钛原料沸腾氯化概述

1、钛原料沸腾氯化的机钛原料沸腾氯化的机理过程研究理过程研究（氯化反应热力学和动力学）1 1 沸腾氯化概述沸腾氯化概述2 2 单因素法研究沸腾氯化的影响因素单因素法研究沸腾氯化的影响因素3 3 沸腾氯化工艺技术问题沸腾氯化工艺技术问题4 4 下阶段规划下阶段规划目录1 1 沸腾氯化概述沸腾氯化概述2 2 单因素法研究沸腾氯化的影响因素单因素法研究沸腾氯化的影响因素3 3 沸腾氯化工艺技术问题沸腾氯化工艺技术问题4 4 下阶段规划下阶段规划沸腾氯化反应机理沸腾氯化反应机理 TiO2+2Cl2+C=TiCl4+CO2 （1） TiO2+2Cl2+2C=TiCl4+2CO （2） TiO2+2Cl2+2

2、CO=TiCl4+2CO2 （3） 1 1 沸腾氯化概述沸腾氯化概述沸腾氯化工艺制取粗四氯化钦的基本原理是把高钛渣与石油焦按一定比例配制成混合料，加入沸腾炉内与氯气在流态化的状态下进行氯化反应.主要反应式如下：当氯化温度低于707时,反应主要按(1)和(3)式进行,高于707时,反应主要按(2)式进行。高钛渣沸腾氯化工艺流程如右图所示，高钛渣和石油焦混合后由氯化炉中部送入沸腾氯化炉内，氯气由氯化炉底部进入。氯化炉顶部排出物为夹带有少量粉尘和杂质的四氯化钛气体，经过旋风分离器除尘和喷雾冷凝器除杂后进入冷凝塔， 得到粗四氯化钛液体。高钛渣沸腾氯化工艺流程1 1 沸腾氯化概述沸腾氯化概述沸腾氯化原料

3、化学成分分析 高钛渣在900-1150的高温氯化条件下，其中的Ca0和Mg0被氯化生成CaCl2和MgCl2 ， CaCl2的熔点和沸点分别为772 ,1600, MgCl2的熔点和沸点分别为708 ,1412 ,在通常反应温度(900-1150 )下， CaCl2和MgCl2不是呈气态而是呈熔融状态粘着在炉料上，严重时可使炉料结块，甚至使沸腾层遭到破坏。有资料显示 ，当床层中 CaCl2+Mg Cl2含量达 4%左右，沸腾流化床就遭到破坏！1 1 沸腾氯化概述沸腾氯化概述碳化渣低温选择性氯化技术1 1 沸腾氯化概述沸腾氯化概述利用碳化渣中TiCTiC在低温条件下的氯化反应速率远高于杂质氧化物

4、的氯化反应速率的特性，以达到其选择性氯化的目的 。化学成分化学成分TiCTiCCaOCaOMgOMgOSiOSiO2 2AlAl2 2O O3 3G600 -242-11363.86158.73548.86表3 高钛渣各主要组分在 600 下直接氯化标准吉布斯自由能热力学数据表明，碳化渣在600 直接氯化时，只有TiC和 CaO与氯气的反应能够自发进行，且TiC优先氯化的趋势非常明显， MgO、Al2O3、SiO2则不能被直接氯化。1 1 沸腾氯化概述沸腾氯化概述2 2 单因素法研究沸腾氯化的影响因素单因素法研究沸腾氯化的影响因素3 3 沸腾氯化工艺技术问题沸腾氯化工艺技术问题4 4 下阶段规

5、划下阶段规划反应温度对沸腾氯化效果的影响 2 2 单因素法研究沸腾氯化的影响因素单因素法研究沸腾氯化的影响因素图 2 反应温度对氯化率的影响 Fig.2 Effect of reaction temperature on chlorination rate 实验结果表明，当温度小于 900时，金红石的氯化效率随温度的上升而明显提高，当反应温度大于900时，随着温度的升高，转化率上升的幅度减小。当温度小于 900时，金红石的氯化过程受化学反应控制；当温度大于 900时，氯化过程受扩散控制，此时氯化率受温度影响很小。综合各种因素考虑，氯化过程的温度不宜过高，工业上通常采用的温度为 9001000.

6、矿石粒度对沸腾氯化效果的影响 图3矿石粒度对天然金红石氯化率的影响Fig.3 Effect of natural ruble particle size on chlorination rate2 2 单因素法研究沸腾氯化的影响因素单因素法研究沸腾氯化的影响因素对图3实验结果分析表明，矿石粒度对天然金红石转化率影响十分显著，随着矿石粒度的减小，大然金红石的氯化效率显著提高。金红石的粒度越细，单位重量矿粉的比表面积就越大，因而反应过程中矿粉与气体的接触而积就越大，反应的动力学条件越好，但矿粉过细时不易建立良好的流态化，易发生沟流、腾涌等现象，造成气固接触不好，动力学条件不充分。气体流量对氯化效果

7、的影响图 4 气体流量对氯化率的影响 Fig.4 Effect of gas flow rate on chlorination rate 由图 4 分析结果可见，所选用的流化速度条件下可以建立良好的流态化，且取得了较好的转化率，随着流量的继续增大，转化率的变化不明显，综合考虑氯气的利用率及动力消耗，后续实验选用气体流量 0.036 m3/h 进行，该流量条件下流化效果较好。2 2 单因素法研究沸腾氯化的影响因素单因素法研究沸腾氯化的影响因素结果与讨论其氯化率可达95%以上.天然金红石与高钛渣的对比实验表明，钙、镁是影响氯化反应进行和最终氯化率的关键元素.天然金红石沸腾氯化过程动力学研究表明，

8、该过程满足无固体产物层的收缩未反应核模型，在900-1000 0C范围内，反应的活化能为9.17 kJ/mol，反应受扩散过程控制，因此，增强传质、扩大有效反应而积是提高反应活性的有效途径.2 2 单因素法研究沸腾氯化的影响因素单因素法研究沸腾氯化的影响因素1 牛丽萍天然金红石粉体沸腾氯化工艺条件优化研究 J过程工程学报，2011，12反应温度/天然金红石粒径/gym锻后石油焦粒径/um配碳比入口氯气流量/m3/h氯化时间/ min入口氯气压力/Mpa氯气浓度9509615030:1000.036400.14100%结果表明，天然金红石的表而结构致密，沸腾氯化适宜的工艺参数为1 1 沸腾氯化概

9、述沸腾氯化概述2 2 单因素法研究沸腾氯化的影响因素单因素法研究沸腾氯化的影响因素3 3 沸腾氯化工艺技术问题沸腾氯化工艺技术问题4 4 下阶段规划下阶段规划3 3 沸腾氯化工艺技术问题沸腾氯化工艺技术问题由于工艺本身的不完善,造成生产实践中部分操作困难,对沸腾氯化生产造成一定影响,产生一定酸性气体给周边环境造成污染,使职工操作环境恶劣、劳动强度增大,在以下几个方面显得尤为突出。1.混合料配制不均匀2.炉底筛板通氯孔堵塞频繁3.四氯化钛淋洗筒体堵塞3 3 沸腾氯化工艺技术问题沸腾氯化工艺技术问题 改动前工艺路线改动前工艺路线 改进后工艺路线改进后工艺路线2 陈辉沸腾氯化生产四氯化钛工艺技术J现代机械，2010，51 1 沸腾氯化