Хлорирование в шахтных хлораторах с подвижным слоем

В хлораторе типа шахтной печи (ШП) процесс хлорирования осуществляется непрерывно и без расхода электроэнергии. Хлоратор состоит из стального корпуса, обклеенного изнутри диабазовой плиткой. В верхней части корпус футерован шамотным кирпичом, а в зоне более высокой температуры, в нижней и конусной части — графитовыми плитками. Верхняя часть перекрыта сводом, на котором смонтированы автоматическое загрузочное устройство (золотниковый питатель) для подачи брикетов и люк взрывного клапана. Парогазовая смесь из хлоратора через патрубок поступает в трубопровод и далее в конденсационную систему. В нижней части хлоратора расположены фурмы, подающие газообразный хлор. Кессоны предназначены для водяного охлаждения конусной части хлоратора. Непрерывная автоматизированная выгрузка непрохлорированного остатка (огарка) ведётся разгрузочным шнеком в герметично прикрепленный кюбель, который заменяют по мере его заполнения.

Уровень шихты в хлораторе поддерживают 1,5–3,5 м. При высокой скорости потока хлора происходит расслаивание шихты на две зоны. Мелкие частицы брикетов образуют в верхней зоне псевдосжижженный слой. Загружаемые брикеты попадают в него и нагреваются горячими газами из нижней зоны до 500–700 °С. Пылевидные частицы из кипящего слоя с парогазовой смесью поступают в систему конденсации.

Подогретые брикеты опускаются в нижнюю зону активного хлорирования по мере выгрузки огарка. Здесь связывается основное количество хлора и выделяется тепло вследствие реакций хлорирования и горения углерода. Брикеты сгорают, разваливаются, и мелкие частицы выносятся в верхний кипящий слой. Крупные части брикетов опускаются на дно реактора, в фурменной зоне теряют часть тепла на нагрев хлора, и непрерывно выгружаются. Температура процесса 900–1000 °С, поэтому основная часть хлоридов находится в газообразном и парообразном виде.

Благодаря непрерывной выгрузке огарка брикетированная шихта непрерывно движется вниз с большой скоростью. Подвижностью шихты обеспечивается:

- высокая удельная производительность хлоратора 20-25 т/(м³*сутки);

- регулирование температурного режима, изменяя количество подаваемого хлора, загружаемых брикетов и выгружаемого непрохлорированного остатка;

- упрощается процесс хлорирования и облегчается его автоматизация.

Извлечение титана в тетрахлорид ≈ 93 %. Основные потери титана: 6—7 % с выносом шихты с парогазовой смесью и вторичным окислением TiCI₄, и с огарком около 1 %.