气相氧化TiCl4的技术问题

1、气相氧化 TiCl4 的技术问题1. O2 预热器：为了满足反应条件， O2 的温度需要从室温加热到 1050，采用 对管道的氧气进行间接加热，如何选择耐高温抗氧化的材质，同时又能节省 经济成本。氧气从室温加热到 1050的气体体积膨胀理论计算。2. TiCl 4预热器的问题同 O2 预热器，其温度从室温加热到 350，在材质上需要 耐高温耐腐蚀。3. AlCl 3发生器用于对 TiCl4 二次预热，在这个过程中通过 Al 粉和 Cl2的反应热 将 TiCl4 的预热温度提升 100左右，Al 粉原料需要从国外进口， 因为对其要 求比较高，含铁量小于 10ppm，如果能控制其铝粉能够靠国内提供

2、，以节省 原料成本。4. 甲苯燃烧器用于对 O2 的二次提温，通过甲苯与 O2产生的反应热对其已经预 热到 1050的 O2 再次提升到 1750，如何控制甲苯用量、压力等以得到足 够的提升温度，甲苯燃烧器的材质等。5. 氧化器是气相氧化 TiCl4 技术的核心部件， TiCl 4、O2 的喷入形式、喷入结构、 喷入量等都将影响钛白粉的质量，其特点就是反应迅速， TiO2 在 TiCl 4 喷入 口和进入冷却段处很容易结疤，钛白粉结疤将影响氧化器的使用周期，如何 防止钛白粉结疤、以及如何控制钛白粉快速反应、控制其晶粒成型是氧化段 的核心技术，也是目前一直还在研究的问题。6. 气相氧化得到的钛白

3、粉由于温度极高，在钛白粉冷却的过程中由于温度骤冷 容易在冷却管道中结疤，影响生产，如何在冷却管段防止钛白粉结疤也是迫 切需要解决的问题。7. 从氧化器出来的带氯气和除疤物料的钛白粉需经过布袋过滤器对其气固分 离，在袋滤器的设备选型方面如材质、过滤面积等要求比较高。8. 从布袋过滤器出来的钛白粉需对其进行制浆分离，得到钛白粉浆料最后送入 后处理，由于布袋过滤器不能完全将 Cl2 同钛白粉分离，将有一部分钛白粉 带着 Cl2 进入制浆罐， Cl2、 Cl-的存在将影响钛白粉的质量，需对其进行脱氯 处理，目前常用的脱氯方法是干法脱氯和湿法脱氯，如何能够使氯完全脱去 也是目前还需研究的一个问题。沸腾氯

4、化技术、沸腾氯化炉：1、沸腾氯化炉数学模型的建立及实验模拟。2、沸腾段的高度与氯化炉直径最佳比。3、氯化炉内衬、砌砖缝泥浆材质的选择，氯化炉砌砖装配的优化，炉壳结构的 优化。4、气体分布器结构设计、材质的选择，最佳进气量、流速及气体分布状态的控 制。5、高钛渣（TiO2含量89%，水份0.1%以下）、石油焦（C含量98%，水份在 0.5% 以下）的干燥工艺及保存。6、高钛渣进料系统的研究。固体物料如何实现均匀送入炉内，若粒径变化范围 大，如何与气体实现连锁反应。7、沸腾氯化的主要工艺参数的确定及优化。8、氯化炉的散热及保护措施。9、沸腾氯化全过程自动控制技术。10、延长沸腾炉寿命的保护措施。二

5、、急冷塔：1、急冷塔内衬的材质及装配，外壳的材质及结构结构优化。2、粗 TiCl4 喷嘴的结构及材质，喷嘴的数量及布局状态的优化。3、各个喷嘴喷淋量的控制，如何控制使及高沸点钒渣（VOCl 2）不过多地落入氯化炉内。4、如何检测各个喷嘴上粗 TiCl4 的流量。5、进入旋风除尘器管道材质、管径的选择，如何避免腐蚀、冲刷及堵塞。三、旋风收尘器：炉气及氯化废渣（ 423K）经管道进入到旋风收尘器内，实现气 -固分离。气 体进入直接冷凝器（ 345K）、间接冷凝器（248K），气体 TiCl4被冷凝为液体而被 收集；氯化废渣收集下来进管道进入渣制浆罐内。1、旋风收尘器的材质选择及结构优化。2、如何提

6、高的耐腐蚀、耐磨损，延长其工作时间及寿命。3、如何实现高效分离粗 TiCl4 及氯化废渣(分离效率要达到 95%左右)。4、恒温( 410423K)装置及控制。5、如何防止收集的氯化废渣进入渣制浆罐内的管道堵塞使废渣顺利下来， 阀门的选择及控制，如何防止气体经此管道进入渣制浆罐内。四、直接冷凝器、间接冷凝器：1、如何防止在管道内发生堵塞、泄露、腐蚀，及停车后如何清洗、疏通。2、直接冷凝器的材质的选择、结构的优化；喷嘴的结构及材质，喷嘴的数 量及布局状态的优化。3、两个直接冷凝器之间负荷的分配。4、由于粗 TiCl4 的腐蚀性及粘性， 间接冷凝器的材质选择、 结构优化及操作维护的方便，的冷源介质

7、的选择及其系统的运行操作的优化。5、热交换器的材质选择、结构优化及维护的方便性，如何防止堵塞。6、整个冷却系统的热量平衡的计算。7、粗 TiCl 4储罐的材质选择、结构优化，停车如何清洗粗 TiCl4 储罐。紧急 事故下的安全储存系统，及事故急救措施。8、粗 TiCl 4储罐的搅拌装置的研究， 既要满足密封性又要满足防腐蚀性。 怎 样控制使进入粗 TiCl4 蒸发器的固含量尽可能地低。9、输送 TiCl4 泵的研究。要满足耐腐蚀、耐冲刷、不外泄、不堵塞。五、精制 TiCl4 ：1、蒸发粗 TiCl4 的设备的材质选择、结构优化及维护的方便性。2、除钒试剂的选择、工艺优化及机理研究。3、精馏塔的

8、材质选择、结构优化，填料种类、布置方式的研究。4、直接冷凝器的材质的选择、结构的优化；喷嘴的结构及材质，喷嘴的数 量及布局状态的优化。5、间接冷凝器的材质选择、结构优化及操作维护的方便，的冷源介质的选 择及其系统的运行操作的优化。6、整个冷却系统的热量平衡的计算。7、粗 TiCl4 储罐的材质选择，满足长时间储存的安全需要及保护措施六、氯化尾气、精制尾气及各种尾气的处理：生产过程中产生的废气，包括氯化、氧化过程中产生的废气，钛白粉干燥、粉碎过程中产生的含尘废气以及氯气液化、 液氯气化器尾气。 废气量及成分见下 表。氯气液化尾气、 液氯气化器尾气和氧化后脱氯工段尾气等尾气主要有害物质 为Cl2，

9、采用洗涤塔，除去其中的 Cl2，产生的 FeCl3加入铁屑再生成 FeCl2利用， 定期排出 FeCl3外卖。氯化间接冷凝器排出含有 CO、CO2 、TiCl4、HCl、SiCl4、COS 的尾气，精 制过程中产生的含 TiCl 4、HCl、SiCl4尾气。这两股尾气合并后处理，污染源成份（排Nm气3量/h）计理划措施治（入m口染g/N的物m污3）一80m 烟囱（排放口直径 0.85m，烟气温度 40）氯化工段尾 气（含 TiCl4 精制）Cl212000洗涤、中 和、焚 烧、脱硫 后排放200CO182000TiCl450SiCl4300HCl52000SO21500二50m烟囱2个（排放口

10、直径 0.7m，烟气温度 80）四氯化钛预 热炉尾气SO216000烟囱排 放460烟尘10NOx210氧气预热炉 尾气SO28000460烟尘10NOx210后处理成品 干燥尾气SO230000烟囱排 放460烟尘10NOx210三 60m烟囱（排放口直径 1.1m，烟气温度 70）燃煤锅炉尾 气SO280066脱硫、除 尘后排 放416烟尘9300NOx421四 20m排气筒 4个（排放口直径 0.5m，烟气温度为 常温）氯气液化尾Cl21500FeCl2溶200气液 循环吸收液氯气化器 尾气500氧化后脱氯 工段尾气1200高钛渣及石 油焦料仓扬 尘TiO2 和石 油焦 粉尘30000布

11、袋除 尘后排 放5000煤场贮运、 破碎扬尘煤粉22000布袋除 尘后排 放5000后处理汽流 粉碎机尾气TiO2 粉尘、 蒸汽2400布袋除 尘后排 放2000包装尾气TiO2 粉尘24001、如何回收利用尾气中如 Cl2、CO 及其它可利用的气体。2、如何尽可能地回收利用 TiCl4。3、事故情况下，吸收 Cl2 的试剂选择及工艺研究。4、尾气洗涤、中和、脱硫工艺的研究。5、焚烧炉的研究，如焚烧炉的结构、耐腐蚀性及处理效率等。七、氯化废渣的处理：由旋风收尘器收集下来的收沉渣， 主要为金属氯化物和未反应完全的高钛渣 和石油焦等。首先加水和少量盐酸浆化，加入盐酸主要是防止金属氯化物水解。 经过

12、滤后得到含金属氯化物的滤液和含高钛渣和石油焦的惰性固体。 每小时产生 的惰性固体量及成分见下表：单位： t/小时H2OTiO2SiO2C总重0.5640.470.0761.142.25由于固体中含碳量高，可以回收用于锅炉燃烧，或直接送往渣场填埋。每小时产生含金属氯化物的滤液约 7.29t, 其中各组分含量见下表：单位： t/小时H2O FeCl2VOCl 3CrCl 3AlCl 3MgCl 2CaCl2 MnCl2 NiCl 2KClCoCl24.94 1.420.1150.01870.1990.3810.02130.183 0.006220.00036 0.00155向该滤液中加入生石灰，

13、并需加热、 搅拌，使 Fe2+氧化成 Fe3+，生成 Fe（OH）3 沉淀。其它大部分金属氯化物也生成氢氧化物沉淀， 经再次过滤后， 所得到的滤 饼送往渣场填埋。每小时产生 3.5t，具体成分见下表：单位： t/小时H2OCaOFe(OH)3VO(OH) 3Cr(OH)3Al(OH) 3Mn(OH)2Ni(OH) 2Co(OH)21.750.2081.200.07790.01200.1170.1290.004450.00111过滤后得到的滤液，浓度约达 30左右（主要含 CaCl227.4%、MgCl 25%） 不能直接外排，拟采用浓缩蒸发结晶工艺进行处理。废渣处理所用渣浆换热器、 泥浆压滤机

14、等设备， 国产设备不能满足工艺要求， 均从国外进口。1、氯化废渣的回收利用新工艺的研究。2、如何回收未反应完全的焦炭。3、CaCl2 滤液的浓缩蒸发结晶工艺的研究。4、中和渣的填埋堆积方式，如何使安全地堆放，渣库的安全措施。氯化法钛白粉后处理部分问题1. 二氧化钛在水性介质中分散性研究，即分散时浆料浓度、搅拌速度、 pH 值、 分散剂的研究；2. 二氧化钛基料料浆的砂磨及分级工艺， 即浆料的浓度、 温度、黏度、 pH 值、 分散状态和研磨介质的选择、研磨介质填装率及尺寸等的研究；3. 包膜工艺的研究，即二氧化钛浆料的分散性、 pH 值、包膜剂的选择、包膜 剂加入量及加入顺序、反应温度、反应速度和时间、搅拌等的研究