个环形开槽内的导管，料仓和开槽之间的气体压差使得捕集在料仓中的固体颗粒通过导管被吹入反应器。优选径向开槽向下游方向倾斜，以利于气态反应物与固体颗粒(如果有)物流均匀分布和通过反应器中心准直流动，因此避免混合不良和磨蚀。在生产二氧化钛时，优选利用上述工艺将加热的四氯化钛以高流率喷入反应器。
本发明也提供实施上述工艺所用的设备。
因此，本发明的一般目的是，为含固体颗粒的气态反应物在管式反应器中的反应提供改进的工艺和设备。
本发明另一目的是，为可能含有或捕集了固体颗粒污染物的高流率氧气和气态四氯化钛进行反应生产二氧化钛提供改进的工艺和设备。
本发明其他的目的、特点和优点，在参照附图阅读了下述优选实施方案后是十分明显的。
附图的简要说明
图1是本发明的、与管式反应器联结的、含有固体颗粒的气态反应物注入设备的俯视图。
图2是沿图11中2-2线的侧面剖视图。
图3是沿图2中3-3线的剖视图。
图4是沿图1中4-4线的剖视图。
图5是沿图1中5-5线的侧面剖视图。
图6是沿图5中6-6线的剖视图。
图7是沿图5中7-7线的剖视图。
优选实施方案的说明现在，参照图1～6说明将含有固体颗粒的高流率气态反应物注入管式反应器的本发明设备。此处所用“高流率”这一术语意指流率在400～3000标准立方英尺/分或更高范围。
在图1中表示的是，与管式反应器一起用于生产二氧化钛的本发明设备，反应物是可能含有或捕集了固体颗粒污染物的加热后的氧气和加热后的四氯化钛气流，以高流率被喷入管式反应器。管式反应器可以是任何已知的反应器设计，包括用水或其他换热介质冷却的、无需冷却的、和形成多孔介质的等等。
图1的设备一般由10来代表，它包括第一种形式的气态反应物引入设备12和第二种形式的气态反应物引入设备14，这两者都用于将可能含有固体颗粒的高流率气态反应物引入管式反应器19。设备12和14每一个都可以单独用来将已经含有或可能含有固体颗粒的高流率气态反应物引入管式反应器。在生产二氧化钛时，气态反应物引入设备12和14可以用来将加热的氧气或加热的四氯化钛气流引入生产二氧化钛的反应器19。但是，图1～4所示气态反应物引入设备12优选将加热的氧气引入反应器19；图1和图5～7所示气态反应物引入设备14优选将加热的高腐蚀性四氯化钛气流引入反应器19。
在操作中，设备12和14都将可能含有固体颗粒的高流率气态反应物以低压降引入管式反应器19，以便气态反应物流在反应器中均匀分布和良好混合，避免由于气态反应物携带固体颗粒，使送气室和反应器过度磨蚀。
如图1～4所示，设备12包括一个周边带有环形通道17的圆柱形气态反应物喷射室16，法兰18和20分别联结到其前端19和后端21上。封头法兰22装配到法兰18上，导管24通过法兰22密封联结并延伸到圆柱形喷射室16中。导管24处于与圆柱形喷射室16同轴的位置上，也通过法兰22密封联结的第二个导管26置于导管24周围且与其同轴。入口法兰28联结到导管24上，带法兰的入口接头30联结到导管26上。如图1所示，当气态反应物引入设备12用于水冷的生产二氧化钛反应器时，辅助燃料例如甲烷、丙烷或甲苯的源头联结到导管26的入口接头30上，反应器冲洗介质的源头联结到导管24的入口接头28上。采用辅助燃料提供额外的加热和稳定反应器19中发生的氧化反应。燃料氧化为二氧化碳和水，所形成的水促进金红石化(rutilization)，它能改善产品二氧化钛的性质。反应器冲洗介质可能是砂子、岩盐、烧结的二氧化钛、压缩的二氧化钛或类似物质，它们被喷入反应器设备，从被冷却的反应器壁上冲刷下二氧化钛。当反应器中形成二氧化钛时，其中一部分沉积在被水或其他方式冷却的反应器部分的壁上。除非将其脱除，二氧化钛将继续沉积，主要受冷却过程的影响。因此，必须向反应器中连续引入冲洗介质。
喷射室16也包括一对冷却水夹套32和34，用于冷却喷射室器壁。另外，环形隔热板35置于圆柱形气态反应物喷射室16内，介于喷射室内环形通道17和前端19之间。隔热板35可以焊接在导管26上，其功能是将圆柱形气态反应物喷射室16的前端部分与通过环形通道17引入的被加热气态反应物(加热的氧气)产生的热量隔开。同时，如下面进一步说明的，折流板37是使通过通道17进入喷射室16被加热的氧气折流，让其均匀分布并到达导管26的后端部分39。
第一个环形送气室36具有一个环形外壁38，一个侧壁40密封联结到气态反应物喷射室16的外侧，还有一个环形的侧面出口42。最好如图4所示，第一个环形送气室36也包括一个切向入口44，以接受可能含有固体颗粒的高流率热氧气流，而且使之在喷射室16中形成旋流。
第二个环形送气室46具有一个环形外壁47，侧壁48和50也密封联结在喷射室16的外侧。第二个喷射室46的侧壁50联结到第一个环形送气室36的外壁38上，第二个环形送气室46包括一个环形侧面入口52，其与第一个送气室36的环形侧面出口42重合(coincide)。如图所示，第二个送气室46的直径大于第一个送气室36的，第二个送气室46覆盖了喷射室16周边的环形通道17。
在第二个送气室46中邻近侧壁48处，通过密封联结在喷射室16外侧的环形板56形成了环形开槽54，它延伸到靠近第二个送气室46的外壁47。由第二个送气室46侧壁48和环形板56形成的环形开槽54密封联结到喷射室16的环形通道17上。因此，如下面更详细说明的那样，导入第一个送气室36切向入口44的、可能含有固体颗粒的高流率热氧气，在第一个送气室36中形成旋流，接着在较大的第二个送气室46中形成旋流，且通过环形开槽54流出第二个送气室46，进入喷射室16内部。因为加热的氧气流首先在较小的送气室36中形成旋流，然后膨胀并在送气室46中形成旋流，气流中所含的固体颗粒被离心力驱使向送气室36和46的外壁38和47运动，由此使固体颗粒随热氧气通过开槽54流入喷射室16的内部，固体颗粒不会滞留在送气室36和46中。如本领域技术人员所理解的那样，当固体颗粒滞留在有高速气流旋流的送气室中时，固体颗粒就会在非常短的时间内冲蚀和磨削构成送气室的材料。最好如图2所示，送气室46的外壁47向外朝侧壁48倾斜，以有利于固体颗粒进入开槽54。
最好如图3所示，环形开槽54包括多个附加的间隔叶片58(vane)，在通道54中形成多个径向开槽59(图3)。径向开槽59的功能是使旋流中的热氧气停下来，并均匀分布热氧气及其携带的固体颗粒，使其进入并通过喷射室16的中心。联结在导管26内端部分39的折流板37，其功能是使热氧气均匀分布并均匀流过喷射室16、气态四氯化钛的引入设备14和反应器19的中心，避免不良混合和磨蚀的发生。
这样，在设备12中进行的过程基本上包括了被引入反应器19的气态反应物在第一个环形送气室36、随后在第二个较大直径的环形送气室46中形成旋流的步骤。旋流的气态反应物和所携带的固体颗粒一起通过径向开槽59和喷射室16引入反应器19，即气态反应物和固体颗粒通过径向开槽59进入喷射室16，然后进入反应器19，而固体颗粒不滞留在第一或第二送气室中。径向开槽59和折流板37置于喷射室16内部，使气态反应物和固体颗粒流入和通过喷射室16的方式是能够让气态反应物和固体颗粒均匀流过喷射室16和反应器19的中心，从而避免不良混合和磨蚀。如上所述，在一种生产二氧化钛的工艺中利用设备12时，通过设备12引入反应器19的气态反应物是预热的氧气，即预热到1000～1800°F的氧气，优选预热到1500～1800°F。另外，优选通过导管26将辅助燃料引入喷射室16和反应器19，通过导管24将冲刷反应器壁的冲洗介质引入喷射室16和反应器19。同时，可以将氯化钾、氯化铯或类似物质加到引入反应器19的热氧气中，以控制所产二氧化钛的粒度。
现在参照图1和图5～7，说明将含有或可能含有固体颗粒的高流率气态反应物(加热的四氯化钛)引入反应器19的设备14。如图5所示，设备14包括一个圆柱形气态反应物喷射室60，它具有前端61和后端65，并通过锥形联结管23(图1)密封配接到管式反应器19的上游端，并在其周边形成环形通道69。如本领域技术人员所理解的那样，设备14可以由具有所需绝热性、耐腐蚀性和其他性质的各种材质构成。在图中所示用于生产二氧化钛的设备中，喷射室60包括一个由绝热耐火材料构成的圆柱形壁63，一个由耐腐蚀金属材料构成的圆柱形构件64，和一个由耐腐蚀碳化硅材料构成的圆柱形构件66。如图5所示，环形通道69优选成一定角度朝向喷射室60的后端65，环形通道69包括置于其内的多个间隔的叶片68(图6)，形成多个径向开槽62。径向开槽62与环形通道69成一定角度，以避免氧气携入，而且避免开槽中沉积氧化物导致堵塞，从而有利于在喷射室60中均匀分布。叶片68可以组成图中所示圆柱形构件66。同时，当如上所述采用辅助燃料提供额外热量时，圆柱形壁构件63、管段67、锥形联结管段23(图1)和反应器19(图1)都采取水冷(未示出)，以避免形成高温造成破坏。
环形送气室70具有金属如钢构成的外壁72、侧壁74和76，它密封配接在圆柱形气态反应物喷射室60的外部。环形送气室70的内部衬有碳化硅耐腐蚀材料78，密封材料80置于耐腐蚀材料78和外壁72以及侧壁74和76之间。如已经理解的，在设备14中还可以利用除上述以外的绝热材料、耐腐蚀材料或技术。
最好如图7所示，一个为接受含有或可能含有固体颗粒的高流率加热后气态四氯化钛的切向入口82，被联结到送气室70上。切向入口82可以使气态四氯化钛在送气室70内形成旋流。由切向入口82在送气室70下游形成切向料仓84，以捕获四氯化钛气流携带的固体颗粒。料仓84包括由螺栓固定的可以拆卸的盲法兰85，因此可以定期卸出固体颗粒。如下面要进一步叙述的那样，含有固体颗粒的四氯化钛气流可以在送气室70内形成旋流，而固体颗粒可以捕集在料仓84中，结果形成的基本不含固体颗粒的四氯化钛气流可以通过径向开槽62和通道69进入喷射室60。
最好如图7所示，一个导管86可以任选联结到送气室70内，其一端88延伸到料仓84内，另一端90延伸到径向开槽62中。料仓84和径向开槽62之间的气体压差，使被捕集在料仓84中的固体颗粒与部分四氯化钛气流一起，通过导管86吹扫到喷射室60和反应器19中。
置于环形开槽69中的间隔叶片68形成径向开槽62，使四氯化钛气流的旋流减速或停止，并在喷射室60中均匀分布，收到气流和固体颗粒(如果有)从喷射室60和反应器19的中心流过，从而避免不良混合和磨蚀。
因此，在设备14中进行的过程基本上包括可能含有或捕集了固体颗粒的气态反应物在环形送气室70中形成旋流，送气室中包括为捕集固体颗粒形成的料仓84。结果形成的基本不含固体颗粒的气态反应物旋流通过径向开槽62和环形通道69进入喷射室60。捕集在料仓84中的固体颗粒可以定期手工排出，或通过导管86连续排出，使之流入开槽62。如上所述，多个径向开槽62的功能是使气态反应物和固体颗粒(如果有)在喷射室60中均匀分布，并使其通过喷射室60的中心准直流动。
如上所述，当设备14用于生产二氧化钛的工艺中时，通过设备14引入反应器19的气态反应物是气态四氯化钛，即预热到350～1800°F、优选预热到750～1100°F的气态四氯化钛。如已经理解的那样，可以将氯化铝添加到加热的四氯化钛中，以增强所产二氧化钛的金红石化并使其更耐用。
在图1所示设备10中实施的本发明工艺，是通过高流率氧气和气态四氯化钛在管式反应器中反应生产二氧化钛，一般在至少2psig左右压力和至少2200°F左右温度下进行。同时控制氧气和四氯化钛物流的温度，使反应前各组分物流温度在约900～1800°F，优选约1450°F。在设备10中实施的工艺，基本上包括含有或可能含有固体颗粒的加热氧气在第一个环形送气室36中、接着在第二个较大直径的环形送气室46中形成旋流的步骤。氧气旋流通过联结氧气喷射室16与第二个送气室46出口的第一组径向开槽59被引入反应器19，因此所含固体颗粒与氧气一起流入喷射室而不会滞留在第一和第二送气室中。径向开槽59是通过置于环形通道54中的多个间隔叶片58形成的。径向开槽59均匀分布，有利于氧气与所携固体颗粒通过氧气喷射室16、四氯化钛喷射室60和反应器19的中心准直流动，从而避免不良混合和磨蚀。折流板21的功能也是使热氧气和燃烧产品混合物的流动准直。
含有或可能含有固体颗粒的气态四氯化钛在包括为捕集固体颗粒形成的料仓84的第三个环形送气室70中形成旋流。结果形成的基本不含固体颗粒的气态四氯化钛旋流，通过联结喷射室60和送气室70的第二组径向开槽62被引入喷射室60和反应器19。在送气室70中可以任选提供从料仓84内部延伸到开槽62中的导管86，因此料仓84和开槽62之间的气体压差使捕集到料仓中的固体颗粒通过导管吹扫到喷射室60和反应器19中。置于环形通道69上的间隔叶片68形成径向开槽62，使气态四氯化钛在喷射室60中均匀分布，并使气态四氯化钛与所携固体颗粒(如果有)通过喷射室60和反应器19的中心准直流动，从而避免不良混合和磨蚀。
本领域技术人员可以理解，使含有固体颗粒的高流率气态反应物在管式反应器中反应的本发明的改进工艺和设备，可使反应可以在低的压降下进行，因此，气体在反应器中分布均匀、混合更好，而没有过度的磨蚀。本领域技术人员也可以理解，可以采用本发明的改进工艺和设备，在较高流率和温度下使各种含固体颗粒的反应物进行反应。该工艺和设备特别适合于预热的氧气和预热的含固体颗粒的四氯化钛在管式反应器中反应生产二氧化钛。另外，它也适合于预热的氧气和其他预热的金属氯化物如四氯化硅、四氯化锆、四氯化铝等的反应。
因此，本发明很好地适应实施上述目的，并得到上述及其固有的那些结果和好处。虽然本领域技术人员可以对本发明进行许多改进，但这些改进仍在所附权利要求所确定的本发明的范围内。
权利要求
1.一种使高流率气态反应物在管式反应器中反应的工艺，其改进在于反应是在反应器压降较低的条件下进行，而且没有因气态反应物携带或捕获的固体颗粒所造成的过度磨蚀，该工艺包括如下步骤使所述气态反应物在第一个环形送气室中形成旋流，所述的第一个环形送气室后有直径较大的第二个环形送气室；和通过两个或更多个联结所述反应器和所述第二个送气室的径向开槽将所述气态反应物引入所述反应器，使所述气态反应物及其所携带的固体颗粒流入所述反应器并在其中均匀分布。
2.如权利要求1所述的工艺，其特点是所述的气态反应物是氧气，在所述的管式反应器中进行的反应是高温生产二氧化钛。
3.如权利要求2所述的工艺，其特点是所述的氧气预热到约1000°F～约1800°F。
4.如权利要求2所述的工艺，其特点是所述的氧气与预热到约350°F～约1800°F的气态四氯化钛反应。
5.一种使高流率气态反应物在管式反应器中进行反应的工艺，其改进在于反应在反应器压降较低的条件下进行，而且没有由气态反应物携带或捕获的固体颗粒所造成的过度磨蚀，该工艺包括如下步骤使所述气态反应物在一个环形送气室中形成旋流，该送气室包括为捕集所述气态反应物中携带的固体颗粒而形成的料仓；和通过两个或更多个联结所述反应器和所述送气室的径向开槽，将所得的基本不含固体颗粒的气态反应物引入所述反应器中，使所述气态反应物在其中均匀分布。
6.如权利要求5所述的工艺，其特点是还包括这样的步骤在所述送气室中提供一个导管，该导管从所述料仓内部延伸到所述径向开槽之一中，所述料仓和所述径向开槽之间的气体压差，使捕集在所述料仓中的所述固体颗粒通过所述导管吹扫进入所述反应器中。
7.如权利要求5所述的工艺，其特点是所述气态反应物是四氯化钛，且在所述管式反应器中进行的反应是高温生产二氧化钛。
8.如权利要求7所述的工艺，其特点是所述气态四氯化钛被预热到约350°F～约1800°F。
9.如权利要求7所述的工艺，其特点是所述气态四氯化钛与预热到约1000°F～约1800°F的氧气进行反应。
10.一种生产二氧化钛的工艺，该工艺使含有固体颗粒的高流率氧气和气态四氯化钛在管式反应器中进行反应，压力至少2psig左右，温度至少2200°F左右，其改进在于，反应在反应器设备压降较低的条件下进行，且没有因氧气或气态四氯化钛所携带或捕获的固体颗粒造成的过度磨蚀，其包括如下步骤所述氧气在第一个环形送气室中形成旋流，该第一个环形送气室后接直径较大的第二个环形送气室；通过联结所述反应器与所述第二个送气室出口的第一组径向开槽，将所述氧气引入所述反应器，使所述氧气和其所携带的固体颗粒一起流入所述反应器，且在其中均匀分布；所述气态四氯化钛在第三个环形送气室中形成旋流，该送气室包括为捕集所述气态四氯化钛中携带的固体颗粒而形成的料仓；通过联结所述反应器与所述第三个送气室的第二组径向开槽，将所得基本不含固体颗粒的气态四氯化钛引入所述反应器中，使所述气态四氯化钛在其中均匀分布。
11.如权利要求10所述的工艺，其特点是还包括这样的步骤在所述第三个送气室中提供一个导管，该导管从所述料仓内部延伸到所述第二组径向开槽的其中之一，所述料仓和所述径向开槽之间的气体压差，使捕集在所述料仓中的所述固体颗粒，通过所述导管吹扫进入所述反应器。
12.如权利要求10所述的工艺，其特点是所述氧气要预热到约1000°F～约1800°F。
13.如权利要求10所述的工艺，其特点是所述四氯化钛要预热到约350°F～约1800°F。
14.一种使含有或捕集了固体颗粒的高流率气态反应物引入管式反应器的改进设备，包括一个圆柱形气态反应物喷射室，其具有密闭的前端和后端，密封配接到所述管式反应器的上游端，且其周边有环形通道；第一个环形送气室，其具有一个外壁和至少一个侧壁，密封联结到所述气态反应物喷射室的外部；所述第一个环形送气室有一个环形侧面出口和一个切向入口，该切向入口接受所述含有固体颗粒的高流率气态反应物，而且使之在其中形成旋流；第二个环形送气室，其具有一个外壁和多个侧壁，且直径比所述第一个送气室要大，也密封联结到所述气态反应物喷射室的外部，所述第二个送气室包括一个环形侧面入口，该环形侧面入口密封联结到所述第一个送气室的环形侧面出口上；在所述第二个环形送气室内、靠近与所述环形侧面入口相对的侧面形成一个环形开槽，所述环形开槽密封联结在所述气态反应物喷射室中的环形通道上方，并延伸到所述第二个环形送气室的外壁邻近处；以及在所述环形开槽内装配有多个间隔叶片，形成两个或多个径向开槽。
15.如权利要求14所述的设备，其进一步包括置于所述圆柱形气态反应物喷射室中的气态反应物折流板，以使所述气态反应物准直通过所述管式反应器的中心流动并均匀分布。
16.如权利要求14所述的设备，其特点是所述气态反应物是加热的氧气，所述管式反应器中进行的反应是在高温下生产二氧化钛。
17.如权利要求16所述的设备，其进一步包括第一个导管，它密封延伸到所述圆柱形气态反应物喷射室中，并与其同轴，以排出反应器的冲洗介质。
18.如权利要求17所述的设备，其进一步包括第二个导管，它密封延伸到所述圆柱形气态反应物喷射室中，并与其及所述第一个导管同轴，以排出辅助燃料。
19.如权利要求18所述的设备，还包括至少一个冷却水夹套，其密封联结到所述圆柱形气态反应物喷射室的外部。
20.如权利要求19所述的设备，其还包括位于所述圆柱形气态反应物喷射室中、介于所述环形通道和所述密闭前端之间的隔热板。
21.一种使含有或捕集了固体颗粒的高流率气态反应物引入管式反应器的改进设备，包括一个圆柱形气态反应物喷射室，其具有前端和后端，密封配接到所述管式反应器的上游端，且沿其周边形成环形通道，所述环形通道有多个间隔叶片置于其内，从而形成两个或多个径向开槽；并且一个环形送气室，其具有一个外壁和多个侧壁，密封联结到所述圆柱形气态反应物喷射室的外部，位于所述环形通道上方；其还有一个切向入口，以接受所述含有固体颗粒的高流率气态反应物流，而且使之在所述送气室中形成旋流；所述环形送气室也有一个在所述切向入口下游形成的切向料仓，以捕集所述气态反应物中包含的所述固体颗粒。
22.如权利要求20所述的设备，其进一步包括联结到所述送气室内的导管，其一端延伸到所述料仓中，另一端延伸到所述圆柱形气态反应物喷射室中的所述径向开槽之一中。
23.如权利要求21所述的设备，其特点是所述气态反应物是加热的气态四氯化钛，在所述管式反应器中进行的反应是高温生产二氧化钛。
24.如权利要求23所述的设备，其进一步包括置于所述环形送气室中由防腐材料构成的内衬。
25.如权利要求23所述的设备，其特点是在所述圆柱形气态反应物喷射室中的所述环形通道，和其中所形成的径向开槽，与所述后端成一定角度。
26.一种使含有或捕集了固体颗粒的高流率气态反应物引入管式反应器的改进设备，包括一个圆柱形氧气喷射室，其具有密闭的前端和后端，且围绕其周边有一环形通道；第一个环形送气室，其具有一个外壁和至少一个侧壁，密封联结到所述圆柱形氧气喷射室的外部，所述第一个环形送气室有一个环形侧面出口和一个切向入口，以接受含有固体颗粒、加热的高流率氧气流，而且使之在其中形成旋流；第二个环形送气室，其具有一个外壁和多个侧壁，且直径比所述第一个送气室要大，也密封联结到所述氧气喷射室的外部，所述第二个送气室有一个环形侧面入口，该环形侧面入口密封联结到所述第一个送气室的环形侧面出口上；一个在所述第二个送气室内形成的环形开槽，其邻近相对于所述环形侧面入口的一侧，所述环形开槽密封联结到所述圆柱形氧气喷射室中所述环形通道的上方，并延伸到所述第二个送气室的外壁邻近处；在所述环形开槽间配备有多个间隔的叶片，形成两个或多个径向开槽；一个圆柱形气态四氯化钛喷射室，其具有一个前端和后端，所述前端密封联结到所述圆柱形氧气喷射室的所述后端，所述后端联结到所述管式反应器的上游端，在其周边形成环形开槽，所述环形开槽中有多个间隔的叶片置于其间，形成两个或多个径向开槽；以及第三个环形送气室，其具有一个外壁和多个侧壁，密封联结到所述圆柱形气态四氯化钛喷射室的外部；还具有一个切向入口，以接受含有固体颗粒、加热的高流率气态四氯化钛物流，而且使之在所述送气室中形成旋流；所述第三个环形送气室也包括一个在所述切向入口下游形成的切向料仓，以捕集所述气态四氯化钛物流中含有的所述固体颗粒。
27.如权利要求26所述的设备，其在所述的第三个环形送气室中进一步包括一个附加导管，该导管一端延伸到所述的料仓中，另一端延伸到所述圆柱形气态四氯化钛喷射室中的所述径向开槽之一中。
28.如权利要求26所述的设备，其进一步包括一个置于所述圆柱形氧气喷射室内的氧气折流板，以利于所述氧气的分布，并准直流过所述管式反应器的中心。
29.如权利要求26所述的设备，其进一步包括第一个导管，它密封延伸到所述圆柱形氧气喷射室内并与其同轴，以排出反应器中的冲洗介质。
30.如权利要求29所述的设备，其进一步包括第二个导管，它密封延伸到所述圆柱形氧气喷射室内，并与其及所述第一个导管同轴，以排出其中的辅助燃料。
31.如权利要求30所述的设备，其进一步包括隔热板，该隔热板置于所述圆柱形氧气喷射室内，介于所述环形通道和所述密闭的前端之间。
32.如权利要求26所述的设备，其进一步包括置于所述第三个环形送气室中的、由防腐材料构成的内衬。
33.如权利要求32所述的设备，其特点是在所述圆柱形气态四氯化钛喷射室中，所述环形开槽和所述径向开槽成一定角度朝向所述喷射室的所述后端。
全文摘要
本发明提供了改进的工艺和设备(12,14),该改进的工艺和设备(12,14)可用于一种或多种高流率气态反应物在管式反应器(19)中的反应。该改进的工艺和设备(12,14)使这样的反应在反应器(19)压降较低的条件下实施,且没有因气态反应物所携带或捕集的固体颗粒而造成过度磨蚀。本发明工艺基本上包括如下步骤:可能含有或捕集了固体颗粒的气态反应物,在第一个环形送气室(36)中、接着在第二个直径较大的环形送气室(46)中形成旋流,然后将气态反应物和固体颗粒通过两个或更多的径向开槽(59)引入反应器(19),使所述气态反应物和固体颗粒流入所述反应器(19)并且在其中均匀分布。
文档编号B01J12/02GK1364143SQ00810857
公开日2002年8月14日 申请日期2000年7月26日 优先权日1999年7月27日
发明者威廉·A·尤乐, 查克·A·拿塔利 申请人:科尔－麦克基化学有限责任公司