优秀研究生学位论文题录展示

高温气相氧化法制备二氧化钛粉体的过程及机理研究

专 业: 化学工艺
关键词: 钛白粉制备 气相氧化法 氧化动力学
分类号: TQ621.12  TQ031.7
形 态: 共 133 页 约 87,115 个字 约 4.167 M内容
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内容摘要


本研究建立了TiCl4气相氧化法制备钛白粉的实验装置,液体TiCl4通过蒸发后与干燥的氧气在石英反应器内快速反应,反应器最高温度可达1200℃,反应停留时间控制在1.00s内。

主要内容包括:1四氯化钛高温气相氧化反应的过程研究

采用TEM,SEM,PSD,XRD和EDS等实验手段研究氧化反应温度制度反应物预热温度、反应温度、初始反应物料的混合比例、反应停留时间、强制冷却、晶型转化剂等对钛白粉颗粒尺寸、形貌及晶型的影响;研究了晶型转化剂AlCl3在氧化过程中的晶型转化机理;初步得到了控制钛白颗粒尺寸及晶型含量的技术模型。

2四氯化钛高温气相氧化反应的机理研究。

对Ti-Al-Cl-O四元系的相关热力学进行了计算,模拟工业反应器的操作条件,计算分析了AlCl3发生器和氧化反应器内可能发生的各种反应,得到了反应条件对TiCl4及AlCl3平衡转化率的影响规律,证实晶型转化剂的平衡产物以Al2O3·TiO2固溶体为主,且其平衡转化率在1300℃以上随着温度的升高迅速降低。

采用作图法和最小二乘法研究了TiCl4氧化过程的宏观动力学,求得了氧化过程的动力学方程并考察了反应温度和TiCl4流量对反应速率的影响。

实验中通过改变反应参数,采用奥式气体分析仪检测尾气的成分,求得了氧化反应的动力学参数。

两种方法得到的表观活化能分别为97.39kJ·mol-1和80.06kJ·mol-1,频率囚子分别为1.05×104s-1和2·09×102mg·Pa-2·min-1.3四氯化钛高温气相氧化反应器的结疤机理研究。

研究了工业反应器结疤的形貌特征,分析了其结疤机制。

发现工业氯化法钛白氧化反应器壁内结疤物基本由堆结层、板结层和烧结层构成;颗粒堆结层主要为金红石型,烧结层为锐钛矿型。

另外,研究了不同反应区的结疤特征并提出预防反应器结疤的对策。

实验室结疤过程的研究表明,反应区前端的结疤为结构致密的薄膜,而反应区后端的结疤为发生烧结的粗大颗粒,反应器不同位置的结疤符合成膜和成核机制。

反应器内射流TiCl4的低穿透率引起其附壁效应加强和大尺度逆流气团的形成,是造成氧化反应器内结疤的原因。

从改变射流TiCl4的流体力学性质和加强反应器壁温降等方面提出了预防结疤生成的思路。

4氯化法钛白氧化过程的物料平衡计算和热量平衡计算。

基于我国现有规模为15kt/a的氯化法钛白工艺的现场数据,并应用热力学方法及数据,对预期产能为60kt/a的氯化法钛白氧化反应器进行了物料平衡和热量平衡的估算,以期对我国氯化法钛白的规模放大提供理论数据参考..……

全文目录


文摘
英文文摘
1引言
1.1背景概述
1.2文献综述
1.2.1钛白粉生产历史
1.2.2国外钛白粉工业现状
1.2.3我国钛白粉工业现状
1.2.4国外氧化反应器的研究
1.2.5我国氯化法钛白技术研究进展
1.3我国氯化法氧化反应器存在的问题
1.4本文研究的内容及意义
2四氯化钛气相氧化法制备TiO2粉体及过程影响因素的研究
2.1实验
2.2实验结果及讨论
2.2.1工业钛白产品的性能表征
2.2.2反应条件对产品性能的影响
2.2.3晶型转化剂的作用及TiO2晶型转化机理
2.3气相氧化过程分析
2.4 小结
3氯化法钛白氧化过程相关热力学计算
3.1计算原理
3.2计算结果及分析
3.2.1△G0-T关系图
3.2.2 △H-Qp-T计算
3.2.3反应条件对反应物平衡转化率的影响
3.2.4晶型转化剂对反应物平衡转化率的影响
3.3小结
4四氯化钛高温气相氧化过程的动力学研究
4.1 TiCl4氧化动力学的相关研究
4.2实验方法
4.2.1实验条件
4.2.2气体样品分析方法
4.3动力学方程的建立
4.3.1作图法
4.3.2最小二乘法
4.4动力学方程常数的求解
4.4.1作图法
4.4.2最小二乘法
4.5反应条件对反应速率的影响
4.6 TiCl4氧化反应机理分析
4.7小结
5氯化法钛白氧化反应器壁结疤机理
5.1实验方法
5.2实验
5.3实验结果与分析
5.3.1工业反应器结疤物表征及分析
5.3.2实验结疤物的表征及分析
5.4结疤物成因分析及对策
5.4.1工业反应器结疤物成因分析
5.4.2结疤实验过程影响因素
5.4.3解决结疤物生成的对策
5.5小结
6四氯化钛氧化反应过程物料平衡及热平衡计算
6.1氧化反应工艺流程描述
6.1.1氧化区
6.1.2甲苯燃烧—TiCl4氧化反应器
6.1.3冷却、分离和产品的回收
6.2物流计算及热量计算
6.2.1计算条件
6.2.2氧化反应区的物料平衡
6.2.3铝的氯化反应器热量平衡
6.2.4甲苯燃烧器的热量平衡
6.2.5氧化反应器的热量平衡
6.3本章小结
6.4本章附录
7结论与展望
7.1结论
7.2今后工作展望
符号表
参考文献

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中图分类: > TQ621.12 > 工业技术 > 化学工业 > 颜料工业 > 消色颜料
其他分类: > TQ031.7 > 工业技术 > 化学工业 > 一般性问题 > 化学反应过程 > 一般化学反应过程

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