四氯化钛工艺规程

四氯化钛工艺规程目录一、产品说明二、原料说明三、生产原理四、生产工艺流程五、岗位操作六、安全注意事项七、分析检测控制一览表八、废物一览表九、消耗定额十、设备一览表福建金太化工有限公司2008年1月1日一、产品说明1、简介：学名四氯化钛，商品名四氯化钛，分子式：TiCl4分子量：189.7122、物理性质:常温下四氯化钛为无色透明的液体,在空气中发白烟。物理常数如下：（1）沸点：136.4℃（760mmHg柱）（2）熔点：-25℃（3）不同温度下的比重（液体）温度℃-100102040100比重克/厘米31.77841.76091.74461.72771.69371.5897(4)蒸气压力logP=7.64433-1947.6/T(mmHg柱)(5)临界温度358℃(6)比热液体CP=35.7卡/克分子·度气体CP=24.87+1.09×10-3-2.08×105T-2(7)在不同温度下的粘度(液体)温度℃-100102040136.4粘度厘泊1.171.0120.9120.8260.7030.367(8)蒸发热：20℃γ=8.96千卡/克分子，沸点γ=13.05-0.0115T千卡/克分子(9)熔化热：2.24千卡/克分子(10)导热系数温度2050100136千卡/米.小时.℃0.0730.0800.0930.10(11)表面张力温度1327.539.55275沸点达因/厘米34.0332.1630.7829.0826.6520.1(12)介电常数温度102024介电常数2.832.792.73(13)平均体膨胀系数0.001086(0--100℃)(14)熵四氯化钛(固)S0298=34.4卡/克分子.度四氯化钛(液)S0298=60.4卡/克分子.度四氯化钛(气)S0298=84.4卡/克分子.度(15)生成热TiCl4(气)△H298=-182.4仟卡/克分子TiCl4(液)△H298=-192.3仟卡/克分子TiCl4(固)△H=-198.5仟卡/克分子(00K)3、化学性质（1）与碱金属或碱土金属进反应生成低价氯化物或金属钛TiCl4+2Na=TiCl2+2NaClTiCl4+2Na=Ti+4NaClTiCl4+2Mg=Ti+2MgCl2(2)与氢进行反应生成钛的低价氯化物2TiCl4+H2=TiCl3+2HCl（800℃）(3)与水反应，四氯化钛与水反应很剧烈，并放出热量。TiCl4+H2O→TiCl3(OH)·4H2O+HCl→TiCl2(OH)2·3H2O+HCl→TiCl(OH)3·2H2O+HCl→Ti(OH)4+HCl在高温下反应过程很快就进行到底，生成偏钛酸：TiCl4+3H2O→H2TiO3+4HCl(4)与氧反应：TiCl4+O2→TiO2+2Cl2(5)与硫化氢反应（500℃）：TiCl4+2H2S→TiS+HCl(6)四氯化钛是强烈的溶剂：它能与四氯化碳和四氯化硅均匀混合，能溶解有机物质。4、产品标准：四氯化钛产品有两种：（1）粗四氯化钛固液比﹤0.5%（2）精四氯化钛为透明无色液体杂质化学成份FeCl3SiCl4V含量不大于%0.0020.010.00075、用途（1）制取海绵钛的原料。（2）改善铝合金的晶粒结构。（3）做为溶剂。（4）颜料、涂料工业制取钛白粉。（5）陶瓷工业、二氧化钛宝石的原料。（6）作为生产聚丙烯的催化剂。（7）皮革工业的鞣革剂。（8）烟幕和飞机放烟用。（9）制取钛酸钡及各种钛酸盐等产品。二、原料说明1、氯分子式Cl2，分子量71.06。物理性质：氯气是黄绿色的气体，具有刺激性的嗅味和剧毒。（1）密度：标准状况下3.214分斤/米3，液氯1.4257克/厘米3(2)沸点:大气压下—33.9℃(3)熔点:大气压下—100.5℃(4)临界常数：tc=144℃PC=76.1大气fc=0.573公斤/升(5)气化热4.878仟卡/克分子(-34℃)(6)熔化热1.531仟卡/克分子(7)比热气体CP=0.115仟卡/克.度(15℃)CV=0.085仟卡/克.度液体CP=0.2262仟卡/克.度(--80～+30℃)固体CP=0.19仟卡/克.度(--113℃)(8)导热系数气体6.7×10-3仟卡/米.小时.℃液体0.0115～0.0144仟卡/米.小时.℃(9)在水中溶解度温度℃1020溶解度%0.990.72(10)溶解热：5.28仟卡/克分子.(11)粘度0℃时气体0.0123厘泊，液体0.385厘泊。化学性质:氯气很活泼，为强氧化剂。（1）与金属反应：2Fe+3Cl2=2FeCl3（2）与氨反应：12NH3+6Cl2=9NH4Cl+NCl3+N2（3）与碱反应：2NaOH+Cl2=NaClO+NaCl+H2O（4）与氢反应：Cl2+H2=2HCl与机化合物反应：CH4+Cl2=CH3Cl+HCl高温下甲烷与氯能发生剧烈反应CH4+2Cl2=C+4HCl（5）与金属氧化物反应：2FeO+2Cl2=2FeCl2+O2液氯规格（HG1-31-64）：氯Cl2（体积%）≧99.5，水份≦0.062、高钛渣：是以钛铁矿（FeO·Fe2O3·TiO2）为原料，加入还原剂（碳）在电孤炉中高温还原而得高钛渣，与此同时产生铁。高钛渣的主要成分：TiO2Ti2O3TiOTiNTiC除此外，还有其它金属及其氧化物：FeFeOMgOCaOMnO2SiO2Al2O3V2O5等。高钛渣通常为黑色（带有紫兰色光泽）的固体物质，比重为3.6—3.8。高钛渣不溶于水，溶于浓硫酸、氢氟酸。能被焦硫酸钾（K2S2O7）熔融。高钛渣的标准。根据1978年10月治金部召开的秦皇皇岛会议规定。品级二氧化钛%∑Fe%CaO+MgO%1≥94＜3＜1.52≥92＜4＜22、石油焦。是炼油过程的产物，主要成份是碳。石油焦外观是一种黑色、多孔的固体物质，它是良好的还原剂。在四氯化钛生产过程中，国产3#焦和煅烧焦都可以用，以015焦较好。三、生产原理1、沸腾氯化。高钛渣和石油焦按照一定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。高钛渣的所有成分在800--900℃下与氯气反应，生成氯化物、二氧化碳和一氧化碳。反应式：⑴、TiO2+2Cl2+C=TiCl4+CO2TiO2+2Cl2+2C=TiCl4+CO⑵、1/2Ti2O3+3/4C+2Cl2=TiCl4+3/4CO21/2Ti2O3+3/2C+2Cl2=TiCl4+3/2CO⑶、TiO+1/2C+2Cl2=TiCl4+1/2CO2TiO+C+2Cl2=TiCl4+CO⑷、TiN+2Cl2=TiCl4+1/2N2⑸、TiC+2Cl2=TiCl4+C⑹、FeO+1/2C+3/2Cl2=FeCl3+1/2CO2FeO+C+3/2Cl2=FeCl3+CO⑺、MnO+1/2C+Cl2=MnCl2+COMnO+C+Cl2=MnCl2+CO⑻、1/2Al2O3+3/4C+Cl2=AlCl3+3/4CO21/2Al2O3+3/2C+3/2Cl2=AlCl3+CO⑼、MgO+1/2C+Cl2=MgCl2+1/2CO2MgO+C+Cl2=MgCl2+CO⑽、CaO+1/2C+Cl2=CaCl2+1/2CO2CaO+C+Cl2=CaCl2+CO⑾、SiO2+C+2Cl2=SiCl4=CO2SiO2+2C+2Cl2=SiCl4+2CO⑿、1/2V2O5+2C+3/2Cl2=VOCl3+2CO21/2V2O5+4C+3/2Cl2=VOCl3+CO以上反应生成的四氯化钛与其它金属氯化物利用它们之间的沸点和溶点的差别进行分离即得到四氯化钛产品。2、精制。是将氯化提到的粗四氯化钛除去杂质进一步提纯的过程。（1）粗四氯化钛中溶解气体杂质：O2、N2、CO、CO2、Cl2、HCl等，除去这类气体将其加热解吸，以达到目的。（2）四氯化钛中的FeCl3、AlCl3、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的目的。（3）除去VOCl3是采用铜化学吸附的原理。使VOCl3蒸气通过铜屑塔，则VOCl3被铜吸附生成一种不易挥发的络合物Cu(VO3)CuCl或CuVOCl3。3、影响生产的主要因素（1）原料质量：我们希望高钛渣中TiO2的含量越高越好。如果高钛渣含铁高会产生大量三氯化铁，沸腾炉的出中管边和收尘器容易堵塞。如果钙、镁、锰偏高，会生成氯化钙、氯化镁、氯化锰，这些物质沸点高不易挥发，而熔点较低，这类物质富集到一定量时，沸腾床就会发生结块现象。名称氯化钙氯化镁氯化锰熔点℃731714650沸点℃190014181190石油焦要求灰份越低越好，炉内渣子越少。挥发物高的石油焦会生成盐酸气（HCl），影响（使）氯气的利用率偏低。（2）配料比：高钛渣、石油焦、氯气三种原料的配比要恰当。当高钛渣过量时，造成浪费，氯气过量时污染空气。（3）反应温度：特别是沸腾炉的底部温度偏低时，会造成沸腾结块，排渣困难。（4）粗四氯化钛中悬浮物太多，精制易堵管或易断电炉丝。四、生产工艺流程1、原料粉碎（见附图一）将石油焦用颚式破碎机（1）破碎至小于30mm与高钛渣按照一定比例混合均匀送至皮带机（5）将物料送到竖井加料机（6），加料机（6）把物料送入竖井粉碎机（7）内进行破碎。鼓风机（8）将风鼓入竖井粉碎机（7）进行风选。细颗粒的物料被风送至旋风分离器（9）进行气固分离，固体混合料进入料仓（10），再经过螺旋输送机（11）干燥，送至氯化炉加料机。分离以后的气体一部分进入布袋散失掉，另一部分回到鼓风机。在配料中产生的粉尘用引风机（12）吸入水膜除尘器（13）内进行处理。2、液氯挥发（见图二）将液氯挥发罐内备好水，用蒸汽加热至60--70℃。用电葫芦（1）把液氯钢瓶（2）吊到液氯平台上，连接好钢瓶与挥发器之间的紫铜管，将液氯压入挥发器（3），使之变成气体氯，经过缓冲罐（4）和执行机构控制送到氯化炉内。3、氯化（见图三）由粉碎工艺送来的物料，经过氯化炉加料机（13）加入氯化炉（14），与由液氯挥发器送来的氯气反应生成四氯化钛TiCl4、CO2、CO、FeCl3、HCl、MnCl2等，经过收尘器（15）、（16）使大部份粉尘和一些氯化物沉积，冷凝下来，用双搅龙输渣机（17）输送到水解槽（18）进行水解，然后由耐酸泵（4）将水解物送至碱渣堆中和排掉。气体四氯化钛、二氧化碳、一氧化碳等进入淋洗塔（19），由循环泵（22）送出的液体四氯化钛经过蛇管冷却器（20）冷却以后也进入淋洗塔（19）与气体四氯化钛相接触，使气体四氯化钛冷凝变成液体四氯化钛流入循环槽（21）然后溢流至计量罐（24）计量以后放入地下槽（27），由液下泵（26）送到高位槽（25）再压过滤器（28），清净的四氯化钛流入清液槽（31）用液下泵输送至大贮罐（33），供精制工序使用或灌入槽车。过滤器（28）产之泥浆放入双搅龙干燥器（30）内，采用电感加热进行干燥，得到的液体四氯化钛经过分离罐（29）流入地下槽（27），未被冷凝下的气体四氯化钛，被喷射泵（44）抽入淋洗塔（19）进一步冷凝。经过淋洗塔以后，绝大部份四氯化钛冷凝下来，未被冷凝的CO2、CO、HCl和少量TiCl4等经分离器（23），进入尾气吸收塔（40），与由耐酸泵（4）送来的水进行喷雾吸收，流回酸循环槽（39）往复循环制得20%的盐酸。吸收过程放出热量使循环液温度升高，为了降温装有一台石墨热交换器（38），用水冷却使酸液降温。20%盐酸用耐酸泵（4）经盐酸过滤器（37）打入盐酸贮罐（36）中供氯化钡粗渣浸取回收碳酸钡使用。未被吸收的气体经尾气分离器（41）用引风机（42）抽出从（43）排入大气。氯化炉排渣操作放出来的酸气和炉渣一起由引风机（2）抽入旋风分离器（12）进行气固分离，渣子落到沉渣槽（11），用水洗涤脱去氯化镁、氯化钙、氯化锰和氯化铁等，由搅龙输送机（10）把渣子搅出来干燥以回返回氯化炉继续使用。酸气经过两台串联吸收塔（7）（6）第一塔用水吸收，第二塔用二氯化钡。铁循环轴（5）中氯化铁循环吸收，废气经分离器（3）用引风机（2）排入大气。从螺旋输出机（10）