Хлорирование в кипящем слое

Хлораторы кипящего слоя представляют собой два вида:

- шахтную печь круглого или овального сечения с керамическими газораспределительными решетками;

- конусные реакторы с фурменным газораспределением.

Выгрузка огарка в них ведется непрерывно в боковой части на уровне верхнего слоя шихты. При работе с кипящим слоем очень важна его гомогенность (однородность), когда в каждой точке объема слоя сохраняется постоянная концентрация двуокиси титана и углерода. В реакторе кипящего слоя можно перерабатывать сырье с высоким содержанием кремния, которое нельзя хлорировать в расплавном хлораторе, т.к. SiO₂ увеличивает вязкость расплава.

Печи КС используют за рубежом для хлорирования рутила, содержащего более 96% TiO₂. При этом шихта, унесенная из реактора, улавливается в циклонах и возвращается в слой, что дает возможность регулировать тепловую работу реактора.

К недостаткам реактора кипящего слоя можно отнести необходимость переделов окатывания или гранулирования, что повышает капитальные вложения.

Контрольные вопросы

1 Зачем диоксид титана переводят в хлорид?

2 Преимущества хлорной металлургии.

3 Зачем нужен углерод при хлорировании титановых шлаков?

4 В чём принципиальная разница видов хлораторов?

5 Что способствует дополнительному хлорированию шлаков в расплаве?

6 Зачем нужна дозировка порошковой шихты?

7 Зачем коксовать брикеты?

8 Есть ли дозировка перед загрузкой в ШП?

9 Объяснить понятие кипящего или псевдосжижженного слоя.

10 Что такое: фурма, лётка, кессон, кюбель, шнек, термопара, ШП, ПГС, КС, ?

Практическая работа № 3. Оборудование конденсационных систем

Цели работы

1. Систематизация и закрепление знаний по теме "Конденсация продуктов хлорирования".

2. Изучение оборудования процесса конденсации.

3. Закрепление умений составлять и объяснять АТС.

Ход работы

1. Ознакомиться с теоретическими основами конденсации.

2. Изучить оборудование конденсационных систем.

3. Составить АТС систем конденсации.

4. Подготовиться к защите работы и ответить на контрольные вопросы.

Теоретические основы процесса конденсации

Из хлораторов по газопроводам ПГС подаётся на конденсацию и разделение хлоридов. Конденсация - обратный процесс испарению, это переход вещества из парообразного состояния в жидкое.

Сублимация - процесс перехода твердого вещества в парообразное, минуя жидкое состояние. Асублимация - переход вещества из парообразного состояния сразу в твердое, минуя жидкое состояние. Например, пары FeCl₃ и AlCl₃ при охлаждении и нормальном давлении переходят в твердое состояние.

Замкнутое пространство над веществами всегда заполнено их парами. Давление паров вещества называется равновесным, когда количество молекул, переходящих в парообразное состояние, равно количеству молекул, осаждающихся из паров. Равновесное давление паров зависит от температуры.

Закон Дальтона. В замкнутом объеме, заполненном парами нескольких веществ и газами, общее давление паров смеси равно сумме парциальных давлений паров и газов, составляющих смесь:

Робщ = Р₁ + Р₂ + Р₃ + . . . .Рn

Процессы конденсации и асублимации всегда сопровождаются выделением тепла, которое равно теплу, затраченному на испарение или сублимацию. В смеси нескольких газов и паров температура конденсации зависит от парциального давления каждого вещества паров в парогазовой смеси. Теоретически переход наступает при достижении точки росы. Точка росы – это температура, при которой пар конденсируется и превращается в капли (росу). Температура точки росы пара определяется только двумя параметрами воздуха: его температурой и влажностью. Чем выше влажность, тем точка росы выше и ближе к фактической температуре воздуха. Чем ниже влажность, тем точка росы ниже фактической температуры. Практически конденсация паров наступает всегда при температурах значительно ниже точки росы.

В зависимости от типа хлоратора температура ПГС на выходе составляет 600—900 °С. Это сложная смесь из газов, паров хлоридов и твёрдых частиц (хлоридов и шихты). Компоненты ПГС по температуре кипения (табл. 1) можно разделить на четыре группы:

1) высококипящие твердые хлориды (их температура кипения выше температуры кипения TiCl₄): NaCl, KCl, CaCl₂, MgCl₂, MnCl₂, FeCl₂, CrCl₃, CrCl₂;

2) низкокипящие твердые хлориды (их температура кипения ниже температуры кипения TiCl₄): FeCl₃, AlCl₃, C₆Cl₆, NbCl₅, NbOCl₃ и комплексные соединения хлоридов железа, калия и натрия;

3) низкокипящие жидкие хлориды: TiCl₄, SiCl₄, VOCl₃, SiOCl₆, SOCl₂, SO₂Cl₂ и др;

4) газы: СО, СО₂, N₂, Cl₂, HCl, SО₂, COCl₂, и др.

Если создать систему конденсации из аппаратов с постепенно понижающейся рабочей температурой, хлориды могут конденсироваться раздельно (селективно). На практике чёткого разделения не достигается, так как по мере конденсации снижается концентрация очередного хлорида и его точка росы. Высококипящие хлориды уходят из ПГС, а количество низкокипящих увеличивается.