四氯化鈦生產(chǎn)中低沸點(diǎn)物的回收利用方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及四氯化鈦生產(chǎn)中低沸點(diǎn)物的回收利用方法，屬于四氯化鈦生產(chǎn)領(lǐng)域。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種成本低、能耗少的將四氯化鈦生產(chǎn)中低沸點(diǎn)物回收利用的方法。本發(fā)明方法包括以下步驟：a、反應(yīng)：以低沸點(diǎn)物和泥漿混合形成混合物或低沸點(diǎn)物為原料與TiO2反應(yīng)，反應(yīng)方程式為：TiO2+SiCl4=TiCl4+SiO2，在反應(yīng)過程中溫度不低于650℃，壓力不高于500Pa；b、回收：回收上述步驟中生成的TiCl4，排出生成的SiO2。本發(fā)明方法不僅避免對低沸點(diǎn)物和泥漿進(jìn)行中和處理，污染小，而且本發(fā)明方法設(shè)備少、SiCl4利用率高、TiCl4產(chǎn)量高、具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
【專利說明】四氯化鈦生產(chǎn)中低沸點(diǎn)物的回收利用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及四氯化鈦生產(chǎn)中低沸點(diǎn)物的回收利用方法，屬于四氯化鈦生產(chǎn)領(lǐng)域?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]四氯化鈦生產(chǎn)工藝中，主要包括兩個(gè)生產(chǎn)工序:氯化工序和精制工序。首先在氯化工序中，高位料倉的富鈦渣與石油焦按一定配料比加入到輸送機(jī)，經(jīng)輸送機(jī)連續(xù)加入氯化爐內(nèi)，并通入氯氣，在高溫下反應(yīng)生成TiCl4，同時(shí)在系統(tǒng)負(fù)壓的作用下被帶出氯化爐。從氯化爐帶出的氣體除 TiCl4 外，還主要含有 SiCl4' AlCl3' FeCl3' MgCl2' CaCl2' HC1、CO、CO2 以及部分MnCl2、FeCl2和部分固體顆粒。當(dāng)它們進(jìn)入收塵器，由于降速降溫作用，其中A1C13、FeCl3、FeCl2等高沸點(diǎn)氯化物以及被氣流帶出的固體顆粒的大部分被冷凝沉積下來,形成塵渣。通過收塵器出來的混合氣體進(jìn)入四氯化鈦淋洗系統(tǒng)，冷卻淋洗得到的四氯化鈦含有很多雜質(zhì)，經(jīng)過沉降、過濾后，得淡黃色或紅棕色的粗TiCl4,同時(shí)產(chǎn)生大量的泥漿。從淋洗系統(tǒng)出來的氣體最后進(jìn)入尾氣處理系統(tǒng)，經(jīng)水洗和兩級石灰乳或NaOH溶液中和處理，再通過煙?排入大氣。對于精制工序階段，將氯化工序生產(chǎn)的粗四氯化鈦采用預(yù)蒸餾方法去除FeCl3> A1C13、VOCl2等高沸點(diǎn)雜質(zhì)，采用低價(jià)鈦置換法去除與TiCl4沸點(diǎn)相近的VOCl3,隨后用一級精餾方法去除SiCl4等低沸點(diǎn)物雜質(zhì)，其中二級精餾進(jìn)一步除高沸點(diǎn)物雜質(zhì)，以生產(chǎn)精TiCl4。經(jīng)過一級精餾后，一級精餾過程產(chǎn)生的低沸點(diǎn)物中含有31(:14和TiCl4，但11(:14含量居多，31(:14含量僅為20%左右；經(jīng)附加精餾回收低沸點(diǎn)物中TiCl4，此時(shí)低沸點(diǎn)物中SiCl4的含量高至60%，最后產(chǎn)生的低沸點(diǎn)物利用石灰乳中和處理后外排。
[0003]在四氯化鈦生產(chǎn)工藝中，氯化工序產(chǎn)生的泥漿中含有40%左右的TiCl4，它遇水水解呈酸性，直接外排會造成環(huán)境污染。目前對泥漿的處理方式為:將泥漿返入氯化爐進(jìn)行回收，或者利用石灰乳中和處理后外排。這兩種處理`方式存在以下問題:將泥漿返回氯化爐內(nèi)回收，其中當(dāng)泥漿的固體物質(zhì)含量較高時(shí)，需利用產(chǎn)出的TiCl4進(jìn)行稀釋后才能返入氯化爐中，這樣會造成部分TiCl4反復(fù)淋洗，能耗大；而采用石灰乳中和處理，泥漿中含有重量比為40%左右的TiCl4，直接處理不僅造成TiCl4的浪費(fèi)，影響鈦收率，而且處理過程中需用大量石灰乳，成本高。然而，精制工序中兩級精餾產(chǎn)生的低沸點(diǎn)物中主要有SiCl4和TiCl4, SiCl4與TiCl4 一樣，遇水水解后呈酸性。目前，對低沸點(diǎn)物的處理方式也是采用石灰乳中和處理后外排，這樣也會導(dǎo)致低沸點(diǎn)物中TiCl4浪費(fèi)，鈦收率低；此外，大量的石灰乳使用，費(fèi)用高；同時(shí)，在處理過程中，形成的酸霧，會腐蝕現(xiàn)場設(shè)備和影響工作人員的健康。
[0004]基于上述處理泥漿和低沸點(diǎn)物方法的缺陷，本發(fā)明將提供一種將低沸點(diǎn)物綜合回收利用的方案，以提高四氯化鈦的產(chǎn)量和降低生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種成本低、能耗少的方法將四氯化鈦生產(chǎn)工藝中低沸點(diǎn)回收利用，其包括以下步驟:
[0006]a、反應(yīng):以低沸點(diǎn)物和泥漿混合形成混合物或低沸點(diǎn)物為原料與TiO2反應(yīng)，反應(yīng)方程式為:Ti02+SiCl4=TiCl4+Si02，在反應(yīng)過程中溫度不低于650°C，壓力不高于500Pa ；
[0007]b、回收:回收上述步驟中生成的TiCl4，排出生成的SiO2 ；
[0008]其中，a步驟中泥漿為四氯化鈦生產(chǎn)中氯化工序沉降產(chǎn)生的物質(zhì)，低沸點(diǎn)物為四氯化鈦生產(chǎn)中精制工序中產(chǎn)生的物質(zhì)。
[0009]本發(fā)明的關(guān)鍵在于將四氯化鈦生產(chǎn)中低沸點(diǎn)物回收利用，或者將泥漿和低沸點(diǎn)物一起回收利用，以提高鈦收率，增加四氯化鈦的產(chǎn)量。
[0010]進(jìn)一步地，泥漿中含有重量比為40%左右的TiCl4，低沸點(diǎn)物中主要含有SiCl4和TiCl40
[0011]進(jìn)一步地，回收利用的低沸點(diǎn)物和泥漿中SiCl4和TiCl4為液體。
[0012]其中，當(dāng)泥漿中固體物質(zhì)含量大于500g/L時(shí)，混合低沸點(diǎn)物與泥漿使混合物的固體物質(zhì)含量為300g/L~500g/L后，再與TiO2反應(yīng)；當(dāng)泥漿中固體物質(zhì)含量小于500g/L時(shí)，采用低沸點(diǎn)物與TiO2反應(yīng)。
[0013]進(jìn)一步地，當(dāng)泥衆(zhòng)中固體含量小于500g/L時(shí),泥衆(zhòng)直接返回氯化爐,通過氯化工序和精制工序過濾、提純以回收TiCl4。
[0014]其中，混合物與TiO2反應(yīng)時(shí)，混合物以流量0.5~1.8t/h加入與TiO2反應(yīng)。
[0015]進(jìn)一步地，混合物與TiO2反應(yīng)時(shí)，加入混合物的優(yōu)選流量范圍為0.5~1.0t/h。
[0016]其中，低沸點(diǎn) 物與TiO2反應(yīng)時(shí)，低沸點(diǎn)物以流量0.5~1.8t/h加入與TiO2反應(yīng)。
[0017]進(jìn)一步地,低沸點(diǎn)物與TiO2反應(yīng)時(shí),加入低沸點(diǎn)物的優(yōu)選流量范圍為0.5~1.0t/h0
[0018]其中，a步驟，采用噴槍和霧化噴頭聯(lián)合使用霧化原料(混合物或低沸點(diǎn)物)后，再與TiO2反應(yīng)。
[0019]其中，a步驟的反應(yīng)溫度優(yōu)選范圍為650~725°C。
[0020]其中，a步驟的反應(yīng)壓力優(yōu)選范圍為-50~300Pa。
[0021]其中，上述a步驟中混合物或低沸點(diǎn)物與TiO2在氯化爐頂反應(yīng)。
[0022]進(jìn)一步地，TiO2為氯化爐內(nèi)原反應(yīng)物，即高鈦渣。
[0023]本發(fā)明有益效果是:1、本發(fā)明提供的方法是將混合物或低沸點(diǎn)物中SiCl4與TiO2反應(yīng)，提高31(:14利用率和TiCl4產(chǎn)量；2、避免石灰乳與低沸點(diǎn)物、泥漿中和處理，降低TiCl4生產(chǎn)成本；3、回收泥漿和低沸點(diǎn)物中TiCl4，提高鈦收率；4、避免泥漿中TiCl4及低沸點(diǎn)物中SiCl4和TiCl4水解形成酸霧對設(shè)備的腐蝕，并降低對工作人員身體健康的影響；5、本發(fā)明技術(shù)方案，設(shè)備少，投資少，操作簡單，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益及社會效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明低沸點(diǎn)物回收利用方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面通過實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0026]四氯化鈦生產(chǎn)中低沸點(diǎn)物的回收利用方法，包括以下步驟:
[0027]a、反應(yīng):以低沸點(diǎn)物和泥漿混合后形成混合物或低沸點(diǎn)物為原料與TiO2反應(yīng)，反應(yīng)方程式為:Ti02+SiCl4=TiCl4+Si02，在反應(yīng)過程中溫度不低于650°C，壓力不高于500Pa ；[0028]b、回收:回收上述步驟中生成的TiCl4，排出生成的SiO2 ；
[0029]其中，a步驟中泥漿為四氯化鈦生產(chǎn)中氯化工序沉降產(chǎn)生的物質(zhì)，低沸點(diǎn)物為四氯化鈦生產(chǎn)中精制工序產(chǎn)生的物質(zhì)。
[0030]其中，上述b步驟中TiCl4隨原氯化爐內(nèi)生成的TiCl4，通過后續(xù)淋洗系統(tǒng)和精制工序以提純、回收。
[0031]其中，當(dāng)泥漿中固體物質(zhì)含量大于500g/L時(shí)，混合低沸點(diǎn)物與泥漿使混合物的固體物質(zhì)含量為300g/L~500g/L后，再與TiO2反應(yīng)；當(dāng)泥漿中固體物質(zhì)含量小于500g/L時(shí)，采用低沸點(diǎn)物與TiO2反應(yīng)。混合物中固體物質(zhì)主要為原氯化爐內(nèi)氯化反應(yīng)產(chǎn)生的高沸點(diǎn)物，如FeCl3、FeCl2、MnCl2以及未反應(yīng)的高鈦渣和石油焦。
[0032]其中，混合泥漿和低沸點(diǎn)物，采用常規(guī)機(jī)械攪拌使泥漿和低沸點(diǎn)物均勻混合即可。
[0033]其中，混合物與TiO2反應(yīng)時(shí)，混合物以流量0.5~1.8t/h加入與TiO2反應(yīng)。
[0034]優(yōu)選的，為了使SiCl4和TiO2反應(yīng)充分，并充分利用原氯化爐內(nèi)余溫，混合物以流量0.5~1.0t/h加入與TiO2反應(yīng)。
[0035]其中，當(dāng)泥漿的固體物質(zhì)含量大于500g/L時(shí)，將泥漿返回氯化爐對泵的損耗較大，故混合泥漿和低沸點(diǎn)物以降低其中的固體物質(zhì)含量；若混合物的固體物質(zhì)含量仍舊過高,如超過500g/L時(shí)，對泵或其他設(shè)備的損耗較大；當(dāng)混合物中固體物質(zhì)含量較小時(shí),混合物中SiCl4含量較高，SiCl4不會全部參與反應(yīng)，造成SiCl4富集，增加精制工序的負(fù)擔(dān)；故控制混合物的固體物質(zhì)含量范圍為300g/L~500g/L。
[0036]進(jìn)一步地，當(dāng)混合物的流量過大時(shí),反應(yīng)不完全,造成SiCl4富集,混合物可能會進(jìn)入氯化爐底部影響原爐內(nèi)氯化反應(yīng)；而混合物流量過小，則無法充分利用原氯化爐的余熱；故通過控制混合物的流量為0.5~1.8t/h。
``[0037]其中，低沸點(diǎn)物與TiO2反應(yīng)時(shí)，低沸點(diǎn)物以流量0.5~1.8t/h加入與TiO2反應(yīng)。
[0038]優(yōu)選的，為使a步驟中反應(yīng)充分，低沸點(diǎn)物以流量0.5~1.0t/h加入與TiO2反應(yīng)。
[0039]進(jìn)一步地,低沸點(diǎn)物的流量過大時(shí)，SiCl4無法全部反應(yīng),造成SiCl4富集低沸點(diǎn)物進(jìn)入氯化爐底部影響原爐內(nèi)氯化反應(yīng)；低沸點(diǎn)物流量過小，不能充分利用氯化爐的余熱；故通過控制低沸點(diǎn)物的流量為0.5~1.8t/h。
[0040]進(jìn)一步地,混合物或低沸點(diǎn)物按上述流量范圍與TiO2反應(yīng)，SiCl4含量較為充足，基本充分反應(yīng)，不會導(dǎo)致SiCl4再次富集。由于混合物或低沸點(diǎn)物中雜質(zhì)主要為FeCl3、FeCl2、高鈦渣、石油焦等，其含量較少且成分簡單，基本不與TiO2反應(yīng)，因此a步驟中不存在副反應(yīng)。其中，a步驟，為了充分利用氯化爐的余熱，使反應(yīng)充分，采用噴槍和霧化噴頭聯(lián)合使用霧化混合物或低沸點(diǎn)物后，再與TiO2反應(yīng)。
[0041]其中，由于原氯化爐內(nèi)氯化反應(yīng)的影響，氯化爐頂部溫度為650~850°C，壓力為-500~500Pa。通過控制混合物或低沸點(diǎn)物的流量和調(diào)整工廠實(shí)際操作參數(shù)使a步驟反應(yīng)溫度為650~725°C，反應(yīng)壓力為-50~300Pa，使a步驟反應(yīng)充分，SiCl4利用率高。
[0042]其中，a步驟中混合物或低沸點(diǎn)物與TiO2在氯化爐頂部進(jìn)行，故不影響原爐內(nèi)氯化反應(yīng)。
[0043]本發(fā)明涉及的設(shè)備是發(fā)明人按照實(shí)際操作出發(fā)，但本發(fā)明方案不局限于所限定的條件，凡是屬于上述范圍所作的改變和轉(zhuǎn)換，都應(yīng)屬于本發(fā)明。下面通過具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明方案。[0044]實(shí)施例:
[0045]以下，發(fā)明人分別做了混合物和低沸點(diǎn)物回收利用以生產(chǎn)TiCl4的實(shí)施例，其中涉及的條件參數(shù)和回收利用率如表1和表2中實(shí)施例所示；并且發(fā)明人以采用石灰乳中和處理泥漿和低沸點(diǎn)物方法生產(chǎn)TiCl4的對比例作比較。表1和表2中各實(shí)驗(yàn)組中生產(chǎn)四氯化鈦的原料含量相同，即氯化爐內(nèi)富鈦渣、石油焦和氯氣的含量相同。在實(shí)際操作時(shí)，壓力不易控制為具體的值，一般為較小的范圍。
[0046]在下表1和2中，SiCl4利用率是指與TiO2反應(yīng)的SiCl4和參與回收利用的混合物或低沸點(diǎn)物中SiCl4的比值；實(shí)施例中TiCl4產(chǎn)量為回收利用混合物或低沸點(diǎn)物方法生產(chǎn)的TiCl4和原氯化爐內(nèi)生產(chǎn)TiCl4的總量，而對比例中TiCl4產(chǎn)量即為采用以前生產(chǎn)TiCl4S法所得的產(chǎn)量，其中以每天生產(chǎn)多少噸表述TiCl4產(chǎn)量；實(shí)施例中處理成本是指回收利用混合物或低沸點(diǎn)物所涉及的設(shè)備、能耗的費(fèi)用，而對比例中處理成本為采用石灰乳中和處理TiCl4生產(chǎn)中所產(chǎn)生的泥漿和低沸點(diǎn)物的費(fèi)用，其中以處理每噸物質(zhì)的費(fèi)用計(jì)，同時(shí)費(fèi)用為平均費(fèi)用。
[0047]表1混合物不同處理?xiàng)l件生產(chǎn)TiCl4的比較
[0048]
【權(quán)利要求】
1.四氯化鈦生產(chǎn)中低沸點(diǎn)物的回收利用方法，包括以下步驟: a、反應(yīng):以低沸點(diǎn)物和泥漿混合形成混合物或低沸點(diǎn)物為原料與TiO2反應(yīng)，反應(yīng)方程式為:Ti02+SiCl4=TiCl4+Si02，在反應(yīng)過程中溫度不低于650°C，壓力不高于500Pa ； b、回收:回收上述步驟生成的TiCl4，排出生成的SiO2； 其中，a步驟中泥漿為四氯化鈦生產(chǎn)中氯化工序沉降產(chǎn)生的物質(zhì)，低沸點(diǎn)物為四氯化鈦生產(chǎn)中精制工序產(chǎn)生的物質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四氯化鈦生產(chǎn)中低沸點(diǎn)物的回收利用方法，其特征在于:所述a步驟，當(dāng)泥漿中固體物質(zhì)含量大于500g/L時(shí)，混合低沸點(diǎn)物與泥漿使混合物的固體物質(zhì)含量為300g/L~500g/L后，再與TiO2反應(yīng)；當(dāng)泥漿中固體物質(zhì)含量小于500g/L時(shí)，采用低沸點(diǎn)物與TiO2反應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四氯化鈦生產(chǎn)中低沸點(diǎn)物的回收利用方法，其特征在于:所述a步驟，混合物與TiO2反應(yīng)時(shí)，混合物以流量0.5~1.8t/h加入與TiO2反應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四氯化鈦生產(chǎn)中低沸點(diǎn)物的回收利用方法，其特征在于:所述a步驟，混合物與TiO2反應(yīng)時(shí)，混合物以流量0.5~1.0t/h加入與TiO2反應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四氯化鈦生產(chǎn)中低沸點(diǎn)物的回收利用方法，其特征在于:所述a步驟，低沸點(diǎn)物與TiO2反應(yīng)時(shí)，低沸點(diǎn)物以流量0.5~1.8t/h加入與TiO2反應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四氯化鈦生產(chǎn)中低沸點(diǎn)物的回收利用方法，其特征在于:所述a步驟，低沸點(diǎn)物與TiO2反應(yīng)時(shí)，低沸點(diǎn)物以流量0.5~1.0t/h加入與TiO2反應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~6任一項(xiàng)所述的四氯化鈦生產(chǎn)中低沸點(diǎn)物的回收利用方法，其特征在于:所述a步驟，原料采用 噴槍和霧化噴頭聯(lián)合使用霧化后，再與TiO2反應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四氯化鈦生產(chǎn)中低沸點(diǎn)物的回收利用方法，其特征在于:所述a步驟的反應(yīng)溫度為650~725°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四氯化鈦生產(chǎn)中低沸點(diǎn)物的回收利用方法，其特征在于:所述a步驟的反應(yīng)壓力為-50~300Pa。
10.根據(jù)權(quán)利要求1~9任 一項(xiàng)所述的四氯化鈦生產(chǎn)中低沸點(diǎn)物的回收利用方法，其特征在于:所述a步驟中混合物或低沸點(diǎn)物與TiO2反應(yīng)在氯化爐頂內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)。
【文檔編號】C01B33/12GK103613127SQ201310616239
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月27日
【發(fā)明者】陳?？? 張建安, 張靜, 石云英, 龍文衛(wèi), 陳映志 申請人:攀枝花鋼企欣宇化工有限公司