四氯化鈦沸騰氯化技術(shù)---乘釩鈦文化之風(fēng) 創(chuàng)釩鈦經(jīng)濟(jì)之業(yè)

1、四氯化鈦沸騰氯化技術(shù)-乘釩鈦文化之風(fēng) 創(chuàng)釩鈦經(jīng)濟(jì)之業(yè)原創(chuàng) 鄒建新等沸騰氯化沸騰氯化是采用細(xì)顆粒富鈦物料與固體碳質(zhì)還原劑，在高溫、氯氣流作用下呈流態(tài)化狀態(tài)，同時進(jìn)行氯化反應(yīng)制取TiCl4的方法。流態(tài)化氯化的操作溫度一般控制在10001050，在此溫度下富鈦料發(fā)生加碳氯化反應(yīng)，主要反應(yīng)方程式如下：TiO2 + 2Cl2 + C TiCl4 + CO2TiO2 + 2Cl2 + 2C TiCl4 + 2COTiO2 + 2Cl2 + 2CO TiCl4 + 2CO2在實際生產(chǎn)中，準(zhǔn)確的配炭比、氯料比、混合料粒度以及合適的氯化溫度是影響沸騰氯化的關(guān)鍵因素。1.沸騰氯化工藝（1）沸騰氯化制取TiCl4的

2、原則性流程圖沸騰氯化的工藝流程如圖4.6.1所示。圖4.6.1 沸騰氯化原則工藝流程圖（2）沸騰氯化工藝特點(diǎn)和條件沸騰氯化工藝的特點(diǎn)：反應(yīng)在沸騰層中進(jìn)行，傳熱、傳質(zhì)好，使生產(chǎn)強(qiáng)化；無需制團(tuán)，操作過程簡單，可連續(xù)生產(chǎn)；缺點(diǎn)是氣流帶出的粉塵大；不適于含鈣、鎂高的物料。沸騰氯化工藝的條件：鈦渣：石油焦100：30（質(zhì)量比）粒度=120目>90%氯化溫度8001000排渣量=加料量的7%系統(tǒng)壓力 550mmHg2.沸騰氯化的設(shè)備流程圖沸騰氯化設(shè)備流程圖如圖4.6.2所示。圖4.6.2 沸騰氯化設(shè)備流程圖1-鈦渣料倉；2-油焦料倉；3-配料稱；4-混和機(jī)；5-混合料倉；6-管狀加熱器；7-加料螺旋

3、；8-液氯鋼瓶；9蒸發(fā)器；10-緩沖罐；11-氯化爐；12-收塵器；13-套管冷卻器；14-淋洗塔；15-捕滴器；16-洗滌塔；1-氣水分離器；18-排氣風(fēng)機(jī)；19-煙囪；20-耐酸泵；21-收塵渣桶；22-環(huán)泵槽；23-高位槽；24-過濾器；25-濃密機(jī)；26-泥漿蒸發(fā)器；27-冷凝器；28-渣桶。3.氯化設(shè)備（1）沸騰氯化爐。目前國內(nèi)采用的沸騰爐型多為圓柱型沸騰床。分沸騰段、過渡段、擴(kuò)大段和氯氣分配室四個部分。如圖4.6.3所示。 1-爐蓋噴水管2-水冷爐蓋3-爐氣出口4-擋水板5-擴(kuò)大段爐襯6-反應(yīng)段爐襯7-熱電偶8-加料器9-篩板10-放渣口11-氯氣入口管12-高溫計13-壓力計圖4

4、.6.3 沸騰氯化爐示意圖沸騰段。沸騰段的直徑可以按照需要的產(chǎn)能和沸騰爐的單位面積生產(chǎn)能力來確定。沸騰段的高度決定于所處理物料的性質(zhì)。在實際生產(chǎn)中，若所處理的物料粉塵較多，則沸騰段高一點(diǎn)可降低粉塵率，但太高了又容易出現(xiàn)大氣泡，造成不正常流化。因此，沸騰段高度對于小型爐取直徑的24倍（即H沸/D沸=2-4）為宜。隨著沸騰爐的大型化，高徑比逐漸減小。沸騰段內(nèi)襯一般由五層組成。最外層是保溫材料搗固層，第二層和第四層為耐火粘土磚層；第三層為電極糊熔鑄層，最里一層為水玻璃混凝土或礬土磷酸鹽混凝土預(yù)制塊或耐火高鋁磚。擴(kuò)大段。實際中采用增大擴(kuò)大段的直徑達(dá)到除塵的目的，但其直徑過大會增加建設(shè)費(fèi)用，效果也不理想

5、。目前擴(kuò)大段的直徑一般取為沸騰段直徑的4倍（即D擴(kuò) = 4D沸）。擴(kuò)大段高度一般取為擴(kuò)大段直徑的1.5倍左右（即H擴(kuò)= 1.5D擴(kuò)）。擴(kuò)大段的內(nèi)襯一般分為三層。最外層為耐火耐酸混凝土搗固層或耐火高鋁磚，里面兩層為粘土磚。過渡段。過渡段錐角即為其錐面所夾的角，其大小直接與過渡段的高度有關(guān)，也與沸騰爐的總高度有關(guān)。其合理的錐角應(yīng)按物料的自然堆積角來確定。實際中過渡段的錐角一般取60°。其內(nèi)砌層為耐火粘土磚及耐酸混凝土，靠沸騰段部位局部可用耐火高鋁磚。Cl2氣分配室和篩板。氯氣分配室的作用，一是支撐篩板，二是使氯氣靜壓分布均勻，并創(chuàng)造一個良好的初始流化條件。篩板的作用是支承物料、均勻分布?xì)?/p>

6、體造成良好的沸騰條件。影響篩板性能的是開孔率和篩板形式。開孔率一般采用0.8-1；篩板的形式有直流型，風(fēng)帽型和密孔型三種。加料口和排渣口。加料口一般選在流化床層自由面稍高處。排渣口的位置取決于所采用的篩板，一般在篩板上200mm處。（2）后處理設(shè)備。后處理設(shè)備主要包括收塵冷凝器、淋洗塔和固液分離三大系統(tǒng)設(shè)備。如圖4.6.4所示。收塵冷凝器。收塵冷卻器的作用，是使從氯化爐出來的混合氣體，經(jīng)過減速、冷卻降溫的作用，使高沸點(diǎn)雜質(zhì)氯化物冷凝并與夾帶的固體顆粒一起沉積下來。通常采用加長設(shè)備長度或增加收塵器的數(shù)目來提高除塵效果。 圖4.6.4 收塵冷凝器和淋洗塔示意圖淋洗塔。淋洗塔的作用是將TiCl4氣體

7、以及低沸點(diǎn)雜質(zhì)冷凝成液體，當(dāng)然在收塵器內(nèi)未被分離的高沸點(diǎn)雜質(zhì)也被冷凝下來。因此，不宜采用填料塔、篩板塔、泡罩塔等一類易被堵塞的設(shè)備。最低冷卻溫度維持在-10-15為宜。固液分離設(shè)備。沸騰氯化中的固液分離設(shè)備包括濃密機(jī)和管式過濾器。濃密機(jī)的作用是通過重力沉降，使懸浮在四氯化鈦中固體雜質(zhì)沉積下來，呈泥漿狀，然后由底部螺旋排出。為了使粗TiCl4中的固體雜質(zhì)含量降到最低限度，由濃密機(jī)出來的TiCl4需經(jīng)過管式過濾器再次過濾。4.原料的準(zhǔn)備（1）氯氣的準(zhǔn)備。工業(yè)上用紫銅管將鋼瓶內(nèi)的液氯引入沉浸在熱水浴中的蛇形管蒸發(fā)器，進(jìn)行氣化，然后經(jīng)過緩沖罐和孔板流量計計量，再進(jìn)入氯化爐內(nèi)。蒸發(fā)器的水浴溫度不宜太高，

8、一般保持在4570。緩沖罐壓力控制在0.290.39MPa。（2）鈦渣。從氯化來說，要求鈦渣的品位越高越好。另外還要求含CaO和MgO量不能太高，以利于保持良好的流化狀態(tài)。但是隨著鈦渣品位的升高，鈦渣的成本會急劇上升。從氯化生產(chǎn)考慮，要求60目200目之間的總和不少于80為宜。（3）石油焦。石油焦是石油煉制過程的產(chǎn)物，各種焦的成分不一樣。在實際氯化配料中，采用一半3#焦，一半煅燒焦是比較好的。應(yīng)指出的是，爐料中水分含量高對氯化的不利影響，最好在配料前對石油焦進(jìn)行單獨(dú)干燥。（4）混合料。物料的混合大致有篩分法和豎井風(fēng)選法兩種方案。篩分法。此方案對物料的粒徑和配比的控制都很精確，但生產(chǎn)流程長，且若不經(jīng)過機(jī)械篩分，很難達(dá)到理想的粒度。豎井風(fēng)選法。此方案具有工藝流程簡單、能連續(xù)生產(chǎn)和生產(chǎn)率高的優(yōu)點(diǎn)。5.氯化爐的操作（1）氯化爐的烘烤氯化爐啟動前必須進(jìn)行烘烤。烘烤最后達(dá)800900時氯化爐即可啟動。（2）啟動前的準(zhǔn)備工作（3）氯化爐的啟動（4）氯化爐的正常操作混合物料的加料速度及量；通氯量：通常為400500kg/h；溫度：目前反應(yīng)溫度一般控制在8001000，爐出口溫度