四氯化鈦工藝規(guī)程

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目錄

一、產(chǎn)品說明二、原料說明三、生產(chǎn)原理四、生產(chǎn)工藝流程五、崗位操作六、安全本卷須知七、分析檢測控制一覽表八、廢物一覽表九、消耗定額十、設(shè)備一覽表

福建金太化工有限公司2023年1月1日

一、產(chǎn)品說明

1、簡介：學(xué)名四氯化鈦，商品名四氯化鈦，分子式：TiCl4分子量：189.712

2、物理性質(zhì):常溫下四氯化鈦為無色透明的液體,在空氣中發(fā)白煙。物理常數(shù)如下：（1）沸點：136.4℃

（760mmHg柱）（2）熔點：-25℃（3）不同溫度下的比重（液體）溫度℃比重克/厘米3(4)蒸氣壓力logP=7.64433-1947.6/T(mmHg柱)(5)臨界溫度358℃(6)比熱液體CP=35.7卡/克分子·度氣體CP=24.87+1.09×10-3-2.08×105T-2(7)在不同溫度下的粘度(液體)溫度℃粘度厘泊-101.1701.012100.912200.826400.703136.40.367-101.778401.7609101.7446201.7277401.69371001.5897(8)蒸發(fā)熱：20℃γ=8.96千卡/克分子，沸點γ=13.05-0.0115T千卡/克分子(9)熔化熱：2.24千卡/克分子(10)導(dǎo)熱系數(shù)溫度千卡/米.小時.℃(11)表面張力溫度達因/厘米1334.0327.532.1639.530.785229.087526.65沸點20.1200.073500.0801000.0931360.10(12)介電常數(shù)溫度介電常數(shù)102.83202.79242.73(13)平均體膨脹系數(shù)0.001086(0--100℃)(14)熵四氯化鈦(固)S0298=34.4卡/克分子.度四氯化鈦(液)S0298=60.4卡/克分子.度四氯化鈦(氣)S0298=84.4卡/克分子.度

(15)生成熱TiCl4(氣)△H298=-182.4仟卡/克分子TiCl4(液)△H298=-192.3仟卡/克分子TiCl4(固)△H=-198.5仟卡/克分子(00K)3、化學(xué)性質(zhì)

（1）與堿金屬或堿土金屬進反應(yīng)生成低價氯化物或金屬鈦TiCl4+2Na=TiCl2+2NaClTiCl4+2Na=Ti+4NaClTiCl4+2Mg=Ti+2MgCl2

(2)與氫進行反應(yīng)生成鈦的低價氯化物2TiCl4+H2=TiCl3+2HCl（800℃）(3)與水反應(yīng)，四氯化鈦與水反應(yīng)很猛烈，并放出熱量。

TiCl4+H2O→TiCl3(OH)·4H2O+HCl→TiCl2(OH)2·3H2O+HCl→TiCl(OH)3·2H2O+HCl→Ti(OH)4+HCl在高溫下反應(yīng)過程很快就進行終究，生成偏鈦酸：TiCl4+3H2O→H2TiO3+4HCl

(4)與氧反應(yīng)：TiCl4+O2→TiO2+2Cl2

(5)與硫化氫反應(yīng)（500℃）：TiCl4+2H2S→TiS+HCl

(6)四氯化鈦是猛烈的溶劑：它能與四氯化碳和四氯化硅均勻混合，能溶解有機物質(zhì)。4、產(chǎn)品標(biāo)準：四氯化鈦產(chǎn)品有兩種：

（1）粗四氯化鈦固液比﹤0.5%（2）精四氯化鈦為透明無色液體雜質(zhì)化學(xué)成份含量不大于%5、用途

（1）制取海綿鈦的原料。（2）改善鋁合金的晶粒結(jié)構(gòu)。（3）做為溶劑。（4）顏料、涂料工業(yè)制取鈦白

粉。（5）陶瓷工業(yè)、二氧化鈦寶石的原料。（6）作為生產(chǎn)聚丙烯的催化劑。（7）皮革工業(yè)的鞣革劑。（8）煙幕和飛機放煙用。（9）制取鈦酸鋇及各種鈦酸鹽等產(chǎn)品。

FeCl30.002SiCl40.01V0.0007二、原料說明

1、氯分子式Cl2，分子量71.06。

物理性質(zhì)：氯氣是黃綠色的氣體，具有刺激性的嗅味和劇毒。（1）密度：標(biāo)準狀況下3.214分斤/米3，液氯1.4257克/厘米3(2)沸點:大氣壓下—33.9℃(3)熔點:大氣壓下—100.5℃

(4)臨界常數(shù)：tc=144℃PC=76.1大氣fc=0.573公斤/升(5)氣化熱4.878仟卡/克分子(-34℃)(6)熔化熱1.531仟卡/克分子

(7)比熱氣體CP=0.115仟卡/克.度(15℃)CV=0.085仟卡/克.度液體CP=0.2262仟卡/克.度(--80～+30℃)固體CP=0.19仟卡/克.度(--113℃)(8)導(dǎo)熱系數(shù)氣體6.7×10-3仟卡/米.小時.℃液體0.0115～0.0144仟卡/米.小時.℃(9)在水中溶解度溫度℃溶解度%(10)溶解熱：5.28仟卡/克分子.

(11)粘度0℃時氣體0.0123厘泊，液體0.385厘泊?；瘜W(xué)性質(zhì):氯氣很活潑，為強氧化劑。

100.99200.72（1）與金屬反應(yīng)：2Fe+3Cl2=2FeCl3

（2）與氨反應(yīng)：12NH3+6Cl2=9NH4Cl+NCl3+N2（3）與堿反應(yīng)：2NaOH+Cl2=NaClO+NaCl+H2O（4）與氫反應(yīng)：Cl2+H2=2HCl

與機化合物反應(yīng)：CH4+Cl2=CH3Cl+HCl高溫下甲烷與氯能發(fā)生猛烈反應(yīng)CH4+2Cl2=C+4HCl

（5）與金屬氧化物反應(yīng)：2FeO+2Cl2=2FeCl2+O2

液氯規(guī)格（HG1-31-64）：氯Cl2（體積%）≧99.5，水份≦0.06

2、高鈦渣：是以鈦鐵礦（FeO·Fe2O3·TiO2）為原料，參與還原劑（碳）在電孤爐中高溫還原而得高鈦渣，與此同時產(chǎn)生鐵。高鈦渣的主要成分：TiO2Ti2O3TiOTiNTiC除此外，還有其它金屬及其氧化物：FeFeOMgOCaOMnO2SiO2Al2O3V2O5等。

高鈦渣尋常為黑色（帶有紫蘭色光澤）的固體物質(zhì)，比重為3.6—3.8。高鈦渣不溶于水，溶于濃硫酸、氫氟酸。能被焦硫酸鉀（K2S2O7）熔融。高鈦渣的標(biāo)準。根據(jù)1978年10月治金部召開的秦皇皇島會議規(guī)定。品級12二氧化鈦%≥94≥92∑Fe%＜3＜4CaO+MgO%＜1.5＜22、石油焦。是煉油過程的產(chǎn)物，主要成份是碳。石油焦外觀是一種黑色、多孔的固體物質(zhì)，它是良好的還

原劑。在四氯化鈦生產(chǎn)過程中，國產(chǎn)3#焦和煅燒焦都可以用，以015焦較好。

三、生產(chǎn)原理

1、沸騰氯化。高鈦渣和石油焦依照一定比例混合與氯氣處于流態(tài)化的狀態(tài)下進行氯化反應(yīng)稱為沸騰氯化。

高鈦渣的所有成分在800--900℃下與氯氣反應(yīng)，生成氯化物、二氧化碳和一氧化碳。反應(yīng)式：⑴、TiO2+2Cl2+C=TiCl4+CO2TiO2+2Cl2+2C=TiCl4+CO

⑵、1/2Ti2O3+3/4C+2Cl2=TiCl4+3/4CO21/2Ti2O3+3/2C+2Cl2=TiCl4+3/2CO⑶、TiO+1/2C+2Cl2=TiCl4+1/2CO2TiO+C+2Cl2=TiCl4+CO⑷、TiN+2Cl2=TiCl4+1/2N2⑸、TiC+2Cl2=TiCl4+C

⑹、FeO+1/2C+3/2Cl2=FeCl3+1/2CO2FeO+C+3/2Cl2=FeCl3+CO⑺、MnO+1/2C+Cl2=MnCl2+COMnO+C+Cl2=MnCl2+CO

⑻、1/2Al2O3+3/4C+Cl2=AlCl3+3/4CO21/2Al2O3+3/2C+3/2Cl2=AlCl3+CO⑼、MgO+1/2C+Cl2=MgCl2+1/2CO2MgO+C+Cl2=MgCl2+CO⑽、CaO+1/2C+Cl2=CaCl2+1/2CO2CaO+C+Cl2=CaCl2+CO⑾、SiO2+C+2Cl2=SiCl4=CO2SiO2+2C+2Cl2=SiCl4+2CO

⑿、1/2V2O5+2C+3/2Cl2=VOCl3+2CO21/2V2O5+4C+3/2Cl2=VOCl3+CO

以上反應(yīng)生成的四氯化鈦與其它金屬氯化物利用它們之間的沸點和溶點的區(qū)別進行分開即得到四氯化鈦產(chǎn)品。

2、精制。是將氯化提到的粗四氯化鈦除去雜質(zhì)進一步提純的過程。

（1）粗四氯化鈦中溶解氣體雜質(zhì)：O2、N2、CO、CO2、Cl2、HCl等，除去這類氣體將其加熱解吸，

以達到目的。

（2）四氯化鈦中的FeCl3、AlCl3、SiCl4、等利用它們沸點的區(qū)別。用精餾的方法使之部分氣化，部

分冷凝以達到分開的目的。

（3）除去VOCl3是采用銅化學(xué)吸附的原理。使VOCl3蒸氣通過銅屑塔，則VOCl3被銅吸附生成一種

不易揮發(fā)的絡(luò)合物Cu(VO3)CuCl或CuVOCl3。

3、影響生產(chǎn)的主要因素

（1）原料質(zhì)量：我們希望高鈦渣中TiO2的含量越高越好。假使高鈦渣含鐵高會產(chǎn)生大量三氯化鐵，

沸騰爐的出中管邊和收塵器簡單堵塞。假使鈣、鎂、錳偏高，會生成氯化鈣、氯化鎂、氯化錳，這些物質(zhì)沸點高不易揮發(fā)，而熔點較低，這類物質(zhì)富集到一定量時，沸騰床就會發(fā)生結(jié)塊現(xiàn)象。

名稱熔點℃沸點℃氯化鈣7311900氯化鎂7141418氯化錳6501190石油焦要求灰份越低越好，爐內(nèi)渣子越少。揮發(fā)物高的石油焦會生成鹽酸氣（HCl），影響（使）

氯氣的利用率偏低。

（2）配料比：高鈦渣、石油焦、氯氣三種原料的配比要恰當(dāng)。當(dāng)高鈦渣過量時，造成浪費，氯氣過量

時污染空氣。

（3）反應(yīng)溫度：特別是沸騰爐的底部溫度偏低時，會造成沸騰結(jié)塊，排渣困難。（4）粗四氯化鈦中懸浮物太多，精制易堵管或易斷電爐絲。

四、生產(chǎn)工藝流程

1、原料粉碎（見附圖一）將石油焦用顎式破碎機（1）破碎至小于30mm與高鈦渣依照一定比例混合均勻送

至皮帶機（5）將物料送到豎井加料機（6），加料機（6）把物料送入豎井粉碎機（7）內(nèi)進行破碎。鼓風(fēng)機（8）將風(fēng)鼓入豎井粉碎機（7）進行風(fēng)選。細