四氯化钛生产车间工艺

储矿备料
1、基本原理
外购的石油焦和氯化钠含有的水分会造成对产品的影响，根据原料的水分要求对石油焦和氯化钠进行微波干燥，通过烘烤物料，蒸发水分，使石油焦和氯化钠含水≤0.5%。

2、工艺流程
氯化工艺
1、基本原理
熔盐氯化是固体含钛物料与气体氯气在介质熔盐里温度为720-800оC的反应。

氯化反应目的是使TiO2最大程度氯化，TiO2的氯化速率取决于多种因素，例如温度，氧化物的活性，还原剂及氯化剂的类型，熔盐的物理特性和成分（表面X力、黏度、润湿性）。

参与氯化反应组分的催化性能。

熔盐氯化主要反应方程式如下：
TiO2＋C＋2Cl2====TiCl4＋CO2
铁，铝，锰，铬的氧化物在和氯气反应后生成的氯化物极易溶解在熔盐中，作为氯化反应的催化剂。

在氯化熔盐中，这些氯化物适宜的浓度能增加熔盐的活性，能提高高钛渣的氯化速率。

氯气浓度对氯化反应有很大影响，入炉氯气浓度一般在80%到90%（vol.），其余为空气。

氯化反应的温度通过从淋洗循环槽返回的泥浆量调整氯化炉温度。

放热反应产生的多余热量蒸发了返炉泥浆中的四氯化钛，然后四氯化钛就和混合炉气一起进入冷凝系统。

生产粗四氯化钛是升华和冷凝的过程。

冷凝是改变物质的物理状态，从气相变为液相，而升华是没有经过中间的液相，直接从固相转变为气相，这些过程均伴随着热损失。

混合炉气从气相转变为液相或固相的温度取决于混合炉气中各种物质的蒸汽分压。

氯化工序的产品是粗四氯化钛，首先冷凝高沸点氯化物，然后冷凝四氯化钛及低沸点氯化物。

2、工艺流程
粗四氯化钛工艺流程图
粗四氯化钛
3、主要生产过程及技术参数
外购的NaCl和石油焦（含水量都为1%），人工开袋后送入各自料仓，经微波干燥后（含水量都变为0.5%）皮带输送到斗式提升机，再由斗式提升机送到各自干燥后料仓，然后由埋刮板输送机送到氯化工段的氯化钠仓和煅后焦仓；外购和自产的高钛渣，人工开袋后送入高钛渣料仓，经埋刮板输送机送到斗式提升机，再由斗式提升机送到高钛渣干燥后料仓，然后由埋刮板输送机送到氯化工段的高钛渣仓。

高钛渣仓、煅后石油焦仓、氯化钠仓的物料通过物料输送管线输送到氯化炉炉前料仓进行配料后通过螺旋给料机连续地将物料从炉前料仓送到熔盐表面与通过氯气喷枪供应到熔盐里，使用温度为≤60℃，压力为0.12MPa的混合氯气，在温度为700 °С 到800 °С的熔盐中进行氯化反应。

反应后产生的700 ºС废熔盐从上部排盐口通过排盐管排放到熔盐渣箱里之后送渣场填埋。

而生成的四氯化钛，以四氯化钛蒸汽和气体混合物通过顶部排气口进入收尘器，收尘器入口
的蒸汽和气体混合物温度是400-500 ºС，一些高沸点和低沸点氯化物被冷凝，并和固体颗粒物一起沉降在收尘器器壁上，通过收尘器筒体流入收尘渣罐之后送渣场填埋。

未被冷凝下来的四氯化钛蒸汽和气体混合物进入一级淋洗塔，一级淋洗塔入口的蒸汽和气体混合物温度是450 ºС，在淋洗塔里被用循环水冷却过的四氯化钛喷淋，之后液体进入淋洗循环槽，淋洗循环槽的温度是100 ºС，一部分浆料返回氯化炉进行温度控制，一部分打到套管冷却器进行冷却。

当淋洗循环槽过满时会通过溢流口流到事故槽里。

四氯化钛蒸汽和气体混合物进入二级淋洗塔，二级淋洗塔入口的蒸汽和气体混合物温度是110 ºС，被四氯化钛喷淋后液体流入淋洗循环槽，四氯化钛蒸汽和气体混合物进入一级冷凝塔，一级冷凝塔入口的蒸汽和气体混合物温度是100 ºС，经过四氯化钛喷淋后，液体流入冷凝循环槽，冷凝循环槽内温度是50-70 ºС，四氯化钛蒸汽和气体混合物进入二级冷凝塔，二级冷凝塔入口的蒸汽和气体混合物温度是60 ºС，在经过用冷冻盐水冷却后的四氯化钛喷淋后液体流入冷凝循环槽，冷凝循环槽内温度是-20-0 ºС，蒸汽和气体混合物进入捕滴器，捕滴器入口的蒸汽和气体混合物温度是-5 ºС，在经过气液分离后液体，流入冷凝循环槽，液体温度是-5-0 ºС，出来的工艺尾气，温度是-5-0 ºС，经过离心钛风机送工艺尾气处理。

冷凝循环槽里的四氯化钛液体通过溢流口流入粗四氯化钛收集槽，之后用泵打到高位槽，溢流到浓密机里面进行沉降，过滤后底流侬泥浆送入底流搅拌槽，而澄清液溢流入粗四氯化钛贮罐，之后送去精制工段。

精制工艺
1、基本原理
粗四氯化钛是一种含有多种杂质、成分十分复杂的浑浊液体。

各种杂质成分的含量与氯化方法、氯化原料及氯化冷凝温度等有关，随着杂质成分各含量的不同，粗四氯化钛呈黄褐色或暗红色。

粗四氯化钛中的杂质，在还原工序中会按四倍的量转移到海绵钛中，特别是氧、氮、碳、硅、铁、铅等会严重影响海绵钛质量，所以必须对粗四氯化钛进行精制。

精制是根据粗四氯化钛中所含不同杂质的物理化学性质的差异，采用物理处理和化学处理等方法将其分离，达到提纯的目的。

粗四氯化钛中的杂质按其沸点的不同，可分为低沸点杂质（如四氯化硅，沸点56.8℃），高沸点杂质（如三氯化铝沸点180.2℃，三氯化铁沸点318.9℃），以及沸点与四氯化钛相近的杂质（如三氯氧钒沸点127℃）。

对沸点与四氯化钛相差较大的低沸点和高沸点杂质可采取蒸馏精馏的方法将其分离；即通过严格控制精馏塔塔顶、塔底温度、回流量和压力等参数，就能将低沸点杂质（如四氯化硅）和一些可溶性气体杂质从塔顶分离，而高沸点杂质（如三氯化铝、三氯化铁等）则留在蒸馏釜内。

对沸点与四氯化钛相近的杂质（如三氯氧钒），则采用化学处理的方法，目前在工业上应用的有金属（如铜、铝），硫化氢和矿物油除钒三种。

本规程采用铝粉除钒，铝粉除钒的实质是三氯化钛除钒。

在有三氯化铝为催化剂的条件下，高活性的细铝粉可还原四氯化钛为三氯化钛，即将铝粉加入在四氯化钛中，并在有保护气体的环境下通入氯气制备低价钛浆液，再将这种浆液加入到被净化的粗四氯化钛中，在沸腾温度下，三氯化钛与四氯化钛中的三氯氧钒反应生成二氯氧钒，此二氯氧钒是一种沸点较高，而且不溶于四氯化钛的高沸点
物质，再通过蒸馏将其除去。

反应方程式如下：
3TiCl4＋Al(粉末)====3TiCl3＋AlCl3
TiCl3＋VOCl3====VOCl2↓＋TiCl4
而且催化剂AlCl3还可以将溶于TiCl4中的TiOCl2转变为TiCl4：
AlCl3＋TiOCl2====TiCl4＋AlOCl↓
2、工艺流程
3、主要生产过程及技术参数
3.1低价钛浆液的制备
将达到合格标准的精四氯化钛用泵送入精四氯化钛消耗罐中，同时加入混合罐内，启动水力喷射器将铝粉吸入混合罐内与精四氯化钛
混合；取样分析合格后送入装有精四氯化钛的反应器内，通上氯气与保护气体，待反应30分钟后关闭氯气，取样分析合格后并送入低价氯化物收集罐内，待蒸馏除钒专用。

3.2蒸馏除钒
将粗四氯化钛用泵送入粗四氯化钛消耗罐内并加入蒸馏釜内，釜内液位控制在1000~1200mm之间，同时按一定配比加入一定量的低价钛浆液，送电加热蒸发；控制蒸馏塔塔底温度（135~140℃）、塔顶温度（132~136℃）；塔底压力（20~50 KPa）、塔顶压力（0.5~2 KPa）；并做到物料平衡，从塔顶排出的四氯化钛蒸汽通过冷凝后进入初级蒸馏物罐，并取样分析，合格后待进入下工序使用。

3.3精馏
将除钒合格的四氯化钛加入一级精馏塔，釜内液位控制在1000~1200mm之间，送电升温；控制精馏塔塔底温度（135~140℃）、塔顶温度（100~130℃）；塔底压力（20~50 KPa）、塔顶压力（0.5~2 KPa）；精心调节，做到物料平衡；从塔顶留出的低沸点物通过冷凝后进入低沸点收集罐，定期送入氯化工序处理；将塔内排出的料液趁热加入二级精馏的精馏釜中，釜内液位控制1000~1200mm之间，加热蒸发，控制二级精馏塔塔底温度（135~140℃）、塔顶温度（136~138℃）；塔底压力（20~50 KPa）、塔顶压力（0.5~2 KPa）；同时做到物料平衡；从塔顶排出的四氯化钛蒸汽通过冷凝进入精四氯化钛收集罐中，并取样分析合格后送入精四氯化钛贮罐内。

3.4泥浆的水解、沉清、蒸发和中和处理
将蒸馏釜内的残留物通过泵送入水解槽，加入一定量的水进行水解，水解后的泥浆排入沉降槽澄清24小时，将上层清液排放到浓密机进行进一步固体悬浮物沉降处理，浓密机的上清液送入氯化工段粗四氯化钛贮罐，固体悬浮物浆液送入氯化生产系统；沉降槽下层泥浆送入泥浆蒸发炉内进行泥浆蒸发，蒸发温度控制在300℃以下，待蒸发完成后加入一定量的石灰粉进行中和，当PH值达到8~10时停止
中和，排出中和渣送入渣场。