[实用新型]用于纳米二氧化钛生产的水解反应釜

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于纳米二氧化钛生产的水解反应釜，属于专用反应釜技术领域。 

背景技术

目前，全世界纳米TiO₂的总生产能力在6～10kt/a，单线生产能力一般为400～500t/a，国内涉足纳米TiO₂生产的企业约十余家，总生产规模在1kt以上，生产能力最大的是江苏河海纳米科技股份，具有500t/a的生产能力，其余厂家的生产规模多在50～100t/a之间。目前国内纳米TiO₂生产多采用等离子体法和溶胶－凝胶法，生产成本较高。我国对纳米TiO₂的研究已从单纯的制备技术的研究转入纳米复合材料与应用技术的研究，虽然离大规模工业生产和产品应用还有一段距离，但作为一种新型材料，其表现出的巨大潜在优异性能是不容忽视的，因此，在不久的将来，随着我国纳米产品的普及程度和人们消费观念的改变及我国整体经济呈现稳步发展的态势，纳米TiO₂必将迎来广阔的市场发展空间。 

根据二氧化钛的工艺流程，采用原料偏钛酸，与沉淀剂尿素[CO(NH₂)₂]，在水解反应釜中均匀沉淀，料浆经洗涤、过滤、煅烧后制的成品。 

水解是纳米TiO₂工业生产中极其重要的工序，是决定产品质量和水洗性能的关键工序，水解造成的差错往往是后工序不能挽救的，因此，水解过程每一步的工艺参数和反应条件，都会影响纳米Ti0₂的质量和粒子的形貌，而这将直接影响反应物的洗涤、最终成品的质量及纳米TiO₂的收率。 

水解反应的主要过程是，取定量水洗、漂洗合格的偏钛酸加入反应容器，加入除盐水将偏钛酸打浆并将浆料浓度调整到含TiO₂144g/L左右，在搅拌下加入硫酸，将物料加热至沸，随着水分的蒸发，浆料沸点逐步上升，至温度为120℃～150℃，偏钛酸开始溶解，待溶液澄清后，经冷却即得到茶褐色清澈透明的硫酸氧钛溶液；在一定的条件下，按一定配比取定量尿素和溶解后的表面活性剂十二烷基磺酸钠(DBS)，在搅拌下缓慢加入反应釜并混合均匀，在pH=2～3，有效酸含量为18～21g/L，中和温度为95℃～112℃，发生均匀沉淀反应缓慢生成偏钛酸悬浮液（反应产物为TiO₂·xH₂O·ySO₃，正确名称为水合二氧化钛，但通俗的称法仍为偏钛酸），保温20～30min后，快速冷却至室温，冷却后的偏钛酸送入洗涤过滤工序。 

根据上述水解工艺可以看出，其反应伴随有酸性溶液的混合、加热、冷却等，为满足上述工艺条件，就需根据工艺条件设计满足其要求的反应釜。 

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种适合纳米TiO₂工业生产的水解反应釜。 

本实用新型的技术方案是：用于纳米二氧化钛生产的水解反应釜，它包括筒体，在筒体内设有搅拌装置及热交换管，在筒体的顶部设有与搅拌装置连接的电机和减速机，在筒体的侧部设有夹套冷却。 

热交换管为盘管结构。 

筒体由904L的不锈钢焊接而成。 

筒体的体积为5m³ 。 

与现有技术比较，本实用新型为适应纳米二氧化钛生产的需求，采用不锈钢制筒体，这样就可避免工艺中的酸性和碱性溶液对筒体的腐蚀、确保筒体的使用寿命。在筒体内设置热交换管，热源为蒸汽；在筒体外部设置水冷却夹套，这样就可很好的满足工艺中的加热与冷却要求，能很好的满足水解过程中每一步的工艺参数和反应条件，确保纳米Ti0₂的质量、粒子的形貌和纳米TiO₂的收率。同时根据现有市场的基本产能500～1000t/a二氧化钛生产，本实用新型采用容积为5m³的水解反应釜。 

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。 

具体实施方式

实施例1 

如图1所示，筒体1由904L的不锈钢焊接而成，体积为5m³，在筒体1内设有搅拌装置2及热交换管3，搅拌装置2采用双桨叶式结构；热交换管3为盘管结构采用蒸汽加热，在筒体1的顶部设有与搅拌装置2连接的电机和减速机4，在筒体1的侧部焊接有碳钢制的夹套冷却5。