一種四氯化鈦生產(chǎn)系統(tǒng)及工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種四氯化鈦生產(chǎn)系統(tǒng)及工藝。所述工藝將含有四氯化鈦的混合氣體順序經(jīng)過輸送管、氣固沉降裝置、三氯化鋁固化裝置、氣液分離器，并從氣液分離器的產(chǎn)品氣出口得到產(chǎn)品氣，并通過向輸送管、氣固沉降裝置和進(jìn)入氣液分離器前的主氣流噴灑低溫四氯化鈦循環(huán)液來精確控制各階段主氣流的溫度，實(shí)現(xiàn)對混合氣體中雜質(zhì)的分階段去除。本發(fā)明尤其適用于大規(guī)?；乃穆然伾a(chǎn)工業(yè)，并能夠有效降低生產(chǎn)能耗，降低廢棄物排放量并避免其對環(huán)境的污染，提升鈦資源的收率。
【專利說明】—種四氯化鈦生產(chǎn)系統(tǒng)及工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及沸騰氯化法生產(chǎn)四氯化鈦的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地講，涉及一種四氯化鈦生產(chǎn)系統(tǒng)及工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，通過對高鈦渣等鈦原料進(jìn)行沸騰氯化來生產(chǎn)四氯化鈦，主要為鈦資源的提取過程，即將原料中80%~90%的TiO2反應(yīng)生成TiCl4。在此過程中，原料中含有的雜質(zhì)元素氧化物也會發(fā)生反應(yīng)生成相應(yīng)的氯化物，例如，所涉及的成分包括FeCl3、FeCl2、AlCl3、CaCl2, MgCl2, MnCl2, CrCl2等。高鈦渣和石油焦通過噴射泵進(jìn)入沸騰氯化爐，氯氣從沸騰氯化爐底部進(jìn)入，沸騰氯化爐產(chǎn)生的含四氯化鈦的混合氣體從沸騰氯化爐頂部離開并進(jìn)入后處理系統(tǒng)。例如，氯化反應(yīng)可由下式表示:
[0003]Ti02+2X0+4C+4C12 — TiCl4+2XCl2+aC0+ (4_a) CO2
[0004]其中，XCl可以是卩6(:12、]?11(:12、恥(:15、￥0(:13、0&(:12、]\%(:12、5扣14等等。另外，由于該產(chǎn)業(yè)屬于流態(tài)化生產(chǎn)范疇，爐氣中也會包含揚(yáng)析產(chǎn)生的細(xì)顆粒鈦原料和石油焦。
[0005]國內(nèi)現(xiàn)有沸騰氯化爐的爐徑較小(例如，Φ 1000~2000mm)，其生產(chǎn)的粗四氯化鈦采用2級擋板收塵器控制雜質(zhì)氯化物，控制精度不高造成淋洗后的粗四氯化鈦固含量較高，需要進(jìn)行沉降過濾后才能滿足精制系統(tǒng)需求。但在沉降過濾過程中，產(chǎn)生大量難以處理的固(液、氣)廢污染物，主要為包含四氯化鈦的泥漿。該泥漿一旦暴露在空氣中，將發(fā)生TiCl4+H20 — HCl丨+TiO2反應(yīng)，從而產(chǎn)生大量酸霧，染污環(huán)境并惡化工作場所。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足中的至少一項(xiàng)。
[0007]例如，本發(fā)明的目的之一在于提供一種能夠有效降低或避免產(chǎn)生高濃度TiCl4泥漿的四氯化鈦生產(chǎn)系統(tǒng)及工藝。
[0008]本發(fā)明的一方面提供了一種四氯化鈦生產(chǎn)系統(tǒng)。所述四氯化鈦生產(chǎn)系統(tǒng)包括沸騰氯化爐、輸送管、氣固沉降裝置、渣罐、三氯化鋁固化裝置、氣液分離器、循環(huán)儲槽、第一四氯化鈦液噴灑管路、第一測溫裝置、第一流量調(diào)節(jié)裝置、第二四氯化鈦液噴灑管路、第二測溫裝置、第二流量調(diào)節(jié)裝置、第三四氯化鈦液噴灑管路、第三測溫裝置、第三流量調(diào)節(jié)裝置，其中，氣固沉降裝置具有沉降主體容器和設(shè)置在沉降主體容器頂部的氣流入口、設(shè)置在沉降主體容器中部的氣流出口和設(shè)置在沉降主體容器底部的出渣口 ；輸送管將沸騰氯化爐的頂部與氣固沉降裝置的氣流入口連通，渣罐與氣固沉降裝置的出渣口連通；氣液分離器具有氣液分離主體容器和設(shè)置在氣液分離主體容器頂部的產(chǎn)品氣出口、設(shè)置在氣液分離主體容器底部的出液口和設(shè)置在氣液分離主體容器側(cè)部的進(jìn)氣口 ；三氯化鋁固化裝置具有與氣固沉降裝置的氣流出口連通的進(jìn)氣口以及與氣液分離器的進(jìn)氣口連通的出氣口 ；循環(huán)儲槽與氣液分離器的出液口連通；第一四氯化鈦液噴灑管路將循環(huán)儲槽與輸送管連通，以將循環(huán)儲槽中的四氯化鈦液噴灑至輸送管中，第一測溫裝置設(shè)置在輸送管下游，第一流量調(diào)節(jié)裝置設(shè)置在第一四氯化鈦液噴灑管路中并根據(jù)第一測溫裝置監(jiān)測的溫度調(diào)節(jié)噴灑至輸送管中的四氯化鈦液流量；第二四氯化鈦液噴灑管路將循環(huán)儲槽與氣固沉降裝置連通，以將循環(huán)儲槽中的四氯化鈦液噴灑至氣固沉降裝置中，第二測溫裝置設(shè)置在氣固沉降裝置的氣流出口，第二流量調(diào)節(jié)裝置設(shè)置在第二四氯化鈦液噴灑管路中并根據(jù)第二測溫裝置監(jiān)測的溫度調(diào)節(jié)噴灑至氣固沉降裝置中的四氯化鈦液流量；第三四氯化鈦液噴灑管路將循環(huán)儲槽與三氯化鋁固化裝置連通或與三氯化鋁固化裝置至氣液分離器間的管路連通，以將循環(huán)儲槽中的四氯化鈦液噴灑至三氯化鋁固化裝置中或噴灑至所述三氯化鋁固化裝置至氣液分離器間的管路中，第三測溫裝置設(shè)置在氣液分離器的進(jìn)氣口處，第三流量調(diào)節(jié)裝置設(shè)置在第三四氯化鈦液噴灑管路中并根據(jù)第三測溫裝置監(jiān)測的溫度調(diào)節(jié)噴灑至三氯化鋁固化裝置中或噴灑至所述三氯化鋁固化裝置至氣液分離器間的管路中的四氯化鈦液流量。
[0009]在本發(fā)明的四氯化鈦生產(chǎn)系統(tǒng)的一個(gè)示例性實(shí)施例中，所述四氯化鈦生產(chǎn)系統(tǒng)還可包括加壓泵和熱交換器，加壓泵和熱交換器設(shè)置在第一四氯化鈦液噴灑管路和/或第二四氯化鈦液噴灑管路和/或第三四氯化鈦液噴灑管路中，熱交換器能夠降低進(jìn)入其中的四氯化鈦液的溫度。
[0010]在本發(fā)明的四氯化鈦生產(chǎn)系統(tǒng)的一個(gè)示例性實(shí)施例中，所述沸騰氯化爐的爐內(nèi)徑可以為4000_以上。
[0011]本發(fā)明的另一方面提供了一種四氯化鈦生產(chǎn)工藝。所述四氯化鈦生產(chǎn)工藝采用如上所述的四氯化鈦生產(chǎn)系統(tǒng)來進(jìn)行，沸騰氯化爐制得的含有四氯化鈦的混合氣體順序經(jīng)過輸送管、氣固沉降裝置、三氯化鋁固化裝置、氣液分離器，并從氣液分離器的產(chǎn)品氣出口得到含有四氯化鈦的氣體，其中，第一流量調(diào)節(jié)裝置根據(jù)第一測溫裝置監(jiān)測的溫度調(diào)節(jié)噴灑至輸送管中的四氯化鈦液流量，并將從輸送管中排出的流體溫度控制為450~550°C ;第二流量調(diào)節(jié)裝置根據(jù)第二測溫裝置監(jiān)測的溫度調(diào)節(jié)噴灑至氣固沉降裝置中的四氯化鈦液流量，并將從氣固沉降裝置的氣流出口處排出的流體溫度控制為180~250°C ;第三流量調(diào)節(jié)裝置設(shè)置根據(jù)第三測溫裝置監(jiān)測的溫度調(diào)節(jié)噴灑至三氯化鋁固化裝置中或噴灑至所述三氯化鋁固化裝置至氣液分離器間的管路中的四氯化鈦液流量，并將即將進(jìn)入氣液分離器的流體溫度控制為125~135°C，輸送管和氣固沉降裝置中得到沉降物通過渣罐收集，三氯化鋁固化裝置將進(jìn)入其中的流體中的三氯化鋁氣體反應(yīng)為三氧化二鋁顆粒。
[0012]在本發(fā)明的四氯化鈦生產(chǎn)工藝的一個(gè)示例性實(shí)施例中，所述產(chǎn)品氣中四氯化鈦的流量優(yōu)選為接近沸騰氯化爐制得的混合氣體中四氯化鈦的流量。
[0013]在本發(fā)明的四氯化鈦生產(chǎn)工藝的一個(gè)示例性實(shí)施例中，第一四氯化鈦液噴灑管路、第二四氯化鈦液噴灑管路和第三四氯化鈦液噴灑管路中的四氯化鈦液的循環(huán)量可以為沸騰氯化爐的四氯化鈦產(chǎn)能的15~20倍。
[0014]在本發(fā)明的四氯化鈦生產(chǎn)工藝的一個(gè)示例性實(shí)施例中，第一四氯化鈦液噴灑管路、第二四氯化鈦液噴灑管路和第三四氯化鈦液噴灑管路中的四氯化鈦液的壓力優(yōu)選為300~400kpa,以將四氯化鈦液以霧化狀態(tài)噴灑。
[0015]在本發(fā)明 的四氯化鈦生產(chǎn)工藝的一個(gè)示例性實(shí)施例中，優(yōu)選地，將從輸送管中排出的流體溫度控制為480~520°C，將從氣固沉降裝置的氣流出口處排出的流體溫度控制為195~235°C，將即將進(jìn)入氣液分離器的流體溫度控制為128~132°C。
[0016]在本發(fā)明的四氯化鈦生產(chǎn)工藝的一個(gè)示例性實(shí)施例中，可控制噴灑的四氯化鈦液的溫度為75~90°C。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果包括:能夠有效避免四氯化鈦泥漿的產(chǎn)生，避免了處理該泥漿時(shí)大量的人工成本及設(shè)備損耗，提高現(xiàn)場設(shè)備的使用年限；能夠提高鈦資源的利用率，在獲取鈦資源的同時(shí)，避免了生產(chǎn)時(shí)大比例損耗；能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)的密閉性，能夠有效防止有毒有害氣體直接進(jìn)入大氣污染環(huán)境，同時(shí)對工作環(huán)境、設(shè)備運(yùn)行以及人員健康提供了防護(hù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1示出了本發(fā)明的四氯化鈦生產(chǎn)系統(tǒng)的一個(gè)示例性實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]附圖標(biāo)記說明如下:
[0020]1-沸騰氯化爐、2-輸送管、3-氣固沉降裝置、4-渣罐、5-三氯化鋁固化裝置、6-氣液分離器、7-循環(huán)儲槽、8-熱交換器、9-加壓泵、10-第一四氯化鈦液噴灑管路、11-第二四氯化鈦液噴灑管路以及12-第三四氯化鈦液噴灑管路。
【具體實(shí)施方式】
[0021]在下文中，將參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的四氯化鈦生產(chǎn)系統(tǒng)及工藝。
[0022]如圖1所示，在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，四氯化鈦生產(chǎn)系統(tǒng)包括沸騰氯化爐1、輸送管2、氣固沉降裝置3、渣罐4、三氯化鋁固化裝置5、氣液分離器6、循環(huán)儲槽7、熱交換器8、加壓泵9、第一四氯化鈦液噴灑管路10、第一測溫裝置(未示出)、第一流量調(diào)節(jié)裝置(未示出)、第二四氯化鈦液噴灑管路11、第二測溫裝置(未示出)、第二流量調(diào)節(jié)裝置(未示出)、第三四氯化鈦液噴灑管路12、第三測溫裝置(未示出)和第三流量調(diào)節(jié)裝置(未示出)。
[0023]其中，氣固沉降裝置3具有沉降主體容器和設(shè)置在沉降主體容器頂部的氣流入口、設(shè)置在沉降主體容器中部的氣流出口和設(shè)置在沉降主體容器底部的出渣口。例如，沉降主體容器可以為由上下結(jié)合的圓筒和漏斗構(gòu)成的密閉容器。輸送管2將沸騰氯化爐I的頂部與氣固沉降裝置3的氣流入口連通，渣罐與氣固沉降裝置3的出渣口連通。優(yōu)選地，氣固沉降裝置3的內(nèi)徑為沸騰氯化爐I的1.5倍以上。 [0024]氣液分離器6具有氣液分離主體容器和設(shè)置在氣液分離主體容器頂部的產(chǎn)品氣出口、設(shè)置在氣液分離主體容器底部的出液口和設(shè)置在氣液分離主體容器側(cè)部的進(jìn)氣口。三氯化鋁固化裝置5具有與氣固沉降裝置3的氣流出口連通的進(jìn)氣口以及與氣液分離器6的進(jìn)氣口連通的出氣口。三氯化鋁固化裝置5能夠?qū)M(jìn)入其中的流體中的三氯化鋁氣體進(jìn)行固化。例如，可通過使三氯化鋁氣體與堿液反應(yīng)生成三氧化二鋁來實(shí)現(xiàn)對三氯化鋁氣體的固化。固化后形成的顆?？呻S流體一起進(jìn)入氣液分離器6。
[0025]循環(huán)儲槽與氣液分離器6的出液口連通。循環(huán)儲槽用于存儲氣液分離器6中形成的四氯化鈦液體。四氯化鈦液體中也可含有三氯化鋁固化裝置5形成的三氧化二鋁顆粒。
[0026]第一四氯化鈦液噴灑管路10將循環(huán)儲槽與輸送管2連通，以將循環(huán)儲槽中的四氯化鈦液噴灑至輸送管2中，第一測溫裝置設(shè)置在輸送管2下游(例如，圖1中的B處)，第一流量調(diào)節(jié)裝置設(shè)置在第一四氯化鈦液噴灑管路10中并根據(jù)第一測溫裝置監(jiān)測的溫度調(diào)節(jié)噴灑至輸送管2中的四氯化鈦液流量，以將從輸送管2中排出的流體溫度控制為450~550°C。例如，通過第一測溫裝置和第一流量調(diào)節(jié)裝置將輸送管2的B處排出的流體的溫度控制為450~550°C，優(yōu)選地，該溫度控制為480~520°C。第一測溫裝置可以為溫度傳感器，第一流量調(diào)節(jié)裝置可以為可遠(yuǎn)程控制的閥門。第一四氯化鈦液噴灑管路10還可包括用于實(shí)現(xiàn)四氯化鈦液噴灑的噴頭。噴頭可以采用inconel合金制作。此外，如圖1所示，第一四氯化鈦液噴灑管路可以為兩條支路。
[0027] 第二四氯化鈦液噴灑管路11將循環(huán)儲槽與氣固沉降裝置3的頂部連通，以將循環(huán)儲槽中的四氯化鈦液噴灑至氣固沉降裝置3中，第二測溫裝置設(shè)置在氣固沉降裝置3的氣流出口，第二流量調(diào)節(jié)裝置設(shè)置在第二四氯化鈦液噴灑管路11中并根據(jù)第二測溫裝置監(jiān)測的溫度調(diào)節(jié)噴灑至氣固沉降裝置3中的四氯化鈦液流量，以將從氣固沉降裝置3的氣流出口處(例如，圖1中的C處)排出的流體溫度控制為180~250°C，優(yōu)選地，該溫度控制為195~235°C。第二測溫裝置可以為溫度傳感器，第二流量調(diào)節(jié)裝置可以為可遠(yuǎn)程控制的閥門。第二四氯化鈦液噴灑管路11還可包括用于實(shí)現(xiàn)四氯化鈦液噴灑的噴頭。
[0028]第三四氯化鈦液噴灑管路12將循環(huán)儲槽與三氯化鋁固化裝置5至氣液分離器6間的管路連通，以將循環(huán)儲槽中的四氯化鈦液噴灑至三氯化鋁固化裝置5至氣液分離器6間的管路中，第三測溫裝置設(shè)置在氣液分離器6的進(jìn)氣口處，第三流量調(diào)節(jié)裝置設(shè)置在第三四氯化鈦液噴灑管路12中并根據(jù)第三測溫裝置監(jiān)測的溫度調(diào)節(jié)噴灑至所述三氯化鋁固化裝置5至氣液分離器6間的管路中的四氯化鈦液流量，以將即將進(jìn)入氣液分離器6的流體(例如，圖1中D處的流體)的溫度控制為125~135°C，優(yōu)選地，該溫度控制為128~132°C。第三測溫裝置可以為溫度傳感器，第三流量調(diào)節(jié)裝置可以為可遠(yuǎn)程控制的閥門。第三四氯化鈦液噴灑管路12還可包括用于實(shí)現(xiàn)四氯化鈦液噴灑的噴頭。此外，第三四氯化鈦液噴灑管路12將循環(huán)儲槽也可以與三氯化鋁固化裝置5連通。
[0029]在本示例性實(shí)施例中，如圖1所示，第一四氯化鈦液噴灑管路10、第二四氯化鈦液噴灑管路11和第三四氯化鈦液噴灑管路12在接近循環(huán)儲槽的一段匯集為一根總管，并且總管上沿四氯化鈦液的流動(dòng)方向順序設(shè)置有熱交換器和加壓泵。加壓泵用于為四氯化鈦液提供動(dòng)力，以使四氯化鈦液以霧化的形式噴灑，例如，加壓泵向四氯化鈦液提供的壓力可以為300~400kpa。熱交換器用于對從循環(huán)儲槽中抽出的四氯化鈦液進(jìn)行降溫，并回收利用熱量。優(yōu)選地，熱交換器可將從循環(huán)儲槽中抽出的四氯化鈦液的溫度降低至75~90°C。例如，圖1中F處的溫度優(yōu)選為75~90°C。然而，四氯化鈦液的溫度不限于此。
[0030]此外，處于對溫度精細(xì)化控制的考慮，也可在循環(huán)儲槽的出液口(如圖1中的E處)和氣固沉降裝置的出渣口(如圖1中的G處)分別設(shè)置測溫裝置(例如，溫度傳感器)。優(yōu)選地，氣固沉降裝置的出渣口(如圖1中的G處)的溫度可以為180°C以上。
[0031]本發(fā)明的四氯化鈦生產(chǎn)系統(tǒng)尤其適合于大型沸騰氯化爐，例如，沸騰氯化爐的爐內(nèi)徑可以為4000_以上。
[0032]此外，第一流量調(diào)節(jié)裝置、第二流量調(diào)節(jié)裝置、第三流量調(diào)節(jié)裝置也可以為加壓栗。
[0033]在本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例中，四氯化鈦生產(chǎn)工藝采用如上所述的四氯化鈦生產(chǎn)系統(tǒng)來進(jìn)行，沸騰氯化爐I制得的含有四氯化鈦的混合氣體順序經(jīng)過輸送管2、氣固沉降裝置3、三氯化鋁固化裝置5、氣液分離器6，并從氣液分離器6的產(chǎn)品氣出口得到含有四氯化鈦的氣體。其中，第一流量調(diào)節(jié)裝置根據(jù)第一測溫裝置監(jiān)測的溫度調(diào)節(jié)噴灑至輸送管2中的四氯化鈦液流量，并將從輸送管2中排出的流體溫度控制為450~550°C ;第二流量調(diào)節(jié)裝置根據(jù)第二測溫裝置監(jiān)測的溫度調(diào)節(jié)噴灑至氣固沉降裝置3中的四氯化鈦液流量，并將從氣固沉降裝置3的氣流出口處排出的流體溫度控制為180~250°C ;第三流量調(diào)節(jié)裝置設(shè)置根據(jù)第三測溫裝置監(jiān)測的溫度調(diào)節(jié)噴灑至三氯化鋁固化裝置5中或噴灑至所述三氯化鋁固化裝置5至氣液分離器6間的管路中的四氯化鈦液流量，并將即將進(jìn)入氣液分離器6的流體溫度控制為125~135°C，輸送管2和氣固沉降裝置3中得到沉降物通過渣罐收集，三氯化鋁固化裝置5將進(jìn)入其中的流體中的三氯化鋁氣體反應(yīng)為三氧化二鋁顆粒。
[0034]優(yōu)選地，氣固沉降裝置的固體料位具有一定的高度，并通過周期性排渣來控制料位高度。例如，氣固沉降裝置中的固體料的料面可維持在氣固沉降裝置的氣流出口下方
0.5~1.0m處?？刂茪夤坛两笛b置中的固體料位具有一定的高度，能夠在防止氣流出口中排出的流體夾帶過多顆粒離開氣固沉降裝置的同時(shí)，還能夠有效保證固體料層的溫度，并將氣體密封在氣固沉降裝置內(nèi)。若氣固沉降裝置中的固體料的料面過高，將導(dǎo)致大量沉降下來的固體細(xì)顆粒被流體從氣流出口帶出氣固沉降裝置，從而造成后續(xù)裝置中固含量偏大；若料層過低，將導(dǎo)致料層密封不好，排渣時(shí)氣流從出渣口噴出，而且會造成料層溫度過低使TiCl4液化，從而造成料層結(jié)渣等不利狀況。
[0035]沸騰氯化爐排出的混合氣體通常具有較高的溫度。例如，沸騰氯化爐排出的混合氣體(如圖1中A處)的溫度可以為950~1000°C。沸騰氯化爐排出的混合氣體通常為主要含有四氯化鈦氣體的氣固液三項(xiàng)混合物。例如，沸騰氯化爐排出的混合氣體的成分可以包括TiCl4(g，質(zhì)量濃度約為52%~55% )、FeCl2(g&l，質(zhì)量濃度約為3%~5% )、AlCl3(g，質(zhì)量濃度約為1.2%~1.5% )、CaCl2(g&l，微量)、MgCl2(g&l，質(zhì)量濃度約為0.5%~
0.7% ), FeCl3 (g，質(zhì)量濃度約為0.5%~0.7% )、MnCl2 (g，質(zhì)量濃度約為0.5%~0.8% )以及TiO2 (S，質(zhì)量濃度約為1.5%~2.5% )、C(s，質(zhì)量濃度約為1.8%~2.5% )，其中，g、I和s分別表示氣相、液相和固相。然而，本發(fā)明所處理的混合氣體成分不限于此。
[0036]本發(fā)明的工藝中，將經(jīng)過輸送管后流體(也可稱為主氣流)的溫度控制為450~5500C，能夠使主氣流中的 CaCl2 (熔點(diǎn) 782°C )、MgCl2 (熔點(diǎn) 712°C )、FeCl2 (熔點(diǎn) 674°C )、MnCl2 (熔點(diǎn)650°C )以及CrCl2 (熔點(diǎn)782V )將凝固成固體顆粒。這些固體顆粒隨流體一起進(jìn)入氣固沉降裝置，并最終進(jìn)入渣罐中。本發(fā)明的工藝通過控制氣固沉降裝置出口的溫度在180~250°C之間，能夠使主氣流中的FeCl3 (熔點(diǎn)282°C )凝固成固體顆粒，并隨后進(jìn)入渣罐中。隨后，對從氣固沉降裝置中排出的主氣流中的AlCl3(g，沸點(diǎn)177.8°C)進(jìn)行固化處理。例如，可通過化學(xué)方法將AlCl3變成Al2O3沉淀下來。接著，對進(jìn)入氣液分離器前，將主氣流強(qiáng)制換熱到125~135°C，以使主氣流中的大部分氣態(tài)TiCl4 (沸點(diǎn)137°C )液化。優(yōu)選地，主氣流中的氣態(tài)TiCl4的液化量可由產(chǎn)品氣中四氯化鈦氣體流量反向表征，例如，產(chǎn)品氣中四氯化鈦氣體流量可與沸騰氯化爐排出的混合氣體中的TiCl4的流量接近或相等。
[0037]優(yōu)選地，產(chǎn)品氣中四氯化鈦的流量接近沸騰氯化爐制得的混合氣體中四氯化鈦的流量，例如，產(chǎn)品氣中四氯化鈦的流量可以大致等于沸騰氯化爐制得的混合氣體中四氯化鈦的流量，這樣有利于循環(huán)儲槽中四氯化鈦液的循環(huán)量穩(wěn)定，有利于工藝的穩(wěn)定。然而，本發(fā)明不限于此，例如，也可通過定期向循環(huán)儲槽中添加四氯化鈦液的方式來進(jìn)行。
[0038] 在本發(fā)明中，將氣固沉降裝置的直徑設(shè)置為大于沸騰氯化爐直徑(例如，將氣固沉降裝置的直徑設(shè)置為沸騰氯化爐直徑的1.5倍以上)，再加噴灑四氯化鈦液強(qiáng)制降溫的作用，能夠?qū)夤坛两笛b置內(nèi)主氣流的氣速降低(例如，降低至沸騰氯化爐中氣速的40%)，這能夠有效地促進(jìn)氣固沉降裝置內(nèi)固體雜質(zhì)的沉降，并獲得良好的沉降效果。
[0039]優(yōu)選地，第一四氯化鈦液噴灑管路、第二四氯化鈦液噴灑管路和第三四氯化鈦液噴灑管路中的四氯化鈦液的循環(huán)量之和為沸騰氯化爐的四氯化鈦產(chǎn)能的15~20倍。例如，沸騰氯化爐的四氯化鈦產(chǎn)能可以為20tTia4/h以上。此外，沸騰氯化爐的大型化，有利于利用富余熱進(jìn)行四氯化鈦循環(huán)。然而，本發(fā)明不限于此。
[0040]綜上所述，本發(fā)明的四氯化鈦生產(chǎn)系統(tǒng)及工藝的優(yōu)點(diǎn)包括:
[0041](I)能夠有效避免四氯化鈦泥漿的產(chǎn)生，避免了處理該泥漿時(shí)大量的人工成本及設(shè)備損耗，提高現(xiàn)場設(shè)備的使用年限；
[0042](2)能夠提高鈦資源的利用率，在獲取鈦資源的同時(shí)，避免了生產(chǎn)時(shí)大比例損耗；
[0043](3)能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)的密閉性，能夠有效防止有毒有害氣體直接進(jìn)入大氣污染環(huán)境，同時(shí)對工作環(huán)境、設(shè)備運(yùn)行以及人員健康提供了防護(hù)。
[0044]下面結(jié)合具體示例來進(jìn)一步描述本發(fā)明工藝的示例性實(shí)施例。
[0045]以下示例中，沸騰氯化爐排出的混合氣體的成分按質(zhì)量濃度可以為:54%的TiCl4 (g)、4.5% 的 FeCl2 (l&g)、1.4% 的 AlCl3 (g)、微量的 CaCl2 (l&g)、0.6% 的 MgCl2 (l&g)、
0.6 % 的 FeCl3 (g)、0.7 % 的 MnCl2 (l&g)、1.8 % 的 TiO2 (s)以及 2 % 的 C (s)。
[0046]示例 I
[0047]某沸騰氯化爐直徑約5m，生產(chǎn)能力為35tTia4/h。氣固沉降裝置的直徑為9m。采用60t/h四氯化鈦(85°C )將沸騰氯化爐排出的混合氣體的溫度降至540°C，通過100t/h四氯化鈦(85°C )將主流氣溫度降至240°C，沉降排渣的溫度為200°C，排渣順利。通過400t/h四氯化鈦(85°C )將主流氣溫度降至130°C，氣液分離后，產(chǎn)品氣中含有的固體為微量。
[0048]示例 2
[0049]某沸騰氯化爐直徑約5m，生產(chǎn)能力為35tTia4/h。氣固沉降裝置的直徑為9m。采用80t/h四氯化鈦(80°C )將沸騰氯化爐排出的混合氣體的溫度降至460°C，通過120t/h四氯化鈦(80°C )將主流氣溫度降至190°C，沉降排渣的溫度為185°C，排渣順利。通過400t/h四氯化鈦(80°C )將主流氣溫度降至128°C，氣液分離后，產(chǎn)品氣中含有的固體為微量。
[0050]示例3
[0051]某沸騰氯化爐直徑約5m，生產(chǎn)能力為35tTia4/h。氣固沉降裝置的直徑為9m。采用80t/h四氯化鈦(90°C )將沸騰氯化爐排出的混合氣體的溫度降至500°C，通過115t/h四氯化鈦(90°C )將主流氣溫度降至210°C，沉降排渣的溫度為190°C，排渣順利。通過400t/h四氯化鈦(90°C )將主流氣溫度降至132°C，氣液分離后，產(chǎn)品氣中含有的固體為微量。
[0052]盡管上面已經(jīng)結(jié)合附圖和示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該清楚，在不脫離 權(quán)利要求的精神和范圍的情況下，可以對上述實(shí)施例進(jìn)行各種修改。
【權(quán)利要求】
1.一種四氯化鈦生產(chǎn)系統(tǒng)，包括沸騰氯化爐，其特征在于，所述四氯化鈦生產(chǎn)系統(tǒng)還包括輸送管、氣固沉降裝置、渣罐、三氯化鋁固化裝置、氣液分離器、循環(huán)儲槽、第一四氯化鈦液噴灑管路、第一測溫裝置、第一流量調(diào)節(jié)裝置、第二四氯化鈦液噴灑管路、第二測溫裝置、第二流量調(diào)節(jié)裝置、第三四氯化鈦液噴灑管路、第三測溫裝置、第三流量調(diào)節(jié)裝置，其中， 氣固沉降裝置具有沉降主體容器和設(shè)置在沉降主體容器頂部的氣流入口、設(shè)置在沉降主體容器中部的氣流出口和設(shè)置在沉降主體容器底部的出渣口； 輸送管將沸騰氯化爐的頂部與氣固沉降裝置的氣流入口連通，渣罐與氣固沉降裝置的出渣口連通； 氣液分離器具有氣液分離主體容器和設(shè)置在氣液分離主體容器頂部的產(chǎn)品氣出口、設(shè)置在氣液分離主體容器底部的出液口和設(shè)置在氣液分離主體容器側(cè)部的進(jìn)氣口； 三氯化鋁固化裝 置具有與氣固沉降裝置的氣流出口連通的進(jìn)氣口以及與氣液分離器的進(jìn)氣口連通的出氣口； 循環(huán)儲槽與氣液分離器的出液口連通； 第一四氯化鈦液噴灑管路將循環(huán)儲槽與輸送管連通，以將循環(huán)儲槽中的四氯化鈦液噴灑至輸送管中，第一測溫裝置設(shè)置在輸送管下游，第一流量調(diào)節(jié)裝置設(shè)置在第一四氯化鈦液噴灑管路中并根據(jù)第一測溫裝置監(jiān)測的溫度調(diào)節(jié)噴灑至輸送管中的四氯化鈦液流量； 第二四氯化鈦液噴灑管路將循環(huán)儲槽與氣固沉降裝置連通，以將循環(huán)儲槽中的四氯化鈦液噴灑至氣固沉降裝置中，第二測溫裝置設(shè)置在氣固沉降裝置的氣流出口，第二流量調(diào)節(jié)裝置設(shè)置在第二四氯化鈦液噴灑管路中并根據(jù)第二測溫裝置監(jiān)測的溫度調(diào)節(jié)噴灑至氣固沉降裝置中的四氯化鈦液流量； 第三四氯化鈦液噴灑管路將循環(huán)儲槽與三氯化鋁固化裝置連通或與三氯化鋁固化裝置至氣液分離器間的管路連通，以將循環(huán)儲槽中的四氯化鈦液噴灑至三氯化鋁固化裝置中或噴灑至所述三氯化鋁固化裝置至氣液分離器間的管路中，第三測溫裝置設(shè)置在氣液分離器的進(jìn)氣口處，第三流量調(diào)節(jié)裝置設(shè)置在第三四氯化鈦液噴灑管路中并根據(jù)第三測溫裝置監(jiān)測的溫度調(diào)節(jié)噴灑至三氯化鋁固化裝置中或噴灑至所述三氯化鋁固化裝置至氣液分離器間的管路中的四氯化鈦液流量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四氯化鈦生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述四氯化鈦生產(chǎn)系統(tǒng)還包括加壓泵和熱交換器，加壓泵和熱交換器設(shè)置在第一四氯化鈦液噴灑管路和/或第二四氯化鈦液噴灑管路和/或第三四氯化鈦液噴灑管路中，熱交換器能夠降低進(jìn)入其中的四氯化鈦液的溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四氯化鈦生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述沸騰氯化爐的爐內(nèi)徑為4000_以上。
4.一種四氯化鈦生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述四氯化鈦生產(chǎn)工藝采用如權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的四氯化鈦生產(chǎn)系統(tǒng)來進(jìn)行，沸騰氯化爐制得的含有四氯化鈦的混合氣體順序經(jīng)過輸送管、氣固沉降裝置、三氯化鋁固化裝置、氣液分離器，并從氣液分離器的產(chǎn)品氣出口得到含有四氯化鈦的氣體，其中，第一流量調(diào)節(jié)裝置根據(jù)第一測溫裝置監(jiān)測的溫度調(diào)節(jié)噴灑至輸送管中的四氯化鈦液流量，并將從輸送管中排出的流體溫度控制為450~5500C ;第二流量調(diào)節(jié)裝置根據(jù)第二測溫裝置監(jiān)測的溫度調(diào)節(jié)噴灑至氣固沉降裝置中的四氯化鈦液流量，并將從氣固沉降裝置的氣流出口處排出的流體溫度控制為180~250°C ;第三流量調(diào)節(jié)裝置設(shè)置根據(jù)第三測溫裝置監(jiān)測的溫度調(diào)節(jié)噴灑至三氯化鋁固化裝置中或噴灑至所述三氯化鋁固化裝置至氣液分離器間的管路中的四氯化鈦液流量，并將即將進(jìn)入氣液分離器的流體溫度控制為125~135°C，輸送管和氣固沉降裝置中得到沉降物通過渣罐收集，三氯化鋁固化裝置將進(jìn)入其中的流體中的三氯化鋁氣體反應(yīng)為三氧化二鋁顆粒。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的四氯化鈦生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述產(chǎn)品氣中四氯化鈦的流量接近沸騰氯化爐制得的混合氣體中四氯化鈦的流量。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的四氯化鈦生產(chǎn)工藝，其特征在于，第一四氯化鈦液噴灑管路、第二四氯化鈦液噴灑管路和第三四氯化鈦液噴灑管路中的四氯化鈦液的循環(huán)量為沸騰氯化爐的四氯化鈦產(chǎn)能的15~20倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的四氯化鈦生產(chǎn)工藝，其特征在于，第一四氯化鈦液噴灑管路、第二四氯化鈦液噴灑管路和第三四氯化鈦液噴灑管路中的四氯化鈦液的壓力為300~400kpa,以將四氯化鈦液以霧化狀態(tài)噴灑。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的四氯化鈦生產(chǎn)工藝，其特征在于，將從輸送管中排出的流體溫度控制為480~520°C，將從氣固沉降裝置的氣流出口處排出的流體溫度控制為195~235°C，將即將進(jìn)入氣液分離器的流體溫度控制為128~132°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的四氯化鈦生產(chǎn)工藝，其特征在于，控制噴灑的四氯化鈦液的溫度為75~90°C。
【文檔編號】C01G23/02GK103964496SQ201410200397
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月13日
【發(fā)明者】劉森林, 陸平, 杜明, 王建鑫, 楊仰軍 申請人:攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司