四氯化钛工艺规程.docx

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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:

TiCl分子量:

189.7124

2、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1.77841.76091.74461.72771.69371.58973米

（4）蒸气压力logP=7.64433-1947.6/T（mmHg柱）（5）临界温度358?

（6）比热液体C=35.7卡/克分子?

度气体P

-35-2C=24.87+1.09×10-2.08×10T（7）在不同温度下的粘度（液体）P

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

0（13）平均体膨胀系数0.001086（0--100?

）（14）熵四氯化钛（固）S=34.4卡/克分子.度四氯化钛（液）29800S=60.4卡/克分子.度四氯化钛（气）S=84.4卡/克分子.度298298

（15）生成热TiCl（气）?

H=-182.4仟卡/克分子TiCl（液）?

H=-192.3仟卡/克分子TiCl（固）?

429842984

0H=-198.5仟卡/克分子（0K）

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

TiCl+2Na=TiCl+2NaClTiCl+2Na=Ti+4NaCl424

TiCl+2Mg=Ti+2MgCl42

（2）与氢进行反应生成钛的低价氯化物2TiCl+H=TiCl+2HCl（800?

）423

（3）与水反应，四氯化钛与水反应很剧烈，并放出热量。

TiCl+HO?

TiCl（OH）?

4HO+HCl?

TiCl（OH）?

3HO+HCl?

TiCl（OH）?

2HO+HCl?

Ti（OH）+HCl4232222324

在高温下反应过程很快就进行到底，生成偏钛酸:

TiCl+3HO?

HTiO+4HCl4223

（4）与氧反应:

TiCl+O?

TiO+2Cl4222

（5）与硫化氢反应（500?

）:

TiCl+2HS?

TiS+HCl42

（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FeClSiClV34

含量不大于%0.0020.010.0007

5、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Cl，分子量71.06。

2

物理性质:

氯气是黄绿色的气体，具有刺激性的嗅味和剧毒。

33

（1）密度:

标准状况下3.214分斤/米，液氯1.4257克/厘米

（2）沸点:

大气压下—33.9?

（3）熔点:

大气压下—100.5?

（4）临界常数:

t=144?

P=76.1大气f=0.573公斤/升cCc

（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C=0.115仟卡/克.度（15?

）C=0.085仟卡/克.度PV

液体C=0.2262仟卡/克.度（--80,+30?

）P

固体C=0.19仟卡/克.度（--113?

）P

-3（8）导热系数气体6.7×10仟卡/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+3Cl=2FeCl23

（2）与氨反应:

12NH+6Cl=9NHCl+NCl+N32432

（3）与碱反应:

2NaOH+Cl=NaClO+NaCl+HO22

（4）与氢反应:

Cl+H=2HCl22

与机化合物反应:

CH+Cl=CHCl+HCl423

高温下甲烷与氯能发生剧烈反应CH+2Cl=C+4HCl42

（5）与金属氧化物反应:

2FeO+2Cl=2FeCl+O222

液氯规格（HG1-31-64）:

氯Cl（体积%）?

99.5，水份?

0.062

2、高钛渣:

是以钛铁矿（FeO?

FeO?

TiO）为原料，加入还原剂（碳）在电孤炉中高温还原而得高钛渣，232

与此同时产生铁。

高钛渣的主要成分:

TiOTiOTiOTiNTiC除此外，还有其它金属及其氧化物:

FeFeOMgO223

CaOMnOSiOAlOVO等。

222325

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（KSO）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。

227

品级二氧化钛%?

Fe%CaO+MgO%1?

94,3,1.52?

92,4,2

2、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:

?

、TiO+2Cl+C=TiCl+COTiO+2Cl+2C=TiCl+CO2242224

?

、1/2TiO+3/4C+2Cl=TiCl+3/4CO1/2TiO+3/2C+2Cl=TiCl+3/2CO232422324

?

、TiO+1/2C+2Cl=TiCl+1/2COTiO+C+2Cl=TiCl+CO24224

?

、TiN+2Cl=TiCl+1/2N242

?

、TiC+2Cl=TiCl+C24

?

、FeO+1/2C+3/2Cl=FeCl+1/2COFeO+C+3/2Cl=FeCl+CO23223

?

、MnO+1/2C+Cl=MnCl+COMnO+C+Cl=MnCl+CO2222

?

、1/2AlO+3/4C+Cl=AlCl+3/4CO1/2AlO+3/2C+3/2Cl=AlCl+CO232322323

?

、MgO+1/2C+Cl=MgCl+1/2COMgO+C+Cl=MgCl+CO22222

?

、CaO+1/2C+Cl=CaCl+1/2COCaO+C+Cl=CaCl+CO22222

?

、SiO+C+2Cl=SiCl=COSiO+2C+2Cl=SiCl+2CO2242224

?

、1/2VO+2C+3/2Cl=VOCl+2CO1/2VO+4C+3/2Cl=VOCl+CO252322523

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:

O、N、CO、CO、Cl、HCl等，除去这类气体将其加热解吸，2222

以达到目的。

（2）四氯化钛中的FeCl、AlCl、SiCl、等利用它们沸点的差别。

用精馏的方法使之部分气化，部334

分冷凝以达到分离的目的。

（3）除去VOCl是采用铜化学吸附的原理。

使VOCl蒸气通过铜屑塔，则VOCl被铜吸附生成一种333

不易挥发的络合物Cu（VO）CuCl或CuVOCl。

33

3、影响生产的主要因素

（1）原料质量:

我们希望高钛渣中TiO的含量越高越好。

如果高钛渣含铁高会产生大量三氯化铁，2

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TiCl、CO、CO、FeCl、HCl、MnCl等，经过收尘器（15）、（16）使大4232

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CO、CO、HCl和少量TiCl等经分离器（23），进入尾气吸收塔（40），与由耐酸泵24

（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）来的四氯化钛泥浆用小车间断地推入冲洗棚子（9），加水水解，水解后之盐酸气进入吸收塔吸收，水解后废酸水再流入酸水罐（8）经耐酸泵（4）排入渣堆。

4、精制（见图四）由氯化送来的粗四氯化钛进入贮罐

（1），然后放入泵槽（3）内，用液下泵

（2）打入高位槽（4），四氯化钛由高位槽流入浮阀塔冷凝器（5）进行热交换，液体四氯化钛流经内套管被预热后进入浮阀塔（6）的第十八块塔板上，沿塔板间底部溢流与由浮阀塔釜（7）蒸发出的气体四氯化钛相遇，进行热量和质量传递，四氯化硅（SiCl4）等低沸物，逐渐蒸发进入冷凝器（5）冷凝以后回流至塔顶部。

四氯化硅和一些不凝性气体经呼吸罐（12）沿呼吸管排出去，除去四氯化硅等的较纯四氯化钛由浮阀塔底部流入铜屑塔釜（8）被电炉丝电热蒸发。

四氯化钛蒸气进入铜屑塔（9）。

三氯氧钒被铜吸附，四氯化钛蒸气进入铜屑塔冷凝器（10），冷凝以后得到精四氯化钛流入精四氯化钛贮罐（11），然后送至还原或灌入槽车。

浮阀塔釜（7）和铜屑塔釜（8）在加热蒸发时，残存一部分高沸点的三氯化铁、三氯化铝等，定期排放至泥浆槽（13）内，与氯化工序联系定期过滤。

为了防止空气中潮气进入精制系统，凡是各设备与大气连通的地方都经过呼吸罐（12）。

呼吸罐内装有无水氯化钙，可以脱去大气中的水份。

无水氯化钙应该更换。

五、岗位操作

?

粉碎

1、开车前的准备工作

（1）对颚式破碎机、皮带机、竖井加料机、竖井粉碎机、鼓风机、旋风分离器、贮料仓和除尘设施进

行检查。

（2）将石油焦用颚式破碎机破至30mm以下。

（3）备好高钛渣。

（4）备好所使用的工具和生产记录纸。

2、开车及正常操作

（1）分锅锅拌料:

每锅高钛渣300公斤，按照配比加入石油焦并且混合均匀。

（2）开动皮带机将高钛渣和石油焦输送至竖井加料机的料斗内。

（3）开动鼓风机、竖井粉碎机、竖井加料机，调节竖井加料机的指数，使加料速度达到规定的指标。

3、停车操作

（1）停皮带机

（2）停竖井加料机

（3）待竖井粉碎机电流降低后停竖井粉碎机和鼓风机。

（4）停排尘风机

4、操作控制点

（1）石油焦经过颚式破碎机破至30mm以下。

（2）竖井粉碎机的电流最大不超过50A。

（3）配料比:

高钛渣:

石油焦=100:

27—30

（4）混合料粒度80目以上。

5、不正常现象和故障处理

序号异常现象原因处理方法

1、加料量过多1、减少加料量

2、风器堵塞2、清理疏通

1竖井电机电流高3、头太小3、更换鎯头

4、鼓风机掉闸4、检查修理

5、料潮湿5、凉干

打开加料机手孔或抽

2加料机断屑子料内有硬固物体

出搅龙取出固体物。

?

氯化

1、开车前准备工作

（1）用碳板将氯化炉烤至900--1000?

。

（2）疏通筛板孔眼，备好所需的垫。

（3）氯气流量计、温度计和氯气执行机构的检查。

（4）氯化炉加料机的试车和测速。

（5）沸腾压差计及各部压力计和安装与检查。

（6）准备所使用的工具和生产记录纸。

（7）备好粗颗粒（,3mm石油焦20公斤。

倒入加料机斗内。

2、开车及正常操作

（1）通知冷冻站送冷冻液。

（2）清除炉内的碳火。

（3）开尾气引风机。

（4）装好筛板，接通氯气:

停尾气引风机。

（5）将氯气伐门打开，调节氯气流量迅速达到规定值，测定筛板阴力，然后再把氯气阀门关闭。

（6）开动加料机将石油焦加入炉内，同时加入混合料。

（7）缓慢打开氯气阀门，调节流量由小到大（100公斤/小时、150公斤/小时、200公斤/小时、„„）

逐渐达到规定值。

（8）开动四氯化钛循环泵淋洗四氯化钛。

（9）待沸腾压差350mmHSO柱时，按照工艺条件进入入正常运行。

24

（10）氯气流量由手控切换为自控操作:

?

开车

?

打开蝶伐支路的前后两个氯气截门。

?

调节器的“自动——手动”开关板向手坳位置。

用手动旋钮顺时缓缓转动，蝶伐随之打开，同

时关闭手动氯气调节伐调节流量达到给定位置。

（给定位置可细调）。

?

待流量稳定在给定值时，将“自动——手动”开关板向自动，即投入自动运行。

?

处理渣子

?

将“自动——手动”开关板向手动。

?

逆时针缓慢旋转手动旋钮，至流量降至需要流量时，即可进行收尘渣处理或排渣

?

排渣处理完毕，用手动旋钮将流量调节至给定值，当两个指针指向一起时，稳定下来将“自

动——手动”开关板向自动。

?

故障停车

?

当流量值不正常、波动很大时将“自动——手动”开关板向手动。

?

用手动钮逐渐将蝶伐关闭，同时开启手动调节伐进行人工调节。

3、停车操作

（1）停止加料

（2）停止通氯

（3）待系统压力下降后，用氯气将氯化系统吹净。

（与氯气岗位联系）

（4）通知冷冻站停冷冻液。

（5）停淋洗循环泵。

（6）关闭尾气大闸板伐。

（7）将所属伐门和泵用黄油封好，听候处理。

4、操作控制点

（1）氯气流量400—500公斤/小时。

（2）加料速度按高钛渣计200—260公斤/小时。

（3）沸腾压差?

P=380—580mmH2SO4柱。

（4）氯化反应温度800--900?

。

（5）1#收尘器温度,380?

，2#收尘器温度150--240?

（6）外排炉渣含钛为3—7%。

（7）1#淋洗塔温度30--50?

。

2#淋洗塔温度0--4?

（8）系统压力10—60毫米水柱。

（9）尾气含游离氯,1%。

（10）系统管道每八小时处理一次，氯化炉每4—8小时排一次渣打。

6、不正常现象和故障处理

序号异常现象原因处理方式

1沸腾压差高1、沸腾层料高1、排渣

2、有死层2、扒渣

3、进料量过大3、减少进料量

4、筛板孔堵塞4、拆下来疏通

2尾气含氯量高1、通氯量过大1、减少通氯

2、物料不反应2、检查原料

3、单一物料过剩3、检查配料比

4、温度太低4、增加进料和通气

5、沸腾层结块5、扒渣

3系统压力高1、气体管道堵塞1、检查疏通

2、尾气吸收塔液封2、检查消除

4收尘器温度高1、气体流量大1、适当调节

2、气体含氯量高2、参巧2处理

5加料机丢转1、物料潮湿1、加强干燥

2、螺旋叶腐蚀2、检查更换

3、料层太高3、大量排渣

4、皮带松动4、紧固

6淋洗温度高1、冷冻液管堵塞1、检查清理

2、淋洗液泥多包管2、更换清淋洗液

7循环泵平衡管堵淋洗液泥多更换淋洗液?

过滤

1、开车前的准备工作

（1）准好干燥的沉渣桶、网筐、卡环、胶垫和小车等

（2）检查地槽、液下泵、过滤清液槽、双搅龙、过滤器。

要求干燥、好用。

（3）检查所属管道、伐门保证畅通灵活好用。

（4）装好清液槽、地槽的浮标，并达到灵敏好用。

（5）检查双搅龙电感，用试电笔检查有无漏电。

2、开车及正常操作

（1）开动双搅龙电动机和电感，并且把双搅龙加热至150?

（2）打开喷射泵的真空伐门，调节系统真空度5—20mmHg柱。

（3）开启地泵的出口伐门和过滤器的进出伐门，以及双搅龙的回流伐门。

（4）关闭过滤器的回流伐门。

（5）缓慢打开计量罐的出口伐门，把混浊的四氯化钛放入地槽，同时开动液下泵奖四氯化钛打至高位

槽。

观察过滤器出口的视是淡黄色的透明液体四氯化钛时表明正常;如果发现是混浊液体时，

表明过滤器漏了，应该立即停下来更换滤布或者倒用另一个过滤器。

（6）过滤完毕，将过滤器的回流伐打开进行反洗十分钟。

（7）关闭双搅龙的回流伐。

（8）打开过滤器底部大窑伐，把滤泥放入双搅龙进行干燥。

（9）打开干燥系统两个收集罐的伐门，将回收的四氯化钛放入地槽。

（10）双搅龙干泥桶每班更换二次，干泥送至清理房进行处理，防止环境污染。

（冲渣时通知尾气岗位

开引风机）

（11）开动清液泵将过滤的清四氯化钛打入四氯化钛贮槽。

3、停车操作

（1）关闭计量罐的伐门。

（2）地槽内的四氯化钛打完以后，停液下泵。

关闭过滤器进出口伐门。

（3）

（4）等双搅龙内无液体四氯化钛时，停电感加热。

待干泥搅出以后，停双搅龙电机。

（5）

（6）关闭喷射泵真空伐门。

（7）各处伐门杆用黄油密封。

4、操作控制点

（8）过滤以后的液体四氯化钛固液比,0.5%。

（9）泥浆干燥温度150--200?

交班时不超过150?

。

（10）真空度5—20mmHg柱。

（11）混的四氯化钛量100公分以上过滤两次，100公分以下过滤一次。

5、不正常现象和事故处理

序号异常现象原因处理方法1过滤四氯化钛混浊1、滤布损坏1、更换滤布

2、筒体破裂2、焊补2干渣带液体四氯化钛1、通气管堵塞1、检查疏通

2、抽气管堵塞2、检查清理

3、收集罐渣封3、处理更换

4、过滤器大伐漏4、停车检查3、过滤速度太慢滤布堵塞更换滤布?

液氯挥发

1、开车前的准备要作

（1）安装压力表，对所属管路和设备充氮气试压6公斤/cm2检漏。

（2）电葫芦负重试车检查。

（3）电接点压力计，热电偶和讯号的检查。

（4）备好试剂氨水、所使用的工具和生产记录表报。

2、开车及正常操作

（1）将液氯钢瓶摆在输氯台上，连接好紫铜管。

（2）挥发器内加水，开蒸汽伐门加热至要求的温度。

（3）关闭缓冲罐的排密伐。

（4）将氯气管道的伐门、液氯管的伐门打开。

（5）与氯化岗位取得联系后，缓慢打开液氯钢瓶的伐门，观察压力表并调节伐门使氯气压力达到规定的指

标。

3、停车操作

与氯化岗位联系，关闭液氯钢瓶伐门卸下铜管。

（1）

（2）将液氯钢瓶吊下输氯台。

（3）接好氮气瓶。

（4）待缓冲罐压力降至微正压时，通氮气，把系统中残余氯气吹净。

（5）卸下氮气瓶，对所属氯气伐门封存闭。

4、操作控制点

（1）