本發(fā)明專利技術(shù)涉及用于控制在流化床反應(yīng)器中的四氯化鈦制造中的氯化反應(yīng)，任選地隨后進(jìn)行加工以形成包含微量二氧化硅的鈦產(chǎn)品的方法，所述方法包括：(a)將含碳材料、氯和包含一定量的二氧化硅的載鈦材料喂入流化床反應(yīng)器以形成氣體物流，并且冷凝所述氣體物流以形成四氯化鈦、非冷凝的氣體物流和可冷凝的產(chǎn)物物流，其中所述四氯化鈦和所述非冷凝的氣體物流中的至少一種包含四氯化硅；(b)分析所述非冷凝的氣體物流、四氯化鈦或上述兩者以測定四氯化硅的分析濃度；(c)基于鈦產(chǎn)品中期望的二氧化硅的量來確定四氯化硅的設(shè)定點(diǎn)濃度；(d)計(jì)算所述四氯化硅的分析濃度和所述四氯化硅的設(shè)定點(diǎn)濃度之間的差值；(e)測量流至釋放氯的加工反應(yīng)器的四氯化鈦流量；(f)測量加入到流化床中的新鮮氯的流量；(g)測量加入到流化床反應(yīng)器中的載鈦材料的流量并確立加入到流化床反應(yīng)器中的載鈦材料的歷史平均流量；(h)利用得自步驟(e)的四氯化鈦流量數(shù)據(jù)來計(jì)算由加工的四氯化鈦釋放的氯；(i)通過步驟(f)中的氯流量加上步驟(h)中計(jì)算的氯流量來計(jì)算流至流化床反應(yīng)器的總氯流量并確立歷史平均氯流量；(j)計(jì)算每單位氯的單位載鈦材料消耗；(k)基于步驟(i)的總氯流量乘以步驟(j)的每單位氯的單位載鈦材料消耗來計(jì)算載鈦材料的估算的當(dāng)前消耗速率；以及(1)基于步驟(d)中產(chǎn)生的差值而生成提供反饋響應(yīng)的信號(hào)并將該信號(hào)與步驟(k)的載鈦材料的估算的當(dāng)前消耗速率組合以提供前饋響應(yīng)，從而控制流入所述流化床反應(yīng)器中的載鈦材料的流量。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本公開涉及用于制造四氯化鈦的方法，具體地講涉及用于控制流入流化床反應(yīng)器的載鈦材料的流量并因此控制最終產(chǎn)品中的硅量的控制方法。
技術(shù)介紹
用于在流化床反應(yīng)器中使含鈦材料氯化的方法是已知的。合適的方法公開于以下美國專利2，701，179 ;3，883，636 ；3. 591333 ;和2. 446. 181中。在此類方法中，將粒狀焦炭、粒狀載鈦材料、氯和任選的氧氣或空氣喂入反應(yīng)室，并且保持合適的反應(yīng)溫度、壓力和流量以維持流化床。氣態(tài)的四氯化鈦和其它金屬氯化物從反應(yīng)室中排出。然后如此制備的氣態(tài)的四氯化鈦可與其它金屬氯化物和廢氣分離，并用于制備二氧化鈦、鈦金屬或含鈦產(chǎn)品。在流化床反應(yīng)器中制備四氯化鈦(TiCl4)的氯化過程中，希望減少或控制過多的四氯化硅和其它不期望的氯化有機(jī)物質(zhì)的形成。四氯化鈦中的污染物四氯化硅(SiCl4)影響多個(gè)質(zhì)量參數(shù)，例如通過氧化TiCl4而制備的二氧化鈦粒度分布和原生粒度(用炭黑法底色表示)。最小化或控制二氧化硅污染使TiO2產(chǎn)品的性能得到改善。需要一種控制方法，所述控制方法檢測過多的SiCl4的存在并因此檢測最終產(chǎn)品中過多的二氧化硅，并且該方法能夠解決此問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
在第一方面，所述公開提供了用于控制在流化床反應(yīng)器中的四氯化鈦制造中的氯化反應(yīng)，任選地隨后進(jìn)行加工以形成包含一定量(通常微量)的二氧化硅的鈦產(chǎn)品的方法，所述方法包括(a)將含碳材料、氯和包含一定量的二氧化硅的載鈦材料喂入所述流化床反應(yīng)器以形成氣體物流，并且冷凝所述氣體物流以形成四氯化鈦、非冷凝的氣體物流和可冷凝的產(chǎn)物物流，其中所述四氯化鈦和所述非冷凝的氣體物流中的至少一種包含四氯化硅；(b)分析所述非冷凝的氣體物流、所述四氟化鈦或上述兩者以測定四氯化硅的分析濃度；(c)基于所述鈦產(chǎn)品中期望的二氧化硅的量來確定四氯化硅的設(shè)定點(diǎn)濃度；(d)計(jì)算四氯化硅的分析濃度和四氯化硅的設(shè)定點(diǎn)濃度之間的差值；(e)測量流至釋放氯的加工反應(yīng)器的四氯化鈦流量；(f)測量加入到流化床中的新鮮氯的流量；(g)測量加入到流化床反應(yīng)器中的載鈦材料的流量并確立加入到流化床反應(yīng)器中的載鈦材料的歷史平均流量；(h)利用得自步驟(e)的四氯化鈦流量數(shù)據(jù)來計(jì)算由加工的四氯化鈦釋放的氯；(i)通過步驟(f)中的氯流量加上步驟(h)中計(jì)算的氯流量來計(jì)算流至流化床反應(yīng)器的總氯流量并確立歷史平均氯流量；(j)計(jì)算每單位氯的單位載鈦材料消耗；(k)基于步驟(i)的總氯流量乘以步驟(j)的每單位氯的單位載鈦材料消耗來計(jì)算載鈦材料的估算的當(dāng)前消耗速率；以及(I)基于步驟(d)中產(chǎn)生的差值而生成提供反饋響應(yīng)的信號(hào)并通過加在一起、相乘或其它算法將該信號(hào)與步驟(k)的載鈦材料的估算的當(dāng)前消耗速率組合以提供前饋響應(yīng)，從而控制流入流化床反應(yīng)器中的載鈦材料的流量。附圖簡述圖I示出了本公開的一個(gè)實(shí)施方案的簡化的示意流程圖。專利技術(shù)詳述將含碳材料、包含一些雜質(zhì)的載鈦材料、氯和任選的氧氣或空氣喂入流化床反應(yīng)器。可用于本公開的典型條件和流化床說明書如下所示反應(yīng)溫度為約900°C至1300°C，壓 力為約1-3個(gè)大氣壓，并且反應(yīng)器在基座中或靠近基座處具有多個(gè)噴嘴。典型地氯的引入點(diǎn)將位于反應(yīng)器基座約O至約10英尺(約O至約3米)的范圍內(nèi)，更典型地約O至約8英尺(約O至約2. 4米)的范圍內(nèi)，最典型地約O至約5英尺(約O至約L 5米)的范圍內(nèi)。最典型的位置是反應(yīng)器的基座。載鈦材料可為任何合適的鈦源材料例如含鈦礦石，包括金紅石、鈦鐵礦或銳鈦礦礦石；它們的選礦石；含鈦副產(chǎn)物或礦渣；以及它們的混合物。載鈦材料通常以基于載鈦材料的總重量約O. 5-50%，典型地至多約20%的量而包含氧化鐵。這種材料通常也包含二氧化硅。二氧化硅能夠以任何形式存在，例如含二氧化硅的材料或金屬氧化物，但是通常以一種或多種天然存在的形式而存在，例如沙土、石英、硅酸鹽、二氧化硅(Si02)和白硅石。二氧化硅的量基于載鈦材料的總重量可為約O至約25%，通常為約O. 5至約I. 5%。載鈦材料中的硅量可通過XRF分析或濕化學(xué)法或其它合適的分析方法來測定。二氧化硅可為在流化床反應(yīng)器氣體物流中的四氯化硅的來源。用于本公開的合適的含碳材料為已經(jīng)經(jīng)過焦化處理的任何含碳材料。典型的是焦炭或煅燒焦炭，其來源于石油或煤或此類焦炭的混合物。如圖I所示，載鈦材料10通過控制裝置13喂入流化床反應(yīng)器14。含碳材料11直接喂入流化床反應(yīng)器14。作為另外一種選擇，含碳材料11可通過控制裝置喂入流化床反應(yīng)器14。載鈦材料和含碳材料也可在喂入流化床反應(yīng)器14之前進(jìn)行混合。通過循環(huán)氣體物流27將氯12喂入流化床反應(yīng)器14，所述循環(huán)氣體物流在TiCl4于加工反應(yīng)器19 (通常為氧化反應(yīng)器)中通常被氧化成TiO2期間或在其它釋放氯的加工過程中使釋放的氯循環(huán)。也可使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的技術(shù)在不同的點(diǎn)將氯加入到流化床反應(yīng)器中。從流化床反應(yīng)器中得到的氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物在一個(gè)或多個(gè)冷凝器15中分段冷卻以首先冷凝并除去非四氯化鈦22的鐵和金屬氯化物。鐵和金屬氯化物形成可冷凝的產(chǎn)物物流23。來自反應(yīng)器的剩余產(chǎn)物然后進(jìn)行冷卻以冷凝四氯化鈦22，從而留下非冷凝的氣體物流21，其包含N2、C0S、S02、CO、CO2和HCl以及其它組分例如SiCl4。將一部分或全部非冷凝的氣體物流21 (即樣品物流)送至分析裝置或分析儀16例如光度計(jì)、分光光度計(jì)和色譜儀。作為另外一種選擇，四氯化鈦22可利用四氯化鈦樣品物流22a取樣，或者可對(duì)兩種氣體物流均取樣并分析。可根據(jù)所選的分析儀類型、非冷凝的氣體的條件和/或分析儀的布置來確定取樣系統(tǒng)。分析裝置可為線內(nèi)裝置，即直接安裝在待分析的物流的通路(通常是非冷凝的氣體物流21)中，或者可為在線裝置，即使一部分待分析的物流(通常是非冷凝的氣體物流21)遠(yuǎn)離主處理物流并流向分析裝置方向，或者可為離線裝置，即分開地收集樣品并進(jìn)行分析。分析樣品物流的SiCl4濃度。所述分析可為快速進(jìn)行的、半連續(xù)的并且定量的。合適的分析手段包括但不限于光譜學(xué)、光譜法和色譜法。光譜法通常用于分析非冷凝的氣體物流21、四氯化鈦22或上述兩種氣體物流的SiCl4濃度。使用更典型的紅外線光譜學(xué)以及最典型的傅里葉變換紅外光譜作為分析方法。如果需要，任選地可將任一部分樣品物流返還到待分析的物流(通常是非冷凝的氣體物流21)中或送至加工通風(fēng)系統(tǒng)。為了控制載TiO2材料的進(jìn)料，只能夠使用一種SiCl4測量方法和一個(gè)取樣位置，或者能夠使用反饋控制器的組合例如級(jí)聯(lián)控制方案。第一信號(hào)24 (電信號(hào)、氣動(dòng)信號(hào)、數(shù)字信號(hào)、手動(dòng)信號(hào)等)從涉及非冷凝的氣體物流21中的SiCl4濃度的分析中生成。作為另外一種選擇，第一信號(hào)24從涉及四氯化鈦中的或非冷凝的氣體物流和四氯化鈦中的SiCl4濃度的分析中生成。所述信號(hào)傳遞到控制系統(tǒng)(例如分散控制系統(tǒng)或其它反饋控制系統(tǒng)17)，其中將它的值與設(shè)定點(diǎn)18進(jìn)行比較或者測定是否它在設(shè)定范圍內(nèi)。設(shè)定點(diǎn)可為反映可接受的四氯化硅濃度的單個(gè)值，或者多個(gè)值 的范圍上限，可接受的四氯化硅濃度可在該范圍內(nèi)。這個(gè)設(shè)定點(diǎn)18可為預(yù)先設(shè)定的或預(yù)設(shè)值，即它是期望的或可接受的SiCl4濃度。SiCl4濃度取決于鈦產(chǎn)品中期望的硅濃度。在非冷凝的氣體物流21中的SiCl4濃度與鈦產(chǎn)品中的硅量相關(guān)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：J·E·小默克爾，R·R·小比茨，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：納幕爾杜邦公司，
類型：
國別省市：
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