Хлорирование в шахтных хлораторах с подвижным слоем

В хлораторе (рис.4) типа шахтной печи (ШП) процесс хлорирования осуществляется непрерывно и без расхода электроэнергии. Хлоратор состоит из стального корпуса, в верхней части футерованного шамотным кирпичом, а в в нижней и конусной частях, в зонах более высокой температуры — графитовыми плитками. Вверху смонтированы автоматическое загрузочное устройство (золотниковый питатель) для подачи брикетов и люк взрывного клапана. Сбоку имеется патрубок для вывода парогазовой смеси. В нижней части расположены фурмы, подающие газообразный хлор. Кессоны предназначены для водяного охлаждения конусной части, откуда разгрузочным шнеком непрерывно удаляются непрохлорированные огарки в герметичный кюбель, который меняют по мере его заполнения.

Для шахтного хлоратора готовят брикеты, содержащие 20-25% кокса, 10-15% связующего и остальное – титановый шлак. Готовые брикеты коксуют при 700— 900°С, при этом удаляются влага и легколетучие примеси. Шахтная печь с подвижным слоем брикетов используется для хлорирования так называемых «сухих» материалов с низким содержанием в них железа, щелочных и щелочноземельных металлов.

При высокой скорости подачи хлора происходит расслоение шихты на две зоны, верхнюю и нижнюю. Загружаемые брикеты в верхней зоне нагреваются горячими газами из нижней зоны до 500–700 °С. Подогретые брикеты опускаются в нижнюю зону активного хлорирования по мере выгрузки огарка. Здесь и выделяется тепло вследствие реакций хлорирования и горения углерода. Брикеты сгорают, разваливаются, мелкие частицы образуют в верхней зоне «кипящий» псевдосжижженный слой и с парогазовой смесью частично улетучиваются. Крупные несгоревшие части брикетов опускаются на дно реактора, в фурменной зоне теряют часть тепла на нагрев хлора и непрерывно выгружаются. Температура процесса 900–1000 °С. Уровень шихты в хлораторе поддерживают 2–3,5 м.

Благодаря непрерывной выгрузке огарка брикетированная шихта непрерывно движется вниз с огромной скоростью, что обеспечивает высокую удельную производительность хлоратора 20-25 т/(м³*сутки). В этом хлораторе упрощается автоматизация процесса: изменяя загрузку брикетов и подачу хлора, можно регулировать температурный режим и выгрузку непрохлорированного остатка.

Извлечение титана в тетрахлорид в любом хлораторе достигает 93%.

Задание 6. Изучить приведённый материал и ответить на вопросы

1 Зачем диоксид титана переводят в хлорид?

2 Зачем нужен углерод при хлорировании титановых шлаков?

3 В чём принципиальная разница видов хлораторов? Где затраты электроэнергии выше?