留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

激光诱导荧光技术在氯化法钛白氧化炉混合效果分析中的应用

孙洪涛 倪小敏 王玥 解为清 杨国强

孙洪涛, 倪小敏, 王玥, 解为清, 杨国强. 激光诱导荧光技术在氯化法钛白氧化炉混合效果分析中的应用[J]. 钢铁钒钛, 2021, 42(5): 84-91. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.014
引用本文: 孙洪涛, 倪小敏, 王玥, 解为清, 杨国强. 激光诱导荧光技术在氯化法钛白氧化炉混合效果分析中的应用[J]. 钢铁钒钛, 2021, 42(5): 84-91. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.014
Sun Hongtao, Ni Xiaomin, Wang Yue, Xie Weiqing, Yang Guoqiang. Application of laser induced fluorescence technology in mixing effect analysis of oxidation furnace at titanium dioxide via chloride process[J]. IRON STEEL VANADIUM TITANIUM, 2021, 42(5): 84-91. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.014
Citation: Sun Hongtao, Ni Xiaomin, Wang Yue, Xie Weiqing, Yang Guoqiang. Application of laser induced fluorescence technology in mixing effect analysis of oxidation furnace at titanium dioxide via chloride process[J]. IRON STEEL VANADIUM TITANIUM, 2021, 42(5): 84-91. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.014

激光诱导荧光技术在氯化法钛白氧化炉混合效果分析中的应用

doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.05.014
详细信息
    作者简介:

    孙洪涛(1980—),男,安徽亳州人,本科,注册化工工程师,主要从事化工方向研究。E-mail:sunhongtao@chinaecec.com。

  • 中图分类号: TF823

Application of laser induced fluorescence technology in mixing effect analysis of oxidation furnace at titanium dioxide via chloride process

  • 摘要: 氯化法生产钛白是现今国际上钛白工业的主流生产技术,而氧化反应器的结构设计是氯化法生产钛白的一项关键技术。TiCl4和O2的混合情况对于钛白粉的颗粒粒径及分布、颗粒晶型等产品性能有决定性作用,进而影响到产品的质量。因此,掌握不同工况条件下两种物料气流混合效果,对于氧化反应器的设计以及实际操作参数的优化具有重要意义。然而,现有的研究工作表明,传统的测量技术难以适应复杂流场的高速、非稳定等特性,迫切需要高精度的现代诊断技术。该研究从试验方法上进行了创新,采用无扰动非接触的激光诱导荧光技术(LIF)测量了不同工况下模拟反应器内不同位置处的气体浓度分布,研究了两股气体在不同结构氧化炉及不同物料比下的混合效果及其变化规律,找出了影响混合效果的关键因素。该研究为氧化炉的结构设计和操作工艺条件的控制提供必要的参考,为相关理论模型和数值仿真提供重要的试验参数,对于促进我国钛白生产工艺的发展具有重要的科学意义和实际意义。
  • 图  1  激光诱导荧光测量系统示意

    Figure  1.  Schematic diagram of laser-induced fluorescence (LIF) measurement system

    图  2  试验模型结构示意

    Figure  2.  Structure diagram of the test model

    图  3  射流混合中穿透深度(h/R)示意

    Figure  3.  Schematic diagram of penetration depth (h/R) in jet mixing

    图  4  在LIF图像中穿透深度(h/R)确定方法示意

    Figure  4.  Schematic diagram of the determination method of penetration depth (h/R) in LIF image

    图  5  0.0 d处,气体2流量固定、气体1流量增加时的浓度分布

    Figure  5.  Concentration distribution of gas 2 with fixed flow rate and gas 1 with increased flow rate at 0.0 d

    图  6  气流比固定时不同位置处的浓度分布

    Figure  6.  Concentration distribution at different positions with fixed airflow ratio

    图  7  0.0 d处,气流比1.28时不同气流量下的浓度分布

    Figure  7.  Concentration distribution under different flux at 0.0d with airflow ratio of 1.28

    图  8  0.5 d处,不同气流比下混合不均匀度变化情况

    Figure  8.  Changes of mixing unevenness at 0.5 d under different airflow ratios

    图  9  气流比固定时不同位置混合不均匀度变化情况

    Figure  9.  Variation of mixing unevenness at different positions with fixed airflow ratio

    图  10  氧化炉在7种动量比条件下的混合不均匀度(E)值变化情况

    Figure  10.  Variation of mixing unevenness (E) values in the oxidation furnace under 7 momentum ratios

    表  1  气体流量控制条件

    Table  1.   Gas flow control conditions

    气流
    工况
    气体1流量/
    (m3·h−1
    气体2流量/
    (m3·h−1
    气流比
    (气体2/气体1)
    12663801.43
    22983801.28
    33303801.15
    43653801.04
    52804001.43
    63124001.28
    73804001.05
    下载: 导出CSV
  • [1] Zhao Weian, Liu Zhoulin, Bai Chunpei, et al. Simulation experimenton gas current mixingina titanium white reaetor[J]. Chemical Metallurgy, 1987,8(1):66−75. (赵维安, 刘洲林, 白春沛, 等. 钛白反应器气流混合模化实验[J]. 化工冶金, 1987,8(1):66−75.
    [2] 杨波. 氯化法钛白氧化反应器的冷态模拟试验研究[D]. 大连: 大连理工大学, 1998.

    Yang Bo. Cold simulation test of oxidation reactor for chlorination titanium dioxide[D]. Dalian: Dalian University of Technology, 1998.
    [3] Zhang Shuming. Study on cold model experiment of titanium dioxide by chlorination[J]. Coating Industry, 2000,(5):20−21. (张曙明. 氯化法钛白冷模实验研究[J]. 涂料工业, 2000,(5):20−21. doi: 10.3969/j.issn.0253-4312.2000.05.008
    [4] Lv Zhimin, Li Chunzhong, Cong Dezi, et al. Study on jet mixing characters in the oxidation reactors for titanium dioxide powder production by chlorination process[J]. Chemical Engineering, 2001,29(3):25−29. (吕志敏, 李春忠, 丛德滋, 等. 氯化法制备钛白氧化反应器内射流混合特性研究[J]. 化学工程, 2001,29(3):25−29. doi: 10.3969/j.issn.1005-9954.2001.03.005
    [5] Cheng Yi, Liu Zhe, Luo Peicheng, et al. Gas cross-flow mixing in TiO2 oxidation reactors of chlorination process[J]. Journal of Chemical Industry and Engineering, 2006,57(12):2840−2846. (程易, 刘喆, 骆培成, 等. 氯化法钛白氧化反应器气体错流混合[J]. 化工学报, 2006,57(12):2840−2846. doi: 10.3321/j.issn:0438-1157.2006.12.010
    [6] 李春忠, 丛德滋, 吕志敏, 等. 氯化钛白氧化反应器, 中国专利: CN00116465.1[P]. 2000-12-27.

    Li Chunzhong, Cong Dezi, Lv Zhiming, et al. Oxidation reactors for chlorination titanium dioxide, China: CN00116465.1[P]. 2000-12-27.
    [7] 刘飞生. 氯化法钛白氧化过程中气体混合数值模拟[D]. 昆明: 昆明理工大学, 2015.

    Liu Feisheng. Numerical simulation of gas mixing in the oxidation of titanium dioxide by chlorination[D]. Kunming: Kunming University of Science and Technology, 2015.
    [8] 李亚东. 氯化法生产钛白中氧化反应器内流体动力学的研究及建模[D]. 昆明: 昆明理工大学, 2016.

    Li Yadong. Study and modeling of hydrodynamics in oxidation reactor for titanium dioxide production by chlorination[D]. Kunming: Kunming University of Science and Technology, 2016.
    [9] Zhou E, Zheng Shaohua, Yuan Zhangfu, et al. Structure analysis and modeling on the oxidation reactor in the titanium white synthesis with chloride process[J]. Titanium Industry Progress, 2004,21(6):35−39. (周峨, 郑少华, 袁章福, 等. 氯化法钛白氧化反应器结构分析与模拟[J]. 钛工业进展, 2004,21(6):35−39. doi: 10.3969/j.issn.1009-9964.2004.06.010
    [10] Wu You. Summary on characteristics of oxidation reactor for titanium dioxide production by chloride process[J]. Iron Steel Vanadium Tatanium, 2016,37(2):92−96. (吴优. 国外氯化法钛白氧化反应器特点及分析[J]. 钢铁钒钛, 2016,37(2):92−96.
  • 加载中
图(10) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  326
  • HTML全文浏览量:  55
  • PDF下载量:  26
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2021-06-06
  • 刊出日期:  2021-10-30

目录

    /

    返回文章
    返回