TiCl4气相氧化工艺流程乘钒钛文化之风创钒钛经济之业.docVIP

TiCl4气相氧化工艺流程---乘钒钛文化之风 创钒钛经济之业 原创 邹建新 李亮 侯盛东 教授等 四氯化钛气相氧化工艺流程 1.氧化工艺流程描述 四氯化钛气相氧化工艺流程如图4.7.2所示。 氧化工序工艺简单，流程短，但技术难度很大。从氯化精制车间来的精TiCl4气体需经预热，再送入AlCl3发生器，共同混合后，一起送至氧化炉，与此同时，氧气经过预热后，同时送入氧化炉，此外，该过程中还同时加入成核剂，通过甲苯或CO气体等燃烧供给反应热，在氧化炉内发生剧烈的、快速的、瞬间的气-气高温氧化反应，生成固体TiO2颗粒和气体Cl2，TiO2颗粒需采取干法或湿法脱氯，湿法脱氯方法是在加水制浆后，于打浆槽中完成，干法脱氯方法是在流化床中完成，最终获得TiO2粉料或浆料，即可送至后处理工序。 在核心设备氧化反应器内，可用关键参数温度进一步描述反应过程。经蒸发预热的精制四氯化钛、经预热的氧气以及反应所必需的成核剂、晶型转化促进剂等反应物以各种方式加入氧化反应器。氧化反应引发温度在800℃以上，主反应一般在1300-1800℃进行。从反应器出来的气流（夹带着反应生成的二氧化钛颗粒）用低温的循环氯气骤冷到700℃以下，再经沿程管路冷却到200℃，逐级用旋风分离器和布袋收集器将二氧化钛从氯气中分离出来，二氧化钛经脱氯处理后送后处理工序。 2．工艺技术要点 （1）反应温度 此工段是将TiCl4与空气或氧气进行氧化反应，生成纯的TiO2和氯气。氧化温度低于600℃时，其反应速度微乎其微；超过此反应温度反应迅速增加，最后反应温度范围在1300~1800℃。氧化反应对产品的细度及质量是控制的关键。 氯气与四氯化钛在所使用的氧化温度条件下腐蚀性极强。通常的反应器采用不锈钢衬耐火材料做成。氧化反应热不能维持足够的反应温度，必须提供辅助热量，通常的做法有：①TiCl4和氧气/空气与少量蒸汽混合，分别预热到所需的温度，并分别进入反应器；②通过燃烧CO成CO2提供辅助热；③氧气通过电火花加热。 图4.7.2 四氯化钛气相氧化工艺流程 （2）晶种 在氧化时，为增加TiO2的产率，通常加晶种以促使TiO2的生成，AlCl3是一个常见的辅助材料被加到TiCl4进料中，氧化时以固体颗粒的形式生成Al2O3以提供所需的晶种，也可在氧化时的空气或氧气中喷入液滴，作为晶种以促使TiO2颗粒的生成。 为增加TiO2的收率，需在能形成TiO2粒子的地方周围加固体晶核。为此，有时将氯化铝（AlCl3）加到TiCl4的进料装置中。氯化铝氧化成氧化铝（Al2O3）,以细粒形式固化，提供了所需的晶核剂。输入的空气/氧气气流中所带的少量蒸汽在快速冷却阶段形成水滴，这也可起到晶核的作用促进TiO2粒子的形成。 （3）结疤 氧化易造成TiO2结痂于反应器器壁、气体进口喷嘴及其它一些表面上，因此，必须进行防御。在氧化工艺是十分难办的。生成的TiO2迅速稳定的黏附在氧化反应器壁上、进口喷嘴外壁上，并不完全被气体带走。 在反应温度下，氯气和四氯化钛都有极强的腐蚀性。所以氧化器常用不锈钢制成并衬有耐火材料。 一些工厂采用连续的氮气保护其反应器气体进口部分、保护其冷却以防止TiO2结疤沉淀。也有用砂和砂砾防结疤的方法。氧化炉结疤的困难尤其是在小装置上最难克服。锦州铁合金厂年1.5万吨氯化法钛白装置是目前全球最小的生产装置；经过该厂多年的努力，已基本克服氧化炉结疤之困难，由原来几天运行周期提高到现在的连续运行。其除疤措施是氧化炉气膜保护和加盐除疤。 （4）脱氯 在将反应物料迅速冷却之后，钛白粉与气体采用旋风、布袋等过滤进行分离。排出气体循环回氯化工段再用。 从滤器中收集的TiO2含用大量的吸附氯，需通过加热等方法移去，也可采用蒸汽处理，氯被洗出并转化为盐酸，再进一步处理是用含0.1%硼酸的蒸汽除掉微量的氯和盐酸。 （5）粒径 在将TiCl4氧化成适于钛白应用的TiO2产品时，对其粒度控制非常严密，这是新建厂需解决的技术诀窍。 参考文献：《钒钛产品生产工艺与设备》，北京：化工出版社，作者：邹建新等，2014.01 （钒钛资源综合利用四川省重点实验室【攀枝花学院】，cnzoujx@） 氧气 预热器 氯化炉 甲苯燃烧器 冷却导管 成核剂 甲苯、N2、O2 AlCl3发生器 预热器 精TCl4 铝粉 氯气 TiCl4+ AlCl3 收料装置 尾气 送氯化工序 循环使用 氧化半成品（S） 制 浆 水 脱 氯 泵 TiO2浆料 送后处理工序 脱氯剂 尾气 净化系统 清液 出售