四氯化钛沸腾氯化技术---乘钒钛文化之风-创钒钛经济之业.doc

四氯化钛沸腾氯化技术-乘钒钛文化之风 创钒钛经济之业原创 邹建新等沸腾氯化沸腾氯化是采用细颗粒富钛物料与固体碳质还原剂，在高温、氯气流作用下呈流态化状态，同时进行氯化反应制取TiCl4的方法。流态化氯化的操作温度一般控制在10001050，在此温度下富钛料发生加碳氯化反应，主要反应方程式如下：TiO2 + 2Cl2 + C TiCl4 + CO2TiO2 + 2Cl2 + 2C TiCl4 + 2COTiO2 + 2Cl2 + 2CO TiCl4 + 2CO2在实际生产中，准确的配炭比、氯料比、混合料粒度以及合适的氯化温度是影响沸腾氯化的关键因素。1.沸腾氯化工艺（1）沸腾氯化制取TiCl4的原则性流程图沸腾氯化的工艺流程如图4.6.1所示。图4.6.1 沸腾氯化原则工艺流程图（2）沸腾氯化工艺特点和条件沸腾氯化工艺的特点：反应在沸腾层中进行，传热、传质好，使生产强化；无需制团，操作过程简单，可连续生产；缺点是气流带出的粉尘大；不适于含钙、镁高的物料。沸腾氯化工艺的条件：钛渣：石油焦100：30（质量比）粒度=120目90%氯化温度8001000排渣量=加料量的7%系统压力 550mmHg2.沸腾氯化的设备流程图沸腾氯化设备流程图如图4.6.2所示。图4.6.2 沸腾氯化设备流程图1-钛渣料仓；2-油焦料仓；3-配料称；4-混和机；5-混合料仓；6-管状加热器；7-加料螺旋；8-液氯钢瓶；9蒸发器；10-缓冲罐；11-氯化炉；12-收尘器；13-套管冷却器；14-淋洗塔；15-捕滴器；16-洗涤塔；1-气水分离器；18-排气风机；19-烟囱；20-耐酸泵；21-收尘渣桶；22-环泵槽；23-高位槽；24-过滤器；25-浓密机；26-泥浆蒸发器；27-冷凝器；28-渣桶。3.氯化设备（1）沸腾氯化炉。目前国内采用的沸腾炉型多为圆柱型沸腾床。分沸腾段、过渡段、扩大段和氯气分配室四个部分。如图4.6.3所示。 1-炉盖喷水管2-水冷炉盖3-炉气出口4-挡水板5-扩大段炉衬6-反应段炉衬7-热电偶8-加料器9-筛板10-放渣口11-氯气入口管12-高温计13-压力计图4.6.3 沸腾氯化炉示意图沸腾段。沸腾段的直径可以按照需要的产能和沸腾炉的单位面积生产能力来确定。沸腾段的高度决定于所处理物料的性质。在实际生产中，若所处理的物料粉尘较多，则沸腾段高一点可降低粉尘率，但太高了又容易出现大气泡，造成不正常流化。因此，沸腾段高度对于小型炉取直径的24倍（即H沸/D沸=2-4）为宜。随着沸腾炉的大型化，高径比逐渐减小。沸腾段内衬一般由五层组成。最外层是保温材料捣固层，第二层和第四层为耐火粘土砖层；第三层为电极糊熔铸层，最里一层为水玻璃混凝土或矾土磷酸盐混凝土预制块或耐火高铝砖。扩大段。实际中采用增大扩大段的直径达到除尘的目的，但其直径过大会增加建设费用，效果也不理想。目前扩大段的直径一般取为沸腾段直径的4倍（即D扩 = 4D沸）。扩大段高度一般取为扩大段直径的1.5倍左右（即H扩= 1.5D扩）。扩大段的内衬一般分为三层。最外层为耐火耐酸混凝土捣固层或耐火高铝砖，里面两层为粘土砖。过渡段。过渡段锥角即为其锥面所夹的角，其大小直接与过渡段的高度有关，也与沸腾炉的总高度有关。其合理的锥角应按物料的自然堆积角来确定。实际中过渡段的锥角一般取60。其内砌层为耐火粘土砖及耐酸混凝土，靠沸腾段部位局部可用耐火高铝砖。Cl2气分配室和筛板。氯气分配室的作用，一是支撑筛板，二是使氯气静压分布均匀，并创造一个良好的初始流化条件。筛板的作用是支承物料、均匀分布气体造成良好的沸腾条件。影响筛板性能的是开孔率和筛板形式。开孔率一般采用0.8-1；筛板的形式有直流型，风帽型和密孔型三种。加料口和排渣口。加料口一般选在流化床层自由面稍高处。排渣口的位置取决于所采用的筛板，一般在筛板上200mm处。（2）后处理设备。后处理设备主要包括收尘冷凝器、淋洗塔和固液分离三大系统设备。如图4.6.4所示。收尘冷凝器。收尘冷却器的作用，是使从氯化炉出来的混合气体，经过减速、冷却降温的作用，使高沸点杂质氯化物冷凝并与夹带的固体颗粒一起沉积下来。通常采用加长设备长度或增加收尘器的数目来提高除尘效果。 图4.6.4 收尘冷凝器和淋洗塔示意图淋洗塔。淋洗塔的作用是将TiCl4气体以及低沸点杂质冷凝成液体，当然在收尘器内未被分离的高沸点杂质也被冷凝下来。因此，不宜采用填料塔、筛板塔、泡罩塔等一类易被堵塞的设备。最低冷却温度维持在-10-15为宜。固液分离设备。沸腾氯化中的固液分离设备包括浓密机和管式过滤器。浓密机的作用是通过重力沉降，使悬浮在四氯化钛中固体杂质沉积下来，呈泥浆状，然后由底部螺旋排出。为了使粗TiCl4中的固体杂质含量降到最低限度，由浓密机出来的TiCl4需经过管式过滤器再次过滤。4.原料的准备（1）氯气的准备。工业上用紫铜管将钢瓶内的液氯引入沉浸在热水浴中的蛇形管蒸发器，进行气化，然后经过缓冲罐和孔板流量计计量，再进入氯化炉内。蒸发器的水浴温度不宜太高，一般保持在4570。缓冲罐压力控制在0.290.39MPa。（2）钛渣。从氯化来说，要求钛渣的品位越高越好。另外还要求含CaO和MgO量不能太高，以利于保持良好的流化状态。但是随着钛渣品位的升高，钛渣的成本会急剧上升。从氯化生产考虑，要求60目200目之间的总和不少于80为宜。（3）石油焦。石油焦是石油炼制过程的产物，各种焦的成分不一样。在实际氯化配料中，采用一半3#焦，一半煅烧焦是比较好的。应指出的是，炉料中水分含量高对氯化的不利影响，最好在配料前对石油焦进行单独干燥。（4）混合料。物料的混合大致有筛分法和竖井风选法两种方案。筛分法。此方案对物料的粒径和配比的控制都很精确，但生产流程长，且若不经过机械筛分，很难达到理想的粒度。竖井风选法。此方案具有工艺流程简单、能连续生产和生产率高的优点。5.氯化炉的操作（1）氯化炉的烘烤氯化炉启动前必须进行烘烤。烘烤最后达800900时氯化炉即可启动。（2）启动前的准备工作（3）氯化炉的启动（4）氯化炉的正常操作混合物料的加料速度及量；通氯量：通常为400500kg/h；温度：目前反应温度一般控制在8001000，炉出口温度控制在50070