四氯化钛毕业设计

1、摘 要：四氯化钛的生产过程主要是由配料、氯化和精制三部分组成，氯化工艺主要有沸腾氯化、熔盐氯化和竖炉氯化三种方法。沸腾氯化是现行生产四氯化钛的主要方法(中国、日本、美国采用)，其次是熔盐氯化(独联体国家采用)，而竖炉氯化已被淘汰。沸腾氯化一般是以钙镁含量低的高品位富钛料为原料，沸腾氯化就是是高太渣和石油焦按3：1的比例混合与氯气处于流态化得状态下进行氯化。关键词： 沸腾氯化 精制 检验 Abstract:The production process is mainly composed of ingredients, chlorinated and refined three parts, c

2、hlorination process, main boiling salt chlorinated and chlorinated shaft furnace chlorinated three methods. The production is boiling chlorinated four methods of titanium chloride (China, Japan, the United States), followed by melting chloride (salt), and the commonwealth countries adopt shaft furna

3、ce has been eliminated. Chloride, Boiling chlorinated generally low levels of calcium and magnesium in high-grade raw materials for the rich titanium, boiling chlorinated is too high and the proportion of petroleum coke mixed with 3 according to the chlorine in fluidized state under chloride.Keyword

4、s: Boiling chloride refine inspection 目录第一章：总论 1.1 设计任务和内容(3)1.2 生产方法及反应原理(3)1.3 三废治理和环境保护(5)1.4 设计依据和指导思想(7) 第二章：工艺设计2.1 概述工艺流程(7)2.2 设计生产能力产品方案及质量指标(8)2.3 原材料消耗及规格(12)2.4 主要工艺参数(13)2.5 物料衡算(13)2.6 工艺设备及设备一览表(15)2.7 工艺流程说明(16)2.8 原料、半成品、成品的化验(17)第三章：四氯化钛生产工艺的新技术动态和发展趋势3.1 中国四氯化2.1(21)3.2 四氯化钛行业市场(2

5、3)3.3 对中国钛行业建议(24)3.4 环境和安全(25)3.5 高品位富钛料的制造技术(26)3.6 四氯化钛除钒新工艺(26)3.7 生产过程的自动控制和管理(27)3.8 工艺流程图及主要设备图(27)3.9 参考文献(27) 第一章：总论世界钛主要生产国按产能从大到小排列依次为:美国、独联体、日本和中国，欧洲只有少量生产。生产技术多年来已在现在档次上趋于成熟，美国沸腾氯化制取粗四氯化钛，矿物油除钒。生产过程中有两大特点：（1）沸腾氯化技术处于世界领先水平；（2）四氯化钛除钒采用矿物油，成本低、货源广，便于大型工业生产1.1 设计任务和内容 本设计主要针对以高钛渣、石油焦、氯气为原料

6、使用氯化法生产制取四氯化钛进行设计，根据产量和规格进行物料衡算、工艺计算及部分工艺参数。确定设备的整体布置和工艺流程布置。1.2 生产方法及反应原理本设计的生产方法：生产工艺路线主要以高钛渣、石油焦和氯气为原料行沸腾氯化。沸腾氯化：高钛渣（或金红石）和石油焦按一定的比例混合与氯气处于流态化的状态下进行氯化反应，称为沸腾氯化。高钛渣中的TiO2、TiO2O3、TiO、FeO、MnO2、MgO、CaO、SiO2、V2O5在9001000下与氯气反应生成氯化物，二氧化碳，一氧化碳，反应式：主反应：TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO+2605千焦耳 TiO2+C+2Cl2=Ticl4+CO2

7、+12428千焦耳副反应：Fe2O3+3C+3Cl2=2FeCl3+3CO 2Fe2O3+3C+6Cl2=4FeCl3+3CO2 CaO+C+Cl2=CaCl2+CO 2CaO+C+2Cl2=2CaCl2+CO2 MgO+C+Cl2=MgCl2+CO 2MgO+C+2Cl2=2MgCl2+CO2 Al2O3+3C+3Cl2=2AlCl3+3CO 2Al2O3+3C+6Cl2=4AlCl3+3O2 MnO+C+Cl2=MnCl2+CO 2MnO+C+2Cl2=2MnCl2+CO2 SiO2+2C+2Cl2=SiCl4+2CO SiO2+C+2Cl2=SiCl4+CO2 V2O5+3C+3Cl2=

8、2VOCl3+3CO CH4+2Cl2=4HCl+C 2H2O+2Cl2=4HCl+O2以上反应生成的四氯化钛，从氯化炉顶端出来的氯化产物其主要成分为TiCl4，此混合气体中包括有FeCl3、MnO2、MgCl2、SiCl4、AlCl3、VOCl3、CO和CO2等以及夹带在气流中的一些固体杂质（粉料）利用各种化合物的蒸气压、熔点及沸点的差异，控制一定的温度经收尘淋洗冷凝沉降过滤等物理方法处理，将杂质进行初步分离，制得粗TiCl4（85%90%）精制反应是将氯化得到的粗四氯化钛除去杂质进一步提纯的过程。(1) 粗四氯化钛中溶解着气体杂质:O2,N2,CO2,Cl2,HCl等，除去这类气体是将其加

9、热解吸以达到净化目的。(2) 四氯化钛中的高沸点杂质FeCl3 ，AlCl3 等和低沸点杂质SiCl4等，利用它们沸点的差别用精馏的方法使之部分气化，部分冷凝以达到分离目的。(3) 四氯化钛中有VOCl3杂质,除去VOCl3是采用铜化学吸附的原理, VOCl3通过铜球塔, VOCl3被铜吸附生成不易挥发的络合物Cu(VO3)2.CuCl或CuVOCl3以此达到除去杂质钒的目的。影响生产的主要因素：（1）原料质量和混合料粒度 高钛渣(或金红石)中TiO2的含量越高越好,如果高钛渣(或金红石)中含铁高会产生大量三氯化铁,易使沸腾炉的出口管道或收尘器道管堵塞。如果钙、镁、锰偏高,会生成CaCl2 M

10、gCl2 和MnCl2,这三种化合物沸点高不易挥发,( CaCl2为1900, MgCl2为1418,MnCl2为1190)而熔点又较低(CaCl2为731 MgCl2为714,MnCl2为650)在沸腾氯化过程中反应温度为9001000,达不到它们的沸点,又高于它们的熔点,所以它们在炉料中的浓度逐渐增加,当富集到一定量时,沸腾床就会发生结块现象。要求石油焦固定碳高，灰份和挥发物低。灰份越低炉内渣子越少。而挥发物高的石油焦会产生盐酸气（HCl），影响氯气的利用率。混合料粒度的大小直接影响氯化反应速度，粒度过细，粉尘量增加，对沸腾氯化不利；粒度过粗，物料沸腾不起来氯化反应不正常。（2）配料比高钛

11、渣、石油焦、氯气三种原料的配比要恰当。石油焦配量过大，沸腾炉排渣量过多，排渣频繁，而且石油焦的单耗太高。石油焦配量不足，则反应不完全，炉渣含钛量偏高造成原料浪费。一般情况下，对于含钙，镁较高的钛渣就要有意思的多加酸，多排渣，防止沸腾炉内结块。为保证正常的沸腾状态，氯化炉内应维持一定的料层高度，并使混合料（高钛渣和石油焦）加入量与通氯量相适应。不然，当混合料加入量不足时，料层薄，还会使氯气与物料接触时间短，反应不完全，尾气含氯气高；而当混合料的加入量太大时，反应亦不完全，炉子阻力增大。（3）氯气流速 为了建立良好的沸腾状态，首要的问题是选定一个适宜的氯气流速，在一定的粒度下，氯气流速过低，就不能

12、建立好的沸腾状态，只形成局部沸腾，使高钛渣和石油焦不能得到充分反应；氯气流速过大，物料在炉内停留时间短，使氯化反应不完全，氯气利用率低。尾气中含氯气高，污染周围环境。此外带出的粉尘多，易堵塞后部冷凝系统，同时产生的泥浆也增多，生产实践证明，氯气流速的大小，不但关系到流态化状态的好坏，而且关系到炉子产能的大小，因此合理的选择氯气流速是十分重要的（一般气流速度为0.40.7米/秒）（4）氯化系统的压力 在生产实践中，氯化系统有负压和正压之分，系统微正压有以下优点:空气不会渗漏到氯化系统内，造成水解和堵塞管道。由氯化炉排出的氯化气体进入收尘和冷凝系统速度缓慢，使粉尘和高沸点氯化物（FeCl3）在收尘

13、器内得到充分的冷凝和分离。如为负压操作，尾气引风机长期开动，会将氯化气体中的粉尘及高沸点氯化物抽到TiCl4冷凝系统，致使液体TiCl4含悬浮物增多。另外，负压下系统速度增大，使TiCl4冷凝不完全，回收率偏低。引风机开动时间短，节约电能。在生产实践中，判断沸腾氯化反应是否正常的主要参数有：（1）反应温度：正常反应温度为9001000，如果反应温度太低，说明沸腾状态不好。（2）尾气含游离氯： 尾气是指氯化气体经冷凝后的剩余气体，尾气中游离氯的含量应该很低，一般小于1%或微量。如果尾气中游离氯过高 ，说明炉内反应不正常。造成尾气含氯量高的原因是；沸腾床产生沟流或巧架现象，使氯气短路；混合料加入量

14、太小，氯气相对量偏高，使部分氯气没有反应；炉内温度太低没有达到氯化反应温度。（3）沸腾压差 沸腾压差包括筛板压差和料层压降，根据沸腾压差和液柱波动情况，可以判断炉内反应是否良好及床层高低，若U型压力计中液柱上下波动比较活跃，而且波动幅度不太大，则说明炉内沸腾氯化是正常的；若压差波动忽高忽低，幅度过大，表明炉内沸腾氯化不正常。（4）炉渣 沸腾氯化中未反应的物料（主要是过剩的石油焦，未反应的TiO2，其它如CaCl2，MgCl2，SiO2等）一部分进入进入烟尘，一部分成固体渣，如不及时排出就会造成炉子压差升高，堵塞筛板上的筛孔，影响正常沸腾，但也不能排得过勤和过多，流一层渣可保护筛板并起保温作用。

15、从排渣的情况可以判断炉内情况，发现问题及时处理，可根据排出渣的颜色来估计炉温，排出的渣在桶中有翻腾则说明炉内沸腾较好，将渣冷却后，从其外观也可大致判断配料是否正常，正常时，渣为灰色，如果为白色或黄色则说明配碳太少；如果很黑，则说明配碳过多，这时都要采取措施调整配料，正常情况下炉渣含钛710%。1.3 四氯化钛三废排放和环境保护废渣处理回收,氯化生产排放的炉渣、收尘渣，泥浆首先加热方式回收TiCl4，然后用水冲洗回收金红石可用在做电悍条等，然后废渣可知砖建筑上用 。氯化炉渣根据统计，某厂用高钛渣制取TiCl4的流态化氯化炉，每生产1吨TiCl4液就要排出炉渣44.8kg、收尘渣68.7kg、泥浆

16、75.8kg。必须进行综合利用，化废为利，对于产量大的企业尤其突出。 炉渣中含有大量的碳和少量的TiO2。常用水洗重选将碳和TiO2分离。湿油焦经烘干后可返回使用或用作其他燃料，TiO2返回氯化或经煅烧后可用于制取人造金红石。泥浆含TiCl4高达50%左右，必须加以回收。从泥浆回收TiCl4，一般采用蒸发的方法，使泥浆中的TiCl4挥发出来。残渣处理变成金属氧化物后，弃去。废气处理废气经拆流板槽进尾气水吸收塔，回收盐酸浓度可达到25%30%。外售或自用处理铜球,亚铁吸收后 FeCl3 尾气用水吸收回收盐酸，达到排放标准后其它成分排放 在四氯化钛生产过程中产生的废水包括：冷却水，未被污染；设备清

17、洁的洗涤水和场地所用冲洗水，一般含有盐酸和FeCl3等成分；废气净制用的淋洗水，一般含盐酸和一些固体杂质颗粒。这些废水不仅含有固体颗粒杂质，而且还含少量的废酸。这种废水常用中和法处理，即在中和池内调至呈中性。需要补加石灰石或其他碱性物品。中性水液可以直接经排污管道排走。但这种处理方法还不彻底，因为在排走的水中还含有较多的盐类，最好是经过滤净化，使水循环使用。废液的处理在TiCl4精制作业中，还有一些废液须加处理。工业废水可用碱液中和经废水挤干机挤干清水还可再循环利用。低沸点杂质馏出液 精馏馏出液，含SiCl410%-15%和TiCl4 90%-85%，还有其他一些杂质。应合理地利用其中的有价成

18、分，一般采用再精馏的办法，将TiCl4和SiGl4分离，并分别加以利用。 含铜钒废酸液的回收 用作除钒工艺的铜屑或铜丝外表粘附钒杂质后便影响除钒效果，应经洗涤再生操作。通常用盐酸洗涤，其中再生后的纯铜可以返回使用。而在酸洗液里含有CuCl2和VOCl2由于批量小，可集中处理。从废酸液回收铜的处理方法有两种。一是废酸液直接电解法，由于含杂质多，只能制得粗铜(Cu>98%)，这种铜必须进一步精炼。二是先用铁置换废酸液中的铜，然后再用硫酸处理，精制CuSO4溶液，再进行电解，可以制取纯铜。序号名称成分数量处理方法1炉渣Tio2710% CaO+Mg 25%Mn 24%1000Kg/天集中堆放处

19、理2泥渣Fe 1422% Ti 16.8%Mn 47%600700 Kg/天回收TiCl4用水冲洗3尘渣Fe 1021% Mg 210%Mn 47%10001200 Kg/天回收TiCl4用水冲样4尾气Cl2<1% CO2 3045%CO 2050%TiCl4+HC l714%5000M3左右/天用水吸收回收盐酸，其它成分排放5铜泥Cu VOCl32吨/年回收铜、钒，再用水冲样6盐酸HCl810吨/天外售1.4 设计依据和指导思想1.4.1 本设计依据四氯化钛广泛的用途，销量极其广泛，发展前景广阔。继而推动钛行业的发展壮大。1.4.2 指导思想（1 ）总结和巩固所学知识，使之进一步加深和

20、系统化。（2 ）将所学理伦用于解决工程实际问题，从而提高学生独立工作能力，培养刻苦钻研及创造精神。（3 ）要求树立正确的设计思想及经济观点，认真贯彻执行党的建设方针政策。学习和领会有关技术规定和技术规范。（4）通过毕业设计培养精心设计，踏实细致，认真负责的工作作风。第二章 工艺设计 2.1 概述工艺过程：2.1.1、设备组成氯化生产包括主要氯化、淋洗、过滤和尾气装置四大部分。主要包括以下生产工序：（1）、配料（2）、液氯汽化（3）、氯化反应；（4）、收尘处理（5）、淋洗，冷凝（6）、过滤（7）尾气吸收2.1.2辅助生产装置包括以下部分：（1）系统及尾气风机（2）排渣（3）过滤器清洗（4）冷冻站

21、（5）化验室2.1.3工艺流程配料粉碎、风选沸腾氯化收尘淋洗TiCl4循环液冷却沉降分离上清液（溢流）过滤冷凝气液分离尾气处理回收盐酸回收处理石油焦油焦钛渣炉渣Cl2收尘渣泥浆放空粗TiCl4 钛渣沸腾氯化生产TiCl4工艺流程2.2 设计生产能力产品方案及质量指标 1米2的炉子日产2430吨，按每月30天计算，一年300天，年产7000吨，两套生产线年产1500吨产品方案 采用国内先进的无筛板式沸腾氯化生产，使用精馏塔除四氯化硅，铜球吸附除钒。沸腾氯化：高钛渣（或金红石）和石油焦按一定的比例混合与氯气处于流态化的状态下进行氯化反应，称为沸腾氯化。 氯化炉构造（无筛板，环室进氯气）1.炉盖 2

22、.扩大段 3.过渡段 4.加料口 5.反应段 6.氯气进口 7.环室（气室） 8.炉壁 9.四氯化钛和混合气体出口 10. 排渣口沸腾氯化炉由气室、气体分布板（筛板）、反应段、过渡段、扩大段、顶盖以及加料、排渣系统等组成。液氯经由挥发器进入炉底部气室中，再经由筛板进入反应段，以一定流速将物料吹起呈沸腾状态。一般采用石墨质平筛板，开孔率为0.81.0%。反应段一般为圆柱型.亦有采用锥形床的。锥形床具有沿床高气流线速度逐渐降低的特性，即反应段底部气速高，上部气速低，这正好与反应段内物料粒度沿床高逐渐变细的特性相适应。该设备亦适用于处理宽筛分的物料。扩大段与反应段截面积应保持一定比例以减轻细小物料在

23、生产过程中的夹带现象。过渡段的物料滑动角不宜过小，不然，容易积存物料，产生搭桥现象，影响正常生产。加料口设在反应段上方，位于物料沸腾层之上。产物TiCl4混合气体由炉顶排出。筛板上方有排渣口，经炉墙从侧部通向炉外。反应段炉墙的结构为，由炉膛至炉壁：磷酸铝混泥土预制圈电极糊防腐层耐火砖耐火混泥土捣固层。扩大段炉墙结构为：耐火砖耐火混泥土捣固层。精馏塔除四氯化硅用精馏法除去低沸点杂质和用化学方法除去氯氧化钒，其他杂质在此过程中亦相应地被除去。精馏法除四氯化硅的过程是在精馏塔内实现的。精馏塔的作用是气液两相在塔内充分接触，进行物质交换和热交换，从而使易挥发组分和难挥发组分分离。粗四氯化钛从高位槽经精

24、馏塔中部的进料板加入，然后流入蒸馏釜中，釜内留有一定空间。蒸馏釜通电升温，启动时功率比正常时低510千瓦。四氯化钛蒸汽由塔底进入塔内。启动后精馏塔进行全回流，其时间决定于四氯化钛中四氯化硅的含量。当塔顶温度平稳后，在塔底取样分析，当四氯化钛合格后，开始加料和排料。正常生产时，温度可控制在下列范围：塔顶5770；塔底139141；蒸馏釜142146。釜功率根据产量加以调整。蒸馏釜压力可控制在110140毫米汞柱。加料要平稳均匀，加料量应等于塔底排料量与塔顶排料量之和。若停产时，应先停止加料，蒸馏釜继续蒸馏一段时间后停电。待塔顶无回流时，可结束该过程。工业上使用的精馏塔种类很多。在四氯化钛精制生产

25、上采用的精馏塔型有浮阀塔、填料塔、筛板塔。我国现在采用浮阀塔，日本用浮阀塔和筛板塔。浮阀塔是近20年来发展起来的新型精馏设备。浮阀塔的结构如上图所示（图中仅画出一段）浮阀塔由数量不等的塔板组成，塔板数根据原料成分以及最终产品质量要求的不同而设计为十几块或几十块。塔板与塔板间用圆筒状塔节连接，钛生产上采用圆式塔板。塔板上开有直径为3739毫米的阀孔，它是蒸汽上升的通道。阀孔数根据产能不同而异，一般开孔率为810%。阀孔上盖有浮阀，浮阀直径一般为50毫米。浮阀有A型、V型及十字架型的阀片为拱形，由支架固定其位置和导向。钛生产上多采用十字架型盘式浮阀。塔板上有溢流管，是上层塔板的液体流到下层塔板的通

26、道。溢流管上端露出塔板上3060毫米高。借以保持塔板上一定的液层高度。溢流管下端应侵入下层塔板的液层中，以形成液封，防止蒸汽由此上升。溢流管在液体液体负荷小的小直径塔中为1到2根圆形管，在较大塔中使用弓形溢流管，其面积一般为塔截面积的10%左右。浮阀排列方式，根据试验，以等边三角形顶端排列为适宜。阀孔中心距，一般采用75125毫米。浮阀塔的加料位置在塔身的上中部，该塔板称为进料板。进料板以上称为精馏段，其作用是将低沸点组分富集提纯到设计要求。铜球除钒铜丝塔是一种填料塔，由耐腐蚀金属材料制成。铜丝球作为填料，塔底与塔体连接处有一筛板，作气体分布板及支撑铜丝球用。因塔体散热及塔顶自然冷却，使塔内蒸

27、汽有一部分冷凝为液体，沿着铜丝球表面由上往下流动（生产上称之为内回流），与上升蒸汽相遇，在铜丝球表面气液两相间呈膜式传递交换，其中VOCl3与铜丝起化学反应转变成高沸点钒化合物或络合物，而与TiCl4分离：此外，随着原料一起加入蒸馏釜的高沸点杂质受热后有一部分进入铜丝塔，亦由于气液两相间的物质交换和热交换而与TiCl4分离，高沸点杂质流回釜内。TiCl4蒸汽由塔顶逸出，在冷凝器中冷凝后，得纯四氯化钛。铜丝塔构造简单，生产稳定，易于操作，但不能长时间连续生产。铜丝应是含Cu99%的紫铜丝，要求表面清洁，有金属光泽。2.3 原材料消耗及规格高钛渣是以钛铁矿(FeO、Fe2O3、TiO2)为原料，加

28、入还原剂碳在电弧炉中高温还原而得到高钛渣，与此同时副产生铁。高钛渣主要成分TiO2 ，还有其它金属和氧化物Fe、FeO、MgO、CaO、MnO2、SiO2、Al2O3、V2O5)。高钛渣通常为黑色（带有紫兰色光泽）固体物质。密度为3.63.8。不溶于水，能被焦硫酸钾（K2S2O7）熔融。质量标准成份%品级TiO2CaO+MgO 一二氯气（电解氯气），分子式Cl2 ，分子量71.06，氯气是黄绿色气体，具有刺激性的气味，有剧毒。密度：标准状况下3.214Kg/m3沸点：大气压下 33.9熔点：大气压下 100.5在水中的溶解度温度 1020溶解度 0.990.72.化学性质氯气很活泼为强氧化剂，

29、助燃，有毒。与金属反应 2Fe+3Cl2=2FeCl3与非金属反应2P+3Cl2=2PCl3与氨反应生成氯化氨雾，是检验氯气设备，管道池漏的很好办法。12NH3+6Cl2=9NH4Cl+NCl3+N2 与碱反应2NaOH+Cl2=NaCl+H2O+NaClO与氢反应H2+Cl2=2HCl 与高钛渣反应（加碳）TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2COTiO2+C+2Cl2=TiCl4+CO22.4 主要工艺参数电解氯气Cl2，纯度94%99.0%，石油焦是炼油过程中的产物，主要成分是碳，外观是一种黑色多孔固体物质，还是良好的还原剂，在四氯化钛的生成过程中所用石油焦是1#焦（段后）和3#（段前

30、）技术规格：固定碳1# 96%，挥发物1.4%，灰分0.5%，水分3%3#石油焦（段前）：固定碳80%，挥发物1.5%，灰分0.5%，水分3.0%筛分粒度：60200目90%混合料配比质量比：100: 2730钛碳比为：100: 27302.5 物料衡算已知：生产的四氯化钛为1000千克，假设生产1000千克的四氯化钛所用的二氧化钛为A千克氯气为B千克，消耗碳为C千克。（反应为过程中碳发生完全反应。） TiO2 + 2Cl2 + C = TiCl4 + CO2 +12428KW分子量 79.87 142 12 189.87质量 A B C 1000kg根据上式：A=79.87×100

31、089.87=420.65kg氯气:B=142×1000189.87=747.88kg碳：C=12×1000189.87=61.20kg在反应过程中有大约5%的二氧化钛不发生反应，那么加入到沸腾炉中的二氧化钛为:420.650.95=442.8kg根据最新的高钛渣行业人士多年总结出的生产经验，高钛渣企业一般生产的高钛渣等级为二级，二氧化钛的含量为92%，Fe的含量为3%，CaO+MgO含量为2%，MnO的含量为2.0%， SiO2的含量为0.5%， V2O5的含量为0.5%。则高钛渣的量为0.5%。那么高钛渣的用量为：442.80.92=481.30kg （高钛渣的量，取4

32、82kg）那么，在高钛渣中含有Fe为14.46kg, CaO+MgO为9.64kg，MnO为9.64kg， SiO2为2.41kg, V2O5含量为2.41kg。这些反应物均与氯气和碳发生氧化还原反应，反应方程式如下（假设：碳发生完全反应生成二氧化碳）： 2Fe2O3+3C+6Cl2=4FeCl3+3CO2 2CaO+C+2Cl2=2CaCl2+CO2 2MgO+C+2Cl2=2MgCl2+CO2 2Al2O3+3C+6Cl2=4AlCl3+3O2 2MnO+C+2Cl2=2MnCl2+CO2 SiO2+C+2Cl2=SiCl4+CO2 V2O5+3C+6Cl2=4VOCl3+3CO2Fe消耗

33、的碳和氯气：假设铁消耗的碳为D kg,消耗的氧气为E kg。则：2Fe2O3+3C+6Cl2=4FeCl3+3CO2分子量： 4*56 36 426质量： 14.46 D E则：碳：D=36×14.46224=2.32kg氯气：E=426×14.46224=27.49CaO+MgO消耗的碳和氯气：假设铁消耗的碳为F kg，消耗的氯气为G kg。则（CaO+ MgO）+ C + 2Cl2 = CaCl2 + MgCl2 + CO2分子量 56+40 12 142质量 9.64 F G碳：F=12×9.6496=1.205kg氯气：G=142×9.6496=

34、14.26MnO2消耗碳和氯气：假设铁消耗的碳为H kg,消耗的氯气为1kg。则：2MnO+C+2Cl2=2MnCl2+CO2分子量142 12 142质量 9.64 H I碳：H=12×9.64142=0.81kg氯气：I=142×9.64142=9.64 SiO2消耗的碳和氯气：假设铁消耗的碳为J kg，消耗的氯气为K kg。则：SiO2+C+2Cl2=SiCl4+CO2分子量：60 12 142质量： 2.41 J K碳：12×2.4160=0.48kg 氯气：K=142×2.4160=5.70kgV2O5消耗的碳和氯气：假设铁消耗的碳为L kg，

35、消耗的氯气为M kg。则：V2O5 + 3C + 6 Cl2 = 4VOCl3 + 3CO2分子量：364 36 426质量： 2.41 L M碳：L=36×2.41364=0.24kg氯气：M=426×2.41364=2.82kg根据实际的生产经验，尾气中会产生少量CO，取CO的量为6%，那么每吨四氯化钛产生的CO为15kg,则消耗碳的量为：N=15×1228=5.42kg反应过程中氯气会与石油焦中的游离的氢发生反应：【H】+Cl=HCl,每产生一吨的四氯化钛，约产生质量为200250千克的25%的盐酸。则产生的HCl为58kg。则消耗的氯气：.kg总上所述：整

36、个反应体系消耗的碳和氯气为：碳：C+D+F+H+J+L+N=61.20+2.32+1.205+0.81+0.48+0.24+5.42=70.675kg氯气：B+E+G+I+K+M+P=747.88+27.49+14.26+9.64+5.70+2.82+56=882.438kg采用的石油焦中碳含量为96%那么需要石油焦的量为：70.6750.96=73.61kg氯气钢瓶中氯气的含量为99.6%需要氯气的量为：882.4380.996=885kg2.6 工艺设备及设备一览表氯化炉收尘器淋洗塔冷凝器高位槽过滤器尾气吸收塔2.7 工艺流程说明1、原料粉碎 石油焦经皮带运输机上部电磁分离器除去杂质铁屑后

37、，进入腭式破碎机破碎至30mm以下，用车推至粉碎厂房，按配比要求的重量过磅后倒入料斗，再根据配比将高钛渣倒入料斗。关闭搅拌器卸料斗，开搅拌机，开提升电机将料斗的物料卸入搅拌罐进行搅拌30秒后；开卸料门将物料卸入竖井料仓，经竖井小搅拢搅入竖井粉碎机进行细碎。鼓风机将风鼓入竖井粉碎机进行风选。细颗粒的物料被风送至旋风分离器进行气固分离，固体混合料进入料仓。分离以后的气体一部分由布袋散失掉，另一部分回到鼓风机。在配料及粉碎过程中，产生的粉尘由引风机抽至袋式除尘器内，将粉尘收集下来。2、氯化由电解来的氯气经气化口，缓冲罐控制一定的流量进入氯化炉。粉碎料仓的混合料经过螺旋输送机电感加热干燥，送至缓冲料斗

38、和入炉料斗，然后经入炉搅拢搅入氯化炉与氯气反应，生成TiCl4、CO、CO2、FeCl3、HCl、MnCl2等经收尘器使大部分粉尘和一些氯化物被收集到渣桶中沉积，混合气体进入淋洗塔，由循环泵送出的TiCl4经蛇管冷却口冷却后，从淋洗塔顶部喷嘴喷出液体TiCl4与气体接触截杀，使气体TiCl4变成液体流入循环槽，然后溢流到浓密机，由浓密机溢流到中间计量罐，由液下泵输送到粗四氯化钛储罐中待用。过滤器的泥浆放入浓密机，浓密机内泥浆通过斜搅拢输送到双搅拢干蒸机内，干蒸机内的泥浆采用电感加热进行干燥，泥浆被干燥出的气体TiCl4经分离器进行部分冷凝，未被冷凝下来的TiCl4由喷射器抽入淋洗塔进一步冷凝。

39、氯化过程中产生的气体经过淋洗塔以后，绝大部分的TiCl4被冷凝下来，未被冷凝气体经拆流板槽进入1#尾气吸收塔。将1#盐酸循环槽循环液经泵打入石墨冷却器，进行冷凝，再进入1#尾气吸收塔，在塔内喷淋进行气液接触，吸收尾气中的HCl，待盐酸浓度达到15Be时，用泵打入盐酸储罐。塔顶排出的尾气再进入2#尾气吸收塔，由泵把循环液打至塔内进行气液接触，进一步吸收尾气中的HCl气体（待尾气中HCl浓度符合标准时）经三次吸收通过气液分离口进入除氯塔吸收游离氯，氯化亚铁（用铁屑和稀盐酸配制而成），用泵打到除氯塔喷淋吸收尾气中的游离氯生成Fecl3，当Fecl3比重达到1.35g/cm3时外销式排入酸水池，再经过

40、气液分离口进入碱液吸收塔进一步吸游离氯，达到环保排放指标经引风机经烟囱排空。氯化炉排出的渣子经1#2#收尘口排出的渣要送渣场定期处理。从双搅拢干蒸机来的四氯化钛泥浆用小车间断地推入冲洗房加水水解，水解后的盐酸气经过两台串连的废气洗涤塔，用水进行吸收，废酸水流入酸水池内，水解后的废气经分离器用引风机抽至大烟囱排入大气。氯化烤炉及处理设备放出的TiCl4,HCl等有毒气体也由引风机抽至吸收塔用水吸收后排入大气。3，精制来自氯化工序的粗TiCl4,进入粗TiCl4,储罐储存，粗TiCl4,经泵槽用液下泵打入高位槽，由高位槽重馏分塔冷凝器上段，在此被塔顶蒸出的TiCl4,蒸气经内套管被预热至100左右

41、进入重馏分塔的第六块塔板，在重馏分塔内除去高沸点杂质。杂质由塔釜底部排至精制泥浆罐，经泵打至氯化工序的浓密机。从重冷凝器冷凝下来的TiCl4,按一定回流比流至重馏分塔的第十八块塔板，沿塔板向底部溢流与由重馏分塔釜用电热带加热维持釜温145150蒸发出的气体TiCl4,相遇进行热量和质量传递，另一部分冷凝液送入轻馏分塔进一步精馏提纯。2.8 原料、半成品、成品的化验原料分析2.8.1高钛渣分析 分析项目：TiO2含量 、总铁、氧化钙 和氧化镁；分析 ：MnO2分析 方法 容量分析2.8.2 总钛的测定： 方法要点：用焦硫酸钾溶解样品，然后用金属铝片将钛还原到二价，用三价铁盐标准溶液滴定，以硫氰酸

42、铵作为指示剂。所需试剂： 焦硫酸钾 二级 （固体） 盐酸 一级 1+1硫酸 二级 浓铝箔 化学纯大理石 硫氰酸铵 二级 40%水溶液硫酸铵 二级 饱和硫酸高铁铵标准溶液： 将48.4克硫酸高铁铵溶于500毫升水中，加入50毫升浓硫酸，加热溶解冷却后滴入0.1mol/L高锰酸钾溶液至呈极淡的红色，以氧化可能存在的二价铁，准确稀释到2L，此溶液浓度约为0.05mol/L 称取0.2克TiO2加入6-7克焦硫酸钾，放在低温电炉上熔融，到溶解完毕后放入850定温炉中恒温半小时，移入250ml三角烧瓶中加入1+1的盐酸50ml在电炉上使之溶解，冷却后加入60ml水、10ml浓硫酸加2克铝箔，当大部分铝箔

43、溶解后直至驱除氢气，在流水中冷至室温，投入一小块大理石5ml40%硫氰酸铵和5ml的饱和硫酸铵，用硫酸高铁铵滴定至砖红色出此案，半分钟不变色即为终点。a（常数）=TiO2%/V式中TiO2为已知纯高钛含量V为地定时消耗硫酸高铁铵的体积a为一个固定常数2.8.3 铁的测定（重铬酸钾容量法） 方法要点：用二价锡将铁还原到一价，过量的二价锡用二氯化汞氧化然后用重铬酸钾标准溶液滴定二价铁，用二苯胺磺酸钠指示终点。 所用试剂：（1）盐酸 二级品 1+1（2）二氯化锡 10%盐酸溶液10克二氯化锡溶液20mol浓盐酸中，加水稀释至100毫升（3）二氯化汞 二级品 饱和溶液（4）硫酸-磷酸混算 将150毫升

44、浓硫酸加入500毫升水中冷却后加入150毫升磷酸用水稀释至1升。（5）二苯胺磺酸钠 1%水溶液（6）重铬酸钾标准溶液：准确称取2.194克重结晶提纯并在150-175干燥2-3小时的重铬酸钾，用约500毫升水溶解，移入1立升容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，此溶液的浓度恰为0.04475N，1毫升相当于0.0025克铁。 分析手续： 称取0.2克样品于25毫升磁坩埚中，加焦硫酸钾6-7克，在电炉上加热至冒硫酸烟（SO3）在酒精喷灯上熔融至清亮，冷却后将熔块移入250毫升烧杯中用水小心冲洗坩埚，加1+1盐酸20毫升，加热至熔块完全溶解，将烧杯至于白色瓷板上，乘热在搅拌下滴入二氯化锡溶液，至黄色刚好

45、褪走，并过量一滴，立即置于冷水中冷却迅速倾入10ML二氯化汞饱和溶液摇匀，用水稀释至150毫升，加入5毫升硫酸-磷酸混合液，5滴二苯胺磺酸钠溶液，用重铬酸钾标准溶液滴定至出现稳定的紫色即为终点。 计算：Fe%=(T×V)/W×100式中：T-重铬酸钾标准溶液对铁的滴定度。克/毫升V-消耗的重铬酸钾标准溶液的体积。 毫升W-试样重量。克注：1加入二氯化汞饱和溶液后，应有绢丝状的氯化亚汞的沉淀生成若无沉淀生成，表示二氯化锡的量不足，三价铁可能未完全还原，若有黑色的单质汞析出，表示二氯化锡过量太多，在次两种情况下均应该重新取样进行测定。2若全分析可称0.5克试料熔融后可装入250

46、ml容量瓶中，然后分取50-100ml进行滴定。2.8.4 氧化钙的测定方法要点;利用三乙醇胺抗坏血酸掩蔽Fe+、Al3+、Mn2、Ti4+等在PH1.25的介质中用EDTA滴定所用试剂：（1）焦硫酸钾 二级 固体（2）盐酸 一级 1+1（3）氢氧化钠 一级 30%水溶液（4）靛胭脂红 20%溶于50%乙醇中（5）六次甲基四胺 二级 20%水溶液（6）三乙醇胺 1：3（7）氨水 浓（8）EDTA 0.025mol/L(9)钙指示剂 固体（10）酸性铬兰K-萘酚绿-B指示剂0.5%酸性铬兰K 1%萘酚绿 B与K2SO4（11）硫代乙醇酸 二级 10%溶液分析手续: 称取0.5克试样置于磁坩埚中加

47、5-10克的焦硫酸钾熔融冷却后，用30ml 1+1盐酸浸出冷却后稀至250ml容量瓶中，此溶液为a。吸取a液50ml于250ml烧杯中加热近沸，加1Ml 10%（NH4）2S2O8滴加1+1氢氧化铵至PH 89煮沸1分钟过滤于500ml三角瓶中用水洗烧杯两次，沉淀四次用水将沉淀冲到原烧杯中加5ml 1+1盐酸加热溶解沉淀（MnO2不溶解不予理会）加0.3ml 10%（NH4）2S2O8加NH4OH至PH 8-9过滤并合并滤液于三角瓶中，冷至室温，于得到滤液及洗液中加5ml 1:3,三乙醇胺2Ml,10%基乙酸2滴靛胭脂红指示剂（0.2%的50%乙醇溶液），加10N氢氧化钠至指示剂变为黄色，加少

48、许Ca指示剂（1%K2SO4混合物），用0.025mol/LEDTA滴至蓝色为重点。计算：CaO%=（C×V×M/1000）/(50×0.5/250) C：为EDTA的浓度 mol/LV：为EDTA的体积 mlM：为EDTA的摩尔质量 g/mol0.5：为称取的试样 g2.8.5 石油焦分析 分析项目 :重量气化法分析含水分、灰分、挥发份、计算出固定碳100灰分挥发份2.8.6 水分的测定：称取粉碎后的石油焦100克放入1001的烘箱中，烘干一小时冷却至室温称其质量。水分%=(100-G)÷100×100%式中: 100为称取式样的质量G为烘干

49、后样品的质量挥发物的测定：用分析天平称取1克干基石油焦放入30ml的瓷坩埚中加盖850烘烤3分钟拿出冷却至室温称其质量.挥发物%=【（1-G）÷1】×100%式中：1为称取式样石油焦的质量G为烘3分钟冷却后称的质量灰分的测定：用分析天平称取1克干基石油焦放入30ml的瓷坩埚中加盖850烘1.5小时后拿出冷却至室温称其质量.灰分%=(G÷1)×100%式中：G为烘烤1.5小时冷却后样品的质量固定碳的测定：固定碳%=100-（挥发物%+灰分%）2.8.7混合料分析 A粒度 过标准筛，称重计算 B钛碳比分析 用重量法和化学滴定分析TiO2和C比值混合料二氧化钛

50、的分析：称取0.2克混合料，加入6-7克焦硫酸钾，放在电炉上加热直冒白烟，放入高温炉中850恒温30分钟，冷却后分析方法同原料二氧化钛分析方法。混合料中碳的分析称取1克混合料试样，放入850高温炉中，恒温1.5-2小时然后冷却称其质量方法同石油焦的分析方法。 C%=(G1-G2)÷G1×100% 式中：G1为混合料式样的质量 G2为灼烧后式样的质量2.8.8 中间控制分析尾气分析 用气体分析仪,氧、 TiCl4+HCl、CO2、CO、N2用碘化钾吸收40%KOH吸收焦（） 酸吸收。氯化亚铜吸收固液比分析，过滤后清液TiCl4用离心机2分钟再计算，固液比%=V/10100%(

51、V表示固体物质)渣子(排渣) 二氯化钛含量分析用化学滴定法分析2.8.9精TICL4成品分析外观 目视比色，无色淡黄色透明液体，用重铬酸钾5mg/（）SiCl4杂质含量的分析（目兰比色）用分光光度法,采用721,722型FeCl3杂质含量分析（邻啡罗啉法）采用分光光度法，用721,722型VOCl3杂质含量分析，用硝酸硫酸混合后，加热至冒酸烟，此时，钒被氧化成黄色的钒酸，溶液的温度与含量成正比，借以（）节梯标样用目视法测定灵敏度为0.0006%。四氯化钛含量用差减法 100-FeCl3-SiCl4-VOCl3 =99.97第三章 四氯化钛生产工艺的新技术动态和发展趋势精四氯化钛是当前国内外市场最紧缺的精细化工产品之一 用途：四氯化钛主要用于