职业技能鉴定培训教材.doc

氯化工 版本 01 修改状态 0 职业技能鉴定培训教材 第 1 页 共 56 页 1 职业技能鉴定培训教材职业技能鉴定培训教材 氯氯 化化 工工 初级 中级 高级 初级 中级 高级 批准 批准 审核 审核 编制单位 编制单位 编制 编制 编制时间 编制时间 文件编号 文件编号 氯化工 版本 01 修改状态 0 职业技能鉴定培训教材 第 2 页 共 56 页 2 1 基础知识 1 1 11 1 氯化的目的氯化的目的 1 1 1 21 2 适用范围适用范围 1 1 1 31 3 氯化冶金概述氯化冶金概述 1 1 1 41 4 主要物质性质介绍主要物质性质介绍 2 2 2 2 生产过程的主要原理生产过程的主要原理 5 2 12 1 氯化炉内反应机理氯化炉内反应机理 5 5 2 22 2 收尘冷凝器工作原理收尘冷凝器工作原理 8 8 2 32 3 沉降过滤过程工作原理沉降过滤过程工作原理 9 9 2 42 4 湍冲洗涤原理湍冲洗涤原理 1010 3 3 生产工艺及设备生产工艺及设备 11 3 13 1 氯化工艺流程氯化工艺流程 1111 3 23 2 主要控制工艺技术指标主要控制工艺技术指标 1313 3 33 3 主要设备介绍主要设备介绍 1414 4 4 工艺操作过程工艺操作过程 1 4 14 1 配加料系统工艺操作规程配加料系统工艺操作规程 1 1 4 24 2 氯化炉操作过程氯化炉操作过程 4 4 4 34 3 收尘冷凝系统工艺操作规程收尘冷凝系统工艺操作规程 9 9 4 44 4 循环淋洗系统工艺操作过程循环淋洗系统工艺操作过程 1212 4 54 5 沉降过滤系统操作过程沉降过滤系统操作过程 1313 4 64 6 烟气降温系统工艺操作过程烟气降温系统工艺操作过程 1515 4 74 7 尾气处理系统工艺操作过程尾气处理系统工艺操作过程 1717 4 84 8 中控室工艺操作规程中控室工艺操作规程 2020 氯化工 版本 01 修改状态 0 职业技能鉴定培训教材 第 1 页 共 56 页 1 1 1 基础知识基础知识 海绵钛的冶炼工序主要有 原料准备 氯化 精制 还原蒸馏 镁电 解 海绵钛破碎等 下面重点介绍氯化工序 氯化工序是整个海绵钛生产 工艺的主工序之一 其原料为富钛料和氯气 辅助还原剂为煅后石油焦 1 11 1 氯化的目的氯化的目的 氯化目的是使原料富钛料和煅后石油焦 以一定的温度 比例与氯气 进行反应 生成气态四氯化钛以及其他杂质气体 通过收尘 淋洗 过滤 得到液态粗四氯化钛 1 21 2 适用范围适用范围 包括氯化工序所有设备 设施 厂房以及连接主要设备的所有管道 设施 电气 仪表 适用于氯化工序操作的职工 1 31 3 氯化冶金概述氯化冶金概述 氯化冶金 作为生产钛 锆等难熔金属及其化合物的一种方法 近三 十年来获得了迅猛的发展 氯化冶金是往物料中添加氯化剂使欲提取的金 属成分转变为氯化物 为制取纯金属作准备的冶金方法 由于各种氯化剂 的活性很强 它几乎能将物料中所有的有价金属成分转变为氯化物 这些 氯化物又具有熔点低 挥发性高而相互间的物理化学性质差别大 易于分 离提纯的特点 很容易制取纯化合物 纯化合物可进一步用还原或电解方 法制取纯金属 借助于氯化冶金能较容易地达到金属的分离 提纯 富集 和精炼等目的 它在钛冶金中得到了广泛的应用 氯化冶金有氯化焙烧和氯化浸出之分 一般根据需要处理物料的性质 选择不同的氯化方法和适宜的氯化剂 在钛冶金中 采用氯化焙烧法制取 TiCl4 氯化剂为氯气 而氯化浸出制取人造金红石时常使用 NH4Cl4 HCl 和 FeCl3等氯化剂 氯化焙烧是往固体物料添加氯化剂 在物料不发生熔融的高温下进行 氯化的反应过程 制取 TiCl4属于高温焙烧 氯化冶金的特点有 1 对原料的适应性强 甚至能用于处理成分复 氯化工 版本 01 修改状态 0 职业技能鉴定培训教材 第 2 页 共 56 页 2 杂的贫矿 2 作业温度较其他火法冶金低 3 物料中的有价组分分 离效率高 综合利用好 它的缺点是氯化剂腐蚀性强 易侵蚀设备 恶化 劳动条件并污染环境 1 41 4 主要物质性质介绍主要物质性质介绍 1 4 11 4 1 二氧化钛二氧化钛 氯化原料富钛料中主要成分为二氧化钛 二氧化钛分子式为 TiO2 TiO2在自然界中存在三种同素异形态 即金红石型 锐钛型和板钛 型三种 其中 金红石型 TiO2是三种变体中最稳定的一种 即使在高温下 也不发生转化和分解 一 物理性质 TiO2是一种白色粉末 密度为 金红石型 4 216g cm3 25 锐钛型 3 849 g cm3 25 板钛型 4 105 g cm3 25 熔点 金红石型 1842 6 熔化热 811J g 沸点 金红石型 2670 30 熔化热 3762 313 J g 摩尔比热容 200 1000 J mol K 金红石型 55 2 锐钛型 54 2 二 化学性质 TiO2是两性化合物 它的碱性略强于酸性 TiO2是一个十分稳定的化 合物 它在许多无机和有机介质中都具有很好的稳定性 它不溶于水和许 多其他溶剂 A 还原反应 在高温下 TiO2可被许多还原剂还原 还原产物取决于还原剂的种类和 还原条件 一般为低价钛氧化物 只有少数几种强氧化剂才能将其还原为 金属钛 干燥的氢气流缓慢通过 750 1000 下的 TiO2 便会还原生成 Ti2O3 2TiO2 H2 Ti2O3 H2O 1 1 在温度 2000 和 13 15MPa 的氢气中可还原为 TiO TiO2 H2 TiO H2O 1 2 TiO2在高温下可被碳还原为低价钛氧化物及碳化钛 TiO2 C TiO CO 1 3 TiO2 C TiC 2CO 1 4 氯化工 版本 01 修改状态 0 职业技能鉴定培训教材 第 3 页 共 56 页 3 B 与卤素及卤化物的反应 TiO2容易与 F2反应生成 TiF4 并放出氧 TiO2 2F2 TiF4 O2 1 5 TiO2 较难与 Cl2进行反应 即使在 1000 下反应也不完全 TiO2 2Cl2 TiCl4 O2 1 6 金川钛厂现在所用的富钛料为天然金红石 天然金红石就是较纯的二 氧化钛 一般含二氧化钛在 95 以上 是提炼钛的重要矿物原料 天然金 红石的成分可以参考肯尼亚产天然金红石成分 表 1 1 肯尼亚金红石典型成份 成分TiO2Fe2O3Cr2O3P2O5V2O5ZrO2SiO2 Wt 95 5 1 50 140 020 310 320 44 成分Al2O3Nb2O5CaOMgOMnOSP Wt 0 250 260 020 010 01 0 02 0 02 1 4 21 4 2 氯气氯气 物理性质 氯气是黄绿色的气体 有毒 并有刺激性气味 密度比空 气大 数值 熔沸点较低 能溶于水易溶于有机溶剂 在压强为 101kPa 温度为 34 6 时易液化 如果将温度继续冷却到 101 时 液氯变成固态 氯 1 体积水在常温下可溶解 2 体积氯气 氯气的化学性质可以归纳为以下几点 A 与金属反应 2Na Cl2 2NaCl 现象 剧烈燃烧 白烟 1 7 Cu Cl2 CuCl2 现象 剧烈燃烧 棕黄色烟 1 8 2Fe 3Cl2 2FeCl3 现象 剧烈燃烧 棕褐色烟 1 9 B 与非金属反应 燃烧 发光 发热的剧烈化学反应 C 与水反应 在该反应中 氧化剂是 Cl2 还原剂是 Cl2 改写成离子反应方程式是 Cl2 H2O H Cl HClO 1 10 D 与碱溶液反应 氯化工 版本 01 修改状态 0 职业技能鉴定培训教材 第 4 页 共 56 页 4 Cl2 2NaOH NaCl NaClO H2O 1 11 2Cl2 2Ca OH 2 CaCl2 Ca ClO 2 2H2O 1 12 1 4 31 4 3 煅后石油焦煅后石油焦 煅后石油焦在生产过程中作为还原剂使用 它是在 1300 左右对石油 焦进行煅烧 尽量除去其中的挥发份 提高油焦中的石墨化程度后得到的 产品 煅后石油焦的主要成分如下表 表 1 2 煅后石油焦成份 成分固定碳挥发份灰份水份 Wt 98 78 0 5 0 22 0 5 其中的灰份组分为 表 1 3 煅后石油焦中的灰份组成 成份Fe2O3SiO2CaOMgOAl2O3S Wt 4026106810 1 4 41 4 4 四氯化钛四氯化钛 一 物理性质 四氯化钛常温下是无色透明液体 在空气中冒白烟 具有强烈的刺激 性气味 其熔点为 23 2 沸点为 135 9 二 化学性质 四氯化钛分子式为 TiCl4 是共价键化合物 它的热稳定性很好 在 2500K 下仅有部分分解 只有在 5000K 高温下才能完全分解为钛和氯 但是 TiCl4是很活泼的化合物 它可与许多元素和化合物发生反应 A 与金属反应 依据还原剂的种类和还原条件的不同 许多金属都能把 TiCl4还原成 TiCl3 TiCl2和金属钛 镁 钠和钙在高温下都能把 TiCl4还原为金属钛 铝与 TiCl4在 200 时便可进行反应 在 136 400 下存在时生成 TiCl3 3TiCl4 Al 3 TiCl3 AlCl3 1 13 在约 1000 下可还原为金属钛 氯化工 版本 01 修改状态 0 职业技能鉴定培训教材 第 5 页 共 56 页 5 3TiCl4 4Al 3 Ti 4AlCl3 1 14 由于钛与铝生成金属间化合物 所以铝还原产物为 Ti Al 合金 B 与气体和硫的反应 在 500 800 下氢把还原为 TiCl3 2TiCl4 H2 2TiCl3 2HCl 1 15 在高于 800 和过量氢存在时可将 TiCl4还原为 TiCl2 TiCl4 H2 TiCl2 2HCl 1 16 在更高温度下 2000 以上 和大量过量氢则可还原为金属钛 TiCl4 2H2 Ti 4HCl 1 17 在通常情况下 TiCl4不与 N2发生反应 C 与水的反应 使 TiCl4与水接触便发生激烈反应 冒白烟 生成淡黄色或白色沉淀 并放出大量热 水和液体 TiCl4间的反应是复杂的 它与温度和其他条件有 关 在水量充足时生成五水化合物 TiCl4 5H2O 在水量不充足时和低温时 生成二水化合物 TiCl4 2H2O 然后它们继续发生水解 在水解过程中 TiCl4中的 Cl 逐渐被 OH 所取代 其过程可表示如下 TiCl4 5H2O Ti OH Cl3 4H2O HCl Ti OH 2Cl2 3H2O HCl Ti OH 3Cl 2H2O HCl Ti OH 4Cl H2O HCl 1 18 在低温下反应较慢 可分离出中间产物 在高温时上述水解反应很快 TiCl4水解的最终产物 在水量充足时 是正钛酸和胶体溶液 长期放置或 加热后 可得到更稳定的偏钛酸 沸腾的水与 TiCl4迅速反应生成偏钛酸 TiCl4 3H2O H2TiO3 4HCl 1 19 在 300 400 下气体 TiCl4与水蒸气反应生成 TiO2 TiCl4 2H2O TiO2 4HCl 1 20 2 2 生产过程的主要原理生产过程的主要原理 2 12 1 氯化炉内反应机理氯化炉内反应机理 1 加碳氯化反应 制备 TiCl4无论选用何种钛矿原料 其主要有价成分为 TiO2 直接氯 化反应为 TiO2 2Cl2 TiCl4 O2 1 21 氯化工 版本 01 修改状态 0 职业技能鉴定培训教材 第 6 页 共 56 页 6 根据热力学理论 该反应在 T 2000K 时 G T 0 由此可见 在标 准状态下是无法实现自发氯化反应的 原因主要是该系统中氧气分压太高 为改变该系统的状态 常加入一种还原剂 使系统从氧化气氛转变为还原 气氛 降低氧分压 并导致反应吉布斯自由能小于零 使氯化反应能正向 进行 此时的反应称为还原氯化 常用的还原剂有 C 和 CO 但不可用 H2 因为系统中的 H2会生成 HCl 气体 腐蚀设备 当使用 CO Cl2氯化时 氯化反应为 TiO2 2CO 2Cl2 TiCl4 2CO2 1 22 GT 389100 125T 409 1940K 当作业温度为 1100 时 G T 0 反应能够自发进行 使用 C Cl2氯化时 称为加碳氯化 在正常反应温度下 t 1100 即 T 1373K 时 碳的直接还原几率甚微 但因为存在碳的气化反应 即 CO2 C 2CO 1 23 此时固体碳转变为 CO CO 起到了决定性的还原作用 并改变了还原剂 的状态 使式 1 22 反应顺利进行 加碳氯化时 将式 1 22 和式 1 23 联立 按照不同的配碳比 在正常作业条件下 上两式的 G T 0 反应均 可自发进行 2 沸腾反应概述 沸腾反应通常称作流态化反应 是利用流动流体的作用 将固体颗粒 群悬浮起来 而使固体颗粒具有某些流体的表观特征 因此强化了气 固或 液 固间的接触过程 这种使固体颗粒具有某些流体特征的技术被称为流态 化技术 近年来在化工 冶金等生产中得到了广泛的应用 根据流体流速 的不同 流态化过程可分为以下几个阶段 A 在低流速时 固体颗粒不动 床层压降随流速增加而增加 此时称 为固定床 B 流速增加到某一临界值 床层开始膨胀 固体颗粒开始松动 此时 床层压降等于物料浮重 该流速称为临界流速 它是流态化的初始状态 C 流速继续增大 床层膨胀 固体颗粒可以做自由运动 床层基本保 持不变 并存在清晰的床层自由面 固体颗粒和流体强烈的返混合湍动 如同液体的沸腾 此时属流化床或沸腾床阶段 氯化工 版本 01 修改状态 0 职业技能鉴定培训教材 第 7 页 共 56 页 7 D 流速继续增大 超过某一值时 固体颗粒开始带出容器 并处于悬 浮状态 床层自由面消失 床层压降随着固体带出量增加而下降 此时的 流体速度称为带出速度或逸出速度 此时称为稀相流化或气体输送阶段 流态化的特点是流体和物料间高度混合 并开始具有流体的特征 它 消除了各种梯度 传热好 床层内温度均匀 传质好 物料处于 沸腾 状态 混合充分 组分均匀 对于伴随有化学反应的床层内 由于固体颗 粒强烈湍动 一般其扩散阻力可不计 但是 它的缺点是由于在床层内有 强烈的返混 致使物料在床层内停留时间分布不好 又对床层器壁有一定 磨损 3 流态化分类 流态化过程可以依据以下计算式分为两类 Fr u2g 1dp 1 1 24 式中 Fr 付鲁德准数 u 流体流速或称空塔速度 g 重力加速度 dp 固体颗粒平均粒径 当 Fr1 3 时 固体颗粒成团湍动 流化不稳定 床层自由面上下波动 剧烈 床层压降也随之在一区间内波动 称为聚式流态化 常见的气 固 系流态化属于此种类型 自然 高钛渣与氯气的流态化反应属于此种类型 聚式流态化远比散式流态化复杂 当气体通过流态化层时 多余的气 体呈气泡的形式逸出床层 气泡一出床层立即破裂 被夹带的较粗颗粒物 料又落回床内 引起床面波动 所以 气泡的形成 长大和崩裂会引起床 层物料密度分布的不均匀性和压力的波动 气泡的大小随气速和床高的增 加而增加 此时的流态化床又称为鼓泡床 床层中出现气泡是聚式流态化的基本特征 较小的气泡呈球形 较大 的气泡呈帽形 气泡的中心基本上不含颗粒的空穴 泡底有尾涡区称为尾 氯化工 版本 01 修改状态 0 职业技能鉴定培训教材 第 8 页 共 56 页 8 迹 气泡的外层称为晕 这是渗透着气泡气流的乳化相 尾迹的体积约为 气泡体积的 20 30 在气泡上升过程中 尾迹的颗粒不断脱落 并不断 引入新的颗粒 气泡上升到床面发生破裂 尾迹中颗粒撒于床面 返回乳 化相中 晕和尾迹是气泡相和乳化相间发生物质交换的媒介 它们对于流 化床中发生过程起着重要作用 如图 1 1 所示 图 1 1 鼓泡流化床中的气体和颗粒流型 a 气泡的形成 b 气泡上升 c 气泡破裂 2 22 2 收尘冷凝器工作原理收尘冷凝器工作原理 收尘冷凝器的外形结构如图 1 2 所示 氯化工 版本 01 修改状态 0 职业技能鉴定培训教材 第 9 页 共 56 页 9 图 图 1 2 收尘冷凝器外形图 收尘冷凝器呈 U 形状 混合炉气 500 800 从氯化炉出来后依 次通过 1 2 收尘冷凝器 由于收尘冷凝器内部空间大 混合气体进入后气 速大为降低 其中夹杂的固体颗粒由于重力作用和撞击收尘冷凝器内壁而 落入收尘冷凝器的锥体中 另外 由于气体在流动过程中温度逐渐降低 其中的高沸点杂质冷凝成固态落入收尘冷凝器的锥体中 由于四氯化钛的沸点为 136 为防止四氯化钛在进入循环淋洗之前凝 结 2 收尘冷凝器出口混合炉气温度控制在 170 200 为达到这一控制 目标 2 收尘冷凝器下锥体处设有加热装置 当检测到 2 收尘冷凝器出口 温度低于 150 时 开启加热装置避免四氯化钛气体在收尘冷凝器内凝结 当 2 收尘冷凝器出口温度高于 200 时关闭加热装置 2 32 3 沉降过滤过程工作原理沉降过滤过程工作原理 过滤系统的配置如图 1 3 所示 图 1 3 沉降过滤熊配置图 1 沉降原理 产品槽 高位槽 反冲罐 氯化工 版本 01 修改状态 0 职业技能鉴定培训教材 第 10 页 共 56 页 10 沉降过程在沉降槽内进行 沉降原理为液体中的固体颗粒由于重力作 用沉降在沉降槽底部 上清液则通过沉降槽上部的溢流口流出而达到分离 效果 沉降槽底部沉积的泥浆在耙机慢速转动的作用下堆积到锥体最下端 2 过滤原理 粗四氯化钛由高位槽进入过滤器罐体后 由于高位槽与过滤器之间存 在高位差 过滤器槽体内的四氯化钛液体存在较大的静压 静压的作用使 四氯化钛液体通过过滤器滤芯而得到过滤 四氯化钛液体中的杂质被截留 在滤芯表面 随着时间增长 阻留在滤芯表面的颗粒越来越多 形成滤饼 过滤阻力增加 导致过滤流量减小 通过加压反冲洗 可去除滤芯上的滤 饼 2 42 4 湍冲洗涤原理湍冲洗涤原理 用吸收液与废气在反应器内逆向碰撞 分散 在一段固定区域内形成 稳定的湍冲区 气液之间充分的接触 反应 达到处理废气的目的 湍冲洗涤技术让吸收液通过有锥形孔的喷嘴逆向气流流动方向喷入一 个固定的筒状湍冲段内 气体和液体相碰撞 迫使液体呈辐射状自里向外 射向筒壁 恰当的选择气体与液体的流速 在气 液界面区域形成强烈湍动 的液膜泡沫区 泡沫区是一个气 液激烈湍流的 逆向混合的 液体表面 快速更新的气 液混合区域 气体的动力造成液体扩展开形成气 液平衡 的 驻波 气液紧密接触而产生稳定的 驻波 浮在气流中随气 液相对 动量的大小而升降 液体的湍流膜堵住并包裹粉尘或气体的污染物 同时 使气 液接触 使气体骤冷同时吸收酸性气体 从而达到洗涤的目的 其 工作步骤如下 A 尾气从湍冲塔顶部进入 由上向下流动 B 洗涤液由下向上喷射 与尾气逆向接触 C 尾气与洗涤液碰撞产生湍流区 在该区域尾气 液体表面进行快速 连续交换 D 尾气和液体动量平衡 然后液体逆向落下至容器底部 E 在逆喷进气管出口 烟气转向 由下往上通过塔内的一组除雾器 除去尾气中的液滴 F 烟气通过除雾器后 从塔内排出 氯化工 版本 01 修改状态 0 职业技能鉴定培训教材 第 11 页 共 56 页 11 3 3 生产工艺及设备生产工艺及设备 3 13 1 氯化工艺流程氯化工艺流程 氯化工序的设备连接图如图 3 1 所示 图 3 1 氯化工序设备连接图 结合图 3 1 对沸腾氯化工序的工艺流程描述如下 3 1 13 1 1 沸腾氯化系统沸腾氯化系统 1 工艺过程 原料金红石 粒度 0 25 0 074mm 其中 80 180 目 80 水份 0 4 和经破碎制备后的煅后石油焦 石油焦粒度 0 6 4mm 按预定 的配碳比计量配料 然后经氮气吹送入氯化炉内 镁电解系统返回的阳极 氯气与补充氯气混合后 通过氯化炉炉底的筛板均匀地送入炉内 使物料 呈流态化 在 800 以上进行氯化反应 主要生成 TiCl4 FeCl3 AlCl3 SiCl4 VOCl3 CO CO2等混合气体 未反应的金红 石 石油焦以及氯化反应生成的不易挥发温度较高的氯化物 形成炉渣 石 油 焦 料 仓 金 红 石 料 仓 配料螺旋失重称 混合料干燥机 沸 腾 氯 化 炉 氯气缓冲罐 补充氯气 镁电解氯气 泥浆 套管冷却器 炉渣 烟气 收 尘 冷 凝 器 折 流 板 槽 高位槽 过滤器 泥浆槽 套管冷却器 底流槽底流槽 去尾气处理 泥 浆 高 位 槽 去四氯化 钛储槽 沉降槽 循环 淋洗塔 去炉渣处理 系统 收尘渣送渣场 处理 中间槽 产品槽 氯化工 版本 01 修改状态 0 职业技能鉴定培训教材 第 12 页 共 56 页 12 定期从排渣口排出 氯化炉炉渣的排放取决于流态化的床层压力 国内现行使用的炉型 在氯化炉炉底与炉顶间的压差达到 700mm 硫酸柱即 0 012MPa 时 即进行排 渣操作 生产稳定后 可采用定期排渣的工作制度 混合炉气 600 700 从氯化炉顶部出口经管道进入 1 收尘冷凝器 旋风除尘器 2 收尘冷凝器 在湍冲管返回泥浆和四氯化钛液体强制降温 收尘冷凝器自然降温和重力沉降作用下 炉气中夹带的未反应的金红石 碳质颗粒及部分高沸点杂质被收集 定期从收尘冷凝器底部 旋风除尘器 底部排渣口排出 1 收尘冷凝器出口温度控制在 280 350 2 收尘冷凝 器出口混合炉气温度控制在 150 200 经上述收尘冷凝器处理后的混合炉气进入 1 循环淋洗塔 位于塔底的 四氯化钛液体由循环泵连续打入 1 套管冷却器 通过循环水降温后 对进 入循环淋洗塔的混合气体进行喷淋 冷凝 混合气中约有 70 90 的四氯化 钛进入循环液 余下的混合气体再进入 2 循环淋洗塔 位于塔底的四氯化 钛液体由循环泵连续打入 2 套管冷却器 由于此时混合气体中的四氯化钛 含量较低 为提高四氯化钛的冷凝回收效率 在 2 套管冷却器中采用 25 的冷冻盐水作为换热介质 使四氯化钛液体温度进一步降低 再淋洗混合 气体 混合气体中剩余的四氯化钛大部分被冷凝进入循环液中 不断积累 的四氯化钛液体通过溢流管进入沉降槽 而沉积在循环淋洗塔底部的含杂 质较多的四氯化钛浆液 定时排入底流槽中 经渣浆泵输送至沉降槽或高 位槽 从循环淋洗塔溢流至沉降槽的四氯化钛经沉降槽汇集分离后 上清液 溢流进入中间槽 用液下泵输送到旋液分离器 经旋液分离器分离大部分 固含量后进入过滤器过滤 合格的粗四氯化钛清液送往产品槽 定时用产 品槽液下泵送往四氯化钛储库 过滤后的泥浆定时排入沉降槽 沉降槽的 底液定时送至泥浆槽 再用渣浆泵送至沸腾炉的泥浆高位槽 通过泥浆单 螺杆泵从 1 收尘冷凝器湍冲管返入 以充分回收泥浆中的四氯化钛 循环淋洗后的尾气通过气液分离器 其中的液滴被捕集分离后进入尾 气处理系统 此时的尾气中主要含有 CO CO2 N2 HCl Cl2和少量的 TiCl4等组份 尾气处理系统分为 1 氯化尾气处理系统 2 氯化尾气处理系统和氯化 氯化工 版本 01 修改状态 0 职业技能鉴定培训教材 第 13 页 共 56 页 13 排渣尾气处理系统 排渣尾气处理系统位于 2 氯化车间 处理 1 2 氯化 车间产生的排渣尾气 尾气首先进入一 二级饱和盐酸湍冲洗涤塔 通过两级饱和盐酸水解 尾气中的四氯化钛 产生的 TiO2 颗粒进入饱和盐酸中 水解后产生的 HCl 随尾气进入以稀盐酸为吸收介质的填料塔 淋洗吸收其中的 HCl 得到浓度 20 的稀盐酸 经脱氯塔脱氯处理后送氯碱回用 经以上处理后的尾气 主 要含有 Cl2 CO CO2 及少量 HCl 再进入三 四级湍冲塔 以 15 的 NaOH 碱液为吸收介质进行湍冲洗涤 吸收去除其中的 Cl2 HCl 等有害杂质 达 到国家大气污染物综合排放标准后 经钛风机送入烟囱排放 3 23 2 主要控制工艺技术指标主要控制工艺技术指标 表 3 1 氯化系统各温度点控制表 序号生产作业参数位号控制范围单位 1沸腾段炉壁温度TE17105200 350 2过渡段温度TE17107750 1000 3氯化炉炉顶温度TE17108700 1000 4氯化炉出口烟气温度TE17109600 800 51 收尘冷凝器出口温度TE17110280 350 61 循环淋洗塔入口温度TE17111150 200 7套管冷却器冷冻盐水入口总管温度TE17119 30 25 84 套管冷却器出口 TiCl4温度TE17115 25 0 9气液分离器进口尾气温度TE17116 15 0 表 2 2 氯化系统各压力点控制表 序号生产作业参数位号控制范围单位 1补充氯气缓冲罐压力PT171010 15 0 25MPa 2混合氯气压力PT171040 05 0 15MPa 3氯化炉炉顶压力PT171030 1000Pa 41 收尘冷凝器入口压力PT1710680 500Pa 5旋风收尘器入口压力PT1710780 500Pa 61 循环淋洗塔入口压力PT17108 0 7 1 2kPa 氯化工 版本 01 修改状态 0 职业技能鉴定培训教材 第 14 页 共 56 页 14 7折流板槽入口压力PT17109 1 2 2 2kPa 8一级湍冲洗涤塔烟气进口压力PT791001 1 8 2 2kPa 9二级湍冲洗涤塔烟气进口压力PT791002 3 0 3 4kPa 10喷淋塔烟气进口压力PT791003 4 5 4 9kPa 11三级湍冲吸收塔烟气进口压力PT791004 5 7 6 1kPa 12四级湍冲吸收塔烟气进口压力PT791005 6 9 7 3kPa 13排渣尾气一级湍冲塔烟气进口压力PT793001 1 8 2 2kPa 14排渣尾气二级湍冲塔烟气进口压力PT793002 3 0 3 4kPa 表 3 3 氯化系统各槽罐液位控制表 序号设备名称规格型号设备液位上下限 1沉降槽 8000 2000mm 锥部高 1930mm0 1 82m 2泥浆槽 2000 1500mm0 25 1 20m 3产品槽 3000 2000mm0 55 1 70m 4四氯化硅槽 1500 1200mm 锥部高 1230mm0 2 19m 5四氯化硅高位槽 1500 1200mm 底部锥体高 1230mm0 2 19m 6底流槽 3500 1200mm0 25 0 96m 7高位槽 3000 2000mm 锥部高 2830mm0 4 43m 8中间槽 3000 2000mm0 45 1 70m 9配碱槽 2600 3500mm0 5 2 80m 10碱液储槽 5000 5000mm0 4 3m 11盐酸储槽 4 7 1m0 5 5 68m 12尾气喷淋塔 1 2 11m0 6 2 5m 13尾气三级塔 1 3 11m0 6 2 5m 14尾气四级塔 1 3 11m0 6 2 5m 15盐酸循环沉降槽 2 6 3 5m0 2 8m 氯化工 版本 01 修改状态 0 职业技能鉴定培训教材 第 15 页 共 56 页 15 16脱氯塔 1 2 7m0 5 4m 3 33 3 主要设备介绍主要设备介绍 1 沸腾氯化炉 沸腾氯化炉外形如图 2 2 所示 图 2 2 沸腾氯化炉外形图 氯化炉炉身从下往上可分为沸腾段 过渡段和扩大段三部分 其中沸 腾段为 2500 4735mm 使用的耐火材料从里到外依次为耐火浇注料 高 铝砖 两层 硅藻土砖 隔热浇注料 过渡段高度为 3320mm 使用的耐火 材料从里到外依次为粘土砖和隔热浇注料 扩大段为 6000 3020mm 使 用的耐火材料与过渡段相同 氯化炉炉底设有筛板 便于氯气均匀通入炉内 筛板规格为 2560 2670 220 孔大小为 6 5 8 6 5 8 孔共计 1496 个 开孔率为 1 8 与 6 5 孔相连通 氯气依次通过 8 6 5 孔后进入 炉内 沸腾氯化炉沸腾段底部和中部各设有一个测温孔 炉中部对称设有两 个加料口 炉盖上设有一个防爆口 一个测温孔 一个测压孔和两个泥浆 加入孔 炉子运行时沸腾段的两个测温孔是间接测温 真实炉膛内温度需 要折算 折算图表在烘炉阶段通过与烤炉器上的对应测温一一比较完成 氯化工 版本 01 修改状态 0 职业技能鉴定培训教材 第 16 页 共 56 页 16 炉底上部设有一冷却水套 防止炉底与炉身之间的密封圈因过热而失 效 3 3 13 3 1 收尘冷凝系统收尘冷凝系统 1 工艺过程 混合炉气 500 800 从氯化炉顶部出口经管道进入 1 2 收尘冷 凝器 在降温和重力沉降作用下 炉气中夹带的未反应的富钛料 碳质颗 粒及部分高沸点杂质被收集 定期从收尘冷凝器底部放渣口排出 1 收尘 冷凝器出口气体温度控制在 280 350 2 收尘冷凝器出口气体温度控制 在 170 200 2 收尘冷凝器底部配有一套空气加热器和热风机 当 2 收 尘冷凝器出口温度低于 150 时 打开空气加热器和热风机 使收尘冷凝器 的温度升高 防止气态四氯化钛冷凝 当 2 收尘冷凝器出口温度高于 200 时关闭空气加热器和热风机 2 主要控制参数 表 2 2 收尘冷凝系统主要控制参数 序号检测项目参数 11 收尘冷凝器入口压力及温度 0 1 0 1kPa 500 800 22 收尘冷凝器入口压力及温度 0 3 0 5kPa 280 350 32 收尘冷凝器出口压力及温度 0 7 0 9kPa 170 200 3 主要设备介绍 1 收尘冷凝器 外形尺寸为 4500 8500 mm 共 2 台 分别叫 1 收尘冷凝器和 2 收 尘冷凝器 主要由下锥体 筒体 左 右上盖 过道接管构成 收尘冷凝 器底部设有排渣口 收尘渣从排渣口排出 内衬材料为耐酸混凝土 筒体与上盖之间用石棉垫密封 3 3 23 3 2 循环淋洗系统循环淋洗系统 1 工艺过程 经上述收尘冷凝器处理后的混合炉气进入 1 循环淋洗塔 位于塔底的 四氯化钛液体由循环泵连续打入 1 套管冷却器 通过循环水降温后 对进 入循环淋洗塔的混合气体进行喷淋 冷凝 混合气中约有 70 90 的四氯 化钛进入循环液 余下的混合气体再进入 2 循环淋洗塔 位于塔底的四氯 氯化工 版本 01 修改状态 0 职业技能鉴定培训教材 第 17 页 共 56 页 17 化钛液体由循环泵连续打入 2 套管冷却器 由于此时混合气体中的四氯化 钛含量较低 为提高四氯化钛的冷凝回收效率 2 套管冷却器中采用 30 的冷冻盐水作为换热介质 使四氯化钛液体温度进一步降低 再淋洗 混合气体 混合气体中剩余的四氯化钛大部分被冷凝进入循环液中 不断 积累的四氯化钛液体通过溢流管进入沉降槽 而沉积在循环淋洗塔底部的 含杂质较多的四氯化钛浆液 定时排入底流槽中 经渣浆泵输送至沉降槽 2 主要控制参数 表 3 3 循环淋洗系统主要控制参数 序号检测项目参数 11 循环淋洗塔出口气体温度50 70 22 循环淋洗塔出口气体温度 5 5 31 套管冷却器出口 TiCl4 温度60 80 42 套管冷却器出口 TiCl4 温度40 60 53 套管冷却器出口 TiCl4 温度 10 10 64 套管冷却器出口 TiCl4 温度 25 0 3 主要设备介绍 1 循环淋洗塔 循环淋洗塔外形如图 3 3 所示 氯化工 版本 01 修改状态 0 职业技能鉴定培训教材 第 18 页 共 56 页 18 图 3 3 循环淋洗塔外形图 循环淋洗塔外形尺寸为 1100 13290 mm 共 2 台 分别叫 1 循环淋 洗塔和 2 循环淋洗塔 由槽体 单立管和双立管等组成 每根立管上部和 中部各装有一个喷头 共 8 个喷头 槽体上共安装四台液下泵 两开两备 循环淋洗塔内的粗四氯化钛通过液下泵打到套管冷却器中 经过套管冷却 器冷却降温后进入立管中部和上部的喷头 淋洗进入循环淋洗塔的混合炉 气 当循环淋洗塔需要补充四氯化钛液体时 将产品槽液下泵打开 将产 品槽内的粗四氯化钛加入到补液槽中 经溢流进入循环淋洗塔 2 套管冷却器 套管冷却器如图 3 4 所示 图 3 4 套管冷却器外形图 套管冷却器换热面积为 F 80m2 共 4 台 分别为 1 2 套管冷却器 各有两台 1 套管冷却器冷却 1 循环淋洗塔里粗四氯化钛液体 使用循环 水进行冷却 2 套管冷却器冷却 2 循环淋洗塔里粗四氯化钛液体 使用冷 冻盐水进行冷却 套管冷却器中粗四氯化钛液体走管程 循环水或冷冻盐 水走壳程 3 3 33 3 3 沉降过滤系统沉降过滤系统 1 工艺过程 从循环淋洗塔溢流至沉降槽的四氯化钛液经沉降分离后 上清液溢流 进入中间槽 用液下泵输送到高位槽 经过滤器过滤 合格的四氯化钛清 液送往产品槽 并用泵送至四氯化钛储库 过滤产生的泥浆排入沉降槽做 氯化工 版本 01 修改状态 0 职业技能鉴定培训教材 第 19 页 共 56 页 19 进一步沉降分离 沉降槽底部的泥浆排入泥浆槽 再用渣浆泵送至泥浆高 位槽 通过泥浆单螺杆泵输送至泥浆喷射器从沸腾炉炉盖上加入炉内 回 收泥浆中的四氯化钛 2 主要控制参数 表 3 4 沉降过滤系统主要控制参数 序号项目名称指标 1底流槽液位40 80 2泥浆槽液位40 80 3中间槽液位60 80 4高位槽液位 40 80 5产品槽液位60 80 6进四氯化钛储库流量25m3 h 7折流板槽进口压力 1 9 2 1kPa 8折流板槽进口气体温度及含氯量 5 5 含氯 3 5 质量 3 主要设备介绍 1 沉降槽 沉降槽外形如图 3 5 所示 图 3 5 沉降槽外形图 沉降槽外形尺寸为 8000 2330 mm 沉降面积 F 50 2m2 槽内装有 氯化工 版本 01 修改状态 0 职业技能鉴定培训教材 第 20 页 共 56 页 20 耙式搅拌器 耙机设计功率 5 5kW 转速 0 12r min 升降行程为 300mm 叶 片直径 7500mm 密封形式采用 FB206 160 机械密封 轴套下边有一段金属 波纹管配合机械密封 工作时通过电机驱动减速机带动耙机旋转 将沉降 于槽底部的泥浆均匀的刮向槽底中心便于泥浆排放 2 过滤器 过滤器以钛铝金属间合物多孔材料做为过滤材料 故称作金属微孔过 滤器 它由两台 YT8000 过滤器 一个反冲罐 两台反冲泵 一套自动控制 装置及管路 阀门等组成 与传统的管式过滤器相比 金属微孔过滤器具有以下特点 a 采用钛铝金属间化合物多孔过滤膜 可以长期运行 b 具有自动 手动双操作模式 方便检修 维护和调试 c 采用 PLC 技术 全自动运行 一键操作 劳动强度低 d 采用多种先进的过滤工艺组合 如多单元过滤 定时反冲洗等 3 3 43 3 4 尾气处理系统尾气处理系统 1 工艺过程 经循环淋洗后的尾气中主要含有 CO CO2 N2 HCl Cl2和少量的 TiCl4等组份 由钛风机引入尾气处理系统 依次通过尾气处理系统的第一 二级湍冲塔 填料塔 第三 四级湍冲塔 第一 二级湍冲塔以饱和盐酸 为淋洗介质 填料塔以水为介质吸收前两级产生的 HCl 气体 第三 四级 湍冲塔以 15 的 NaOH 溶液为淋洗介质 填料塔内产生的盐酸达到约 20 的 浓度时 将盐酸送往脱氯塔脱除其中的游离的氯 尾气处理的设备连接图 如下所示 氯化工 版本 01 修改状态 0 职业技能鉴定培训教材 第 21 页 共 56 页 21 图 3 6 氯化工序设备连接图 在第一级湍冲塔 饱和盐酸经循环泵输送到换热器进行换热后 在塔 的湍冲段经喷头往上喷入 与进入湍冲段的尾气逆向接触 在这个过程中 气液两相充分接触 尾气中的 TiCl4与水发生激烈反应 生成 HCl 和正钛酸 的胶体溶液 由于采用饱和盐酸作为淋洗液 新生成的 HCl 和未处理前尾 气中的 HCl 不能溶解在淋洗液中 仍以气态形式存在 未进行反应的少数 TiCl4进入第二级湍冲塔继续进行上述反应 TiCl4与水发生反应是放热反应 淋洗液温度升高后不利于反应的发生 所以淋洗液在进行喷淋前先进入换热器中进行换热 降低淋洗液温度 经一 二级湍冲洗涤塔处理后的尾气成分主要有 CO CO2 N2 HCl Cl2 进入填料塔后 前两级湍冲塔产生的 HCl 气体进 入填料塔后被喷淋水吸收 淋洗液不断进行循环吸收 HCl 气体 产生的盐 酸浓度不断升高 当盐酸浓度到达约 20 的浓度时 将盐酸送往脱氯塔去脱 除其中的游离氯后送往化工厂的氯碱车间使用 填料塔出口气体进入第三 四级湍冲塔 此时气体主要成分为 CO CO2 N2 Cl2 第三 四级湍冲洗涤采用 15 的 NaOH 溶液为淋洗介质 氯化工 版本 01 修改状态 0 职业技能鉴定培训教材 第 22 页 共 56 页 22 主要除去尾气中的 Cl2和 CO2 与前两级湍冲塔过程相同 用循环泵将湍冲 塔底部内的 NaOH 溶液打到塔的湍冲段下端 经喷头往湍冲塔上端喷 与从 上端进入湍冲段的尾气逆向接触 在这个过程中主要发生如下反应 Cl2 2NaOH NaCl NaClO H2O 2 1 CO2 2NaOH Na2CO3 H2O 2 2 未进行反应的少数 Cl2和 CO2气体进入最后一级湍冲塔反应 最终被除 去 过程发生的反应是放热反应 淋洗液温度升高后不利于反应的发生 所以淋洗液在进行喷淋前先进入换热器中进行换热 降低淋洗液温度 2 设备 工艺参数 表 3 5 尾气处理系统设备 工艺参数 序号项目名称技术参数备注 1处理烟气量m3 h3000 2处理烟气温度 0 20 3进气入口压力Pa0 2000 4运行阻力 套 Pa5000 套 5吸收塔材质PPH FRP 6设备总重t23 7吸收效率99 9 一 二级湍冲洗涤塔外形尺寸 1200 7000 三 四级湍冲洗涤塔外形尺寸 1300 11000 喷淋塔外形尺寸 1200 11000 脱氯塔外形尺寸 1200 7000 8 盐酸储槽 4000 7100 9气体出口浓度 Cl2 0 54kg h 套 65mg m3 HCl 0 90kg h 套 100mg m3 3 3 53 3 5 排渣尾气处理系统排渣尾气处理系统 排渣尾气处理系统的设备连接图如下 排渣尾气处理系统的设备连接图如下 氯化工 版本 01 修改状态 0 职业技能鉴定培训教材 第 23 页 共 56 页 23 图图 3 3 7 7 排渣尾气处理设备连接图排渣尾气处理设备连接图 1 工艺过程 氯化排渣尾气洗涤系统由一 二级湍冲洗涤塔 循环泵 风机等组成 尾气进入一级湍冲洗涤塔与吸收液 水 接触 水溶解尾气中的 TiCl4 经 过一级湍冲洗涤塔吸收后 尾气进入第二级湍冲洗涤塔与 15 NaOH 反应 为达标排放作进一步处理 使尾气达到国家大气污染物综合排放标准二类 的要求 2 设备 工艺参数 表 3 6 排渣尾气处理系统设备 工艺参数 序号项目名称技术参数备注 1处理烟气量m3 h11200 2处理烟气温度 40 3进气口压力Pa 1000 2000Pa 4运行阻力 套 Pa2000 套 5吸收塔材质PPH FRP 6设备总重t6 5 7吸收效率99 9 氯化工 版本 01 修改状态 0 职业技能鉴定培训教材 第 24 页 共 56 页 24 8一 二级湍冲洗涤塔外形尺寸 2000 11000 9气体出口浓度Cl2 0 4kg h 套 40mg m3 HCl 1 1kg h 套 98mg m3 氯化工 版本 01 修改状态 0 职业技能鉴定培训教材 第 1 页 共 56 页 1 4 4 工艺操作过程工艺操作过程 4 1 配加料系统工艺操作规程 4 1 1 接收料仓进料操作过程 1 中控室岗位人员负责监视各个接收料仓的料位变化 当任何一个接 受料仓显示低料位时 通知本班岗位人员进行打料 2 当接到中控通知金红石或石油焦接收料仓需打料时 配加料岗位人 员立即到 20 2 米平面开启对应接收料仓的进料电动闸阀及布袋除尘器 确 认完毕后汇报中控室 并到富钛料仓库或石油焦仓库进行打料 3 配加料岗位人员接到中控室通知金红石或石油焦接收料仓打料及反 吹结束后 立即到 20 2 米平面现场进行确认 然后关闭相应的电动闸阀及 布袋除尘器 关闭后向中控室汇报 4 接收料仓进料均采用现场手动操作 中控室负责监控 备注 1 加料系统 2 4 电动闸阀可正常使用 2 加料系统 5 8 电动闸 阀可正常使用 4 1 2 混合料加料操作过程 1 配加料岗位人员接到中控室通知需进行加料时 立即 7 2 米平面下 料区域 确认氯化炉进料管配套的蒸汽管正常后 首先完全开启对应加料 系统的加料口球阀 然后到对应的加料氮气球阀前 向中控室汇报准备开 启氮气 2 中控室岗位人员通过调节钛风机频率使炉顶压力在 500Pa 3 接到中控室通知可以开启氮气后 配加料岗位人员用手轻轻敲打氮 气球阀手柄 缓慢开启氮气 每次调节范围为 0 05MPa 最终将氮气压力调 节为 0 25MPa 4 当现场人员的氮气调整完后 中控室岗位人员重新将炉顶压力调至 500Pa 5 接到中控室已开启星型给料器 混合料干燥机的通知后 配加料岗 位人员对设备运转情况进行检查 发现设备卡死 发出异响等情况 立即 汇报中控室进行相应的处理 6 接到中控室准备开启配料螺旋失重的秤通知后 配加料岗位人员到 14 4 米平面下料间 确认需开启的配料螺旋失重秤控制柜仪表盘上指示灯 氯化工 版本 01 修改状态 0 职业技能鉴定培训教材 第 2 页 共 56 页 2 显示处于正常状态 金红石和石油焦料仓重量处于规定范围 螺旋失重秤 现场控制箱 电液动平板闸阀现场控制箱打到远程 电液动平板闸阀处于 关闭状态 确认完毕后汇报中控室 7 接到中控室已开启配料螺旋失重秤和具体加料设定值通知后 配加 料岗位人员立即到 14 4 米下料间确认配料螺旋失重秤运行正常 检查仪表 盘显示瞬时值 加料累计值 失重秤料仓内物料重量数值显示正常 判断 依据 失重秤料仓每减少 1kg 则加料累计值对应增加 1kg 则显示正常 加料瞬时值在设定值附近周期性增减 如显示值始终远小于设定值 则下 料存在问题 金红石料仓值在 192kg 768kg 之间 石油焦料仓值在 48kg 192kg 之间 超过此范围最大值就会工频给料 累计值显示无变化 8 当出现配料螺旋失重秤料仓内料量处于低料位但电液动平板闸阀无 法自动下料时 中控室立即通知岗位人员将电液动平板闸阀打至手动 8 正常加料过程中 配加料岗位人员每 30min 对配料螺旋失重秤 星 型卸料器 混合料干燥机 7 2 米平面中间料仓料量 气力输送管道过料情 况进行巡检 发现异常情况及时汇报 4 1 3 停止混合料加料操作 1 接到中控准备停止加料通知后 配加料岗位人员立即到 7 2 米平面 下料区域 对混合料气力输送管道中过料情况进行确认 2 待气力输送管道内没有过料声音后 现场岗位人员通知中控室准备 关闭氮气 待中控室通知可以关闭氮气后现场人员缓慢关闭氮气球阀及加 料口球阀 3 通氯过程中需对不加料的加料管进行氮气气封保护 则停止加料后 现场人员不关闭加料口球阀 调节加料氮气阀开度将氮气压力调整至 0 01MPa 4 1 4 通氯气操作过程 1 接到中控氯气输送管道阀门确认通知后 配加料岗位人员立即到 0 00 米对氯气缓冲罐前后氯气输送管道上的 DN200 氯气专用截止阀开启状况进 行确认 要求使用的氯气缓冲罐进口 出口 流量计前端 调节阀后端氯 气截止阀门 均处于开启完全状态 氯气旁通管道