四氯化鈦生產中低沸點物的回收利用方法
【專利摘要】本發明涉及四氯化鈦生產中低沸點物的回收利用方法，屬于四氯化鈦生產領域。本發明所要解決的技術問題是提供一種成本低、能耗少的將四氯化鈦生產中低沸點物回收利用的方法。本發明方法包括以下步驟：a、反應：以低沸點物和泥漿混合形成混合物或低沸點物為原料與TiO2反應，反應方程式為：TiO2+SiCl4=TiCl4+SiO2，在反應過程中溫度不低于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。本發明方法不僅避免對低沸點物和泥漿進行中和處理，污染小，而且本發明方法設備少、SiCl4利用率高、TiCl4產量高、具有明顯的經濟效益和社會效益。
【專利說明】四氯化鈦生產中低沸點物的回收利用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及四氯化鈦生產中低沸點物的回收利用方法，屬于四氯化鈦生產領域。【背景技術】
[0002]四氯化鈦生產工藝中，主要包括兩個生產工序: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，經輸送機連續加入氯化爐內，并通入氯氣，在高溫下反應生成TiCl4，同時在系統負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。當它們進入收塵器，由于降速降溫作用，其中A1C13、FeCl3、FeCl2等高沸點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入四氯化鈦淋洗系統，冷卻淋洗得到的四氯化鈦含有很多雜質，經過沉降、過濾后，得淡黃色或紅棕色的粗TiCl4,同時產生大量的泥漿。從淋洗系統出來的氣體最后進入尾氣處理系統，經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，將氯化工序生產的粗四氯化鈦采用預蒸餾方法去除FeCl3> A1C13、VOCl2等高沸點雜質，采用低價鈦置換法去除與TiCl4沸點相近的VOCl3,隨后用一級精餾方法去除SiCl4等低沸點物雜質，其中二級精餾進一步除高沸點物雜質，以生產精TiCl4。經過一級精餾后，一級精餾過程產生的低沸點物中含有31(:14和TiCl4，但11(:14含量居多，31(:14含量僅為20%左右；經附加精餾回收低沸點物中TiCl4，此時低沸點物中SiCl4的含量高至60%，最后產生的低沸點物利用石灰乳中和處理后外排。
[0003]在四氯化鈦生產工藝中，氯化工序產生的泥漿中含有40%左右的TiCl4，它遇水水解呈酸性，直接外排會造成環境污染。目前對泥漿的處理方式為:將泥漿返入氯化爐進行回收，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回收，其中當泥漿的固體物質含量較高時，需利用產出的TiCl4進行稀釋后才能返入氯化爐中，這樣會造成部分TiCl4反復淋洗，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，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生的低沸點物中主要有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，這樣也會導致低沸點物中TiCl4浪費，鈦收率低；此外，大量的石灰乳使用，費用高；同時，在處理過程中，形成的酸霧，會腐蝕現場設備和影響工作人員的健康。
[0004]基于上述處理泥漿和低沸點物方法的缺陷，本發明將提供一種將低沸點物綜合回收利用的方案，以提高四氯化鈦的產量和降低生產成本。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是提供一種成本低、能耗少的方法將四氯化鈦生產工藝中低沸點回收利用，其包括以下步驟:
[0006]a、反應:以低沸點物和泥漿混合形成混合物或低沸點物為原料與TiO2反應，反應方程式為:Ti02+SiCl4=TiCl4+Si02，在反應過程中溫度不低于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中氯化工序沉降產生的物質，低沸點物為四氯化鈦生產中精制工序中產生的物質。
[0009]本發明的關鍵在于將四氯化鈦生產中低沸點物回收利用，或者將泥漿和低沸點物一起回收利用，以提高鈦收率，增加四氯化鈦的產量。
[0010]進一步地，泥漿中含有重量比為40%左右的TiCl4，低沸點物中主要含有SiCl4和TiCl40
[0011]進一步地，回收利用的低沸點物和泥漿中SiCl4和TiCl4為液體。
[0012]其中，當泥漿中固體物質含量大于500g/L時，混合低沸點物與泥漿使混合物的固體物質含量為300g/L~500g/L后，再與TiO2反應；當泥漿中固體物質含量小于500g/L時，采用低沸點物與TiO2反應。
[0013]進一步地，當泥衆中固體含量小于500g/L時,泥衆直接返回氯化爐,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反應時，混合物以流量0.5~1.8t/h加入與TiO2反應。
[0015]進一步地，混合物與TiO2反應時，加入混合物的優選流量范圍為0.5~1.0t/h。
[0016]其中，低沸點 物與TiO2反應時，低沸點物以流量0.5~1.8t/h加入與TiO2反應。
[0017]進一步地,低沸點物與TiO2反應時,加入低沸點物的優選流量范圍為0.5~1.0t/h0
[0018]其中，a步驟，采用噴槍和霧化噴頭聯合使用霧化原料(混合物或低沸點物)后，再與TiO2反應。
[0019]其中，a步驟的反應溫度優選范圍為650~725°C。
[0020]其中，a步驟的反應壓力優選范圍為-50~300Pa。
[0021]其中，上述a步驟中混合物或低沸點物與TiO2在氯化爐頂反應。
[0022]進一步地，TiO2為氯化爐內原反應物，即高鈦渣。
[0023]本發明有益效果是:1、本發明提供的方法是將混合物或低沸點物中SiCl4與TiO2反應，提高31(:14利用率和TiCl4產量；2、避免石灰乳與低沸點物、泥漿中和處理，降低TiCl4生產成本；3、回收泥漿和低沸點物中TiCl4，提高鈦收率；4、避免泥漿中TiCl4及低沸點物中SiCl4和TiCl4水解形成酸霧對設備的腐蝕，并降低對工作人員身體健康的影響；5、本發明技術方案，設備少，投資少，操作簡單，具有明顯的經濟效益及社會效益。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1是本發明低沸點物回收利用方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0025]下面通過實施例進一步描述本發明的技術方案。
[0026]四氯化鈦生產中低沸點物的回收利用方法，包括以下步驟:
[0027]a、反應:以低沸點物和泥漿混合后形成混合物或低沸點物為原料與TiO2反應，反應方程式為:Ti02+SiCl4=TiCl4+Si02，在反應過程中溫度不低于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中氯化工序沉降產生的物質，低沸點物為四氯化鈦生產中精制工序產生的物質。
[0030]其中，上述b步驟中TiCl4隨原氯化爐內生成的TiCl4，通過后續淋洗系統和精制工序以提純、回收。
[0031]其中，當泥漿中固體物質含量大于500g/L時，混合低沸點物與泥漿使混合物的固體物質含量為300g/L~500g/L后，再與TiO2反應；當泥漿中固體物質含量小于500g/L時，采用低沸點物與TiO2反應。混合物中固體物質主要為原氯化爐內氯化反應產生的高沸點物，如FeCl3、FeCl2、MnCl2以及未反應的高鈦渣和石油焦。
[0032]其中，混合泥漿和低沸點物，采用常規機械攪拌使泥漿和低沸點物均勻混合即可。
[0033]其中，混合物與TiO2反應時，混合物以流量0.5~1.8t/h加入與TiO2反應。
[0034]優選的，為了使SiCl4和TiO2反應充分，并充分利用原氯化爐內余溫，混合物以流量0.5~1.0t/h加入與TiO2反應。
[0035]其中，當泥漿的固體物質含量大于500g/L時，將泥漿返回氯化爐對泵的損耗較大，故混合泥漿和低沸點物以降低其中的固體物質含量；若混合物的固體物質含量仍舊過高,如超過500g/L時，對泵或其他設備的損耗較大；當混合物中固體物質含量較小時,混合物中SiCl4含量較高，SiCl4不會全部參與反應，造成SiCl4富集，增加精制工序的負擔；故控制混合物的固體物質含量范圍為300g/L~500g/L。
[0036]進一步地，當混合物的流量過大時,反應不完全,造成SiCl4富集,混合物可能會進入氯化爐底部影響原爐內氯化反應；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，低沸點物與TiO2反應時，低沸點物以流量0.5~1.8t/h加入與TiO2反應。
[0038]優選的，為使a步驟中反應充分，低沸點物以流量0.5~1.0t/h加入與TiO2反應。
[0039]進一步地,低沸點物的流量過大時，SiCl4無法全部反應,造成SiCl4富集低沸點物進入氯化爐底部影響原爐內氯化反應；低沸點物流量過小，不能充分利用氯化爐的余熱；故通過控制低沸點物的流量為0.5~1.8t/h。
[0040]進一步地,混合物或低沸點物按上述流量范圍與TiO2反應，SiCl4含量較為充足，基本充分反應，不會導致SiCl4再次富集。由于混合物或低沸點物中雜質主要為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，因此a步驟中不存在副反應。其中，a步驟，為了充分利用氯化爐的余熱，使反應充分，采用噴槍和霧化噴頭聯合使用霧化混合物或低沸點物后，再與TiO2反應。
[0041]其中，由于原氯化爐內氯化反應的影響，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物的流量和調整工廠實際操作參數使a步驟反應溫度為650~725°C，反應壓力為-50~300Pa，使a步驟反應充分，SiCl4利用率高。
[0042]其中，a步驟中混合物或低沸點物與TiO2在氯化爐頂部進行，故不影響原爐內氯化反應。
[0043]本發明涉及的設備是發明人按照實際操作出發，但本發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換，都應屬于本發明。下面通過具體實施例進一步說明本發明方案。[0044]實施例:
[0045]以下，發明人分別做了混合物和低沸點物回收利用以生產TiCl4的實施例，其中涉及的條件參數和回收利用率如表1和表2中實施例所示；并且發明人以采用石灰乳中和處理泥漿和低沸點物方法生產TiCl4的對比例作比較。表1和表2中各實驗組中生產四氯化鈦的原料含量相同，即氯化爐內富鈦渣、石油焦和氯氣的含量相同。在實際操作時，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反應的SiCl4和參與回收利用的混合物或低沸點物中SiCl4的比值；實施例中TiCl4產量為回收利用混合物或低沸點物方法生產的TiCl4和原氯化爐內生產TiCl4的總量，而對比例中TiCl4產量即為采用以前生產TiCl4S法所得的產量，其中以每天生產多少噸表述TiCl4產量；實施例中處理成本是指回收利用混合物或低沸點物所涉及的設備、能耗的費用，而對比例中處理成本為采用石灰乳中和處理TiCl4生產中所產生的泥漿和低沸點物的費用，其中以處理每噸物質的費用計，同時費用為平均費用。
[0047]表1混合物不同處理條件生產TiCl4的比較
[0048]
【權利要求】
1.四氯化鈦生產中低沸點物的回收利用方法，包括以下步驟: a、反應:以低沸點物和泥漿混合形成混合物或低沸點物為原料與TiO2反應，反應方程式為:Ti02+SiCl4=TiCl4+Si02，在反應過程中溫度不低于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中氯化工序沉降產生的物質，低沸點物為四氯化鈦生產中精制工序產生的物質。
2.根據權利要求1所述的四氯化鈦生產中低沸點物的回收利用方法，其特征在于:所述a步驟，當泥漿中固體物質含量大于500g/L時，混合低沸點物與泥漿使混合物的固體物質含量為300g/L~500g/L后，再與TiO2反應；當泥漿中固體物質含量小于500g/L時，采用低沸點物與TiO2反應。
3.根據權利要求1所述的四氯化鈦生產中低沸點物的回收利用方法，其特征在于:所述a步驟，混合物與TiO2反應時，混合物以流量0.5~1.8t/h加入與TiO2反應。
4.根據權利要求1所述的四氯化鈦生產中低沸點物的回收利用方法，其特征在于:所述a步驟，混合物與TiO2反應時，混合物以流量0.5~1.0t/h加入與TiO2反應。
5.根據權利要求1所述的四氯化鈦生產中低沸點物的回收利用方法，其特征在于:所述a步驟，低沸點物與TiO2反應時，低沸點物以流量0.5~1.8t/h加入與TiO2反應。
6.根據權利要求1所述的四氯化鈦生產中低沸點物的回收利用方法，其特征在于:所述a步驟，低沸點物與TiO2反應時，低沸點物以流量0.5~1.0t/h加入與TiO2反應。
7.根據權利要求1~6任一項所述的四氯化鈦生產中低沸點物的回收利用方法，其特征在于:所述a步驟，原料采用 噴槍和霧化噴頭聯合使用霧化后，再與TiO2反應。
8.根據權利要求1所述的四氯化鈦生產中低沸點物的回收利用方法，其特征在于:所述a步驟的反應溫度為650~725°C。
9.根據權利要求1所述的四氯化鈦生產中低沸點物的回收利用方法，其特征在于:所述a步驟的反應壓力為-50~300Pa。
10.根據權利要求1~9任 一項所述的四氯化鈦生產中低沸點物的回收利用方法，其特征在于:所述a步驟中混合物或低沸點物與TiO2反應在氯化爐頂內進行反應。
【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 優先權日:2013年11月27日
【發明者】陳常可, 張建安, 張靜, 石云英, 龍文衛, 陳映志 申請人:攀枝花鋼企欣宇化工有限公司