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四氯化钛生产除杂工艺
1四氯化钛生产原料
四氯化钛是重要的无机盐，主要生产原料是钛酸钠和氯气，这两种原料有一定的要求，钛酸钠要求水份少，含钛量要求高，而氯气要求是纯净的，要求99.9%以上的纯净无杂质。
2四氯化钛生产工艺流程
四氯化钛生产包括分离钛酸钠、脱水、还原出氧、燃烧氧化、吸收钠、出料等步骤。
步骤一：将钛酸钠倒入反应釜中，加热溶解，排出水份，使钛酸钠吸水率低于1.4％；
步骤二：通过重力入口、离心机整流管及马达将氯气强制吹入反应釜内，氧化物质氯液和钛酸钠混合发生反应，产生四氯化钛悬浮液；
步骤三：将悬浮液冷却沉淀四氯化钛，再到过滤机中，过滤出比较纯净的四氯化钛；
步骤四：将粉状四氯化钛反复置入炉中，经过热风炉烘干即可完成出料。
3四氯化钛生产除杂
四氯化钛生产除杂工艺主要是利用水吸附精制膜，其原理是，将水作为催化剂，和氯气共同经过高温，膜系统会发生变化，从而形成一种催化膜，将除杂物吸附在膜表面，使含杂率降低，在其实质上提升了四氯化钛的分离度以及质量水准。
以上就是四氯化钛的生产除杂的工艺原理，四氯化钛在化工行业有很多的应用，工艺流程比较繁杂，但是正确操作可以更好地提高反应效率，降低生产成本，取得更好的生产效果。
四氯化钛技术及四氯化钛的应用摘要：本文概述了四氯化钛生产技术及以四氯化钛为原料的钛工业产品的制备。
其中包括：海绵钛、钛白粉、纳米二氧化钛、钛酸盐功能陶瓷、云母钛珠光颜料、钛酸酯偶联剂及钛系催化剂等。
关键词：四氯化钛；；海绵钛；钛白粉；云母钛珠光颜料；纳米二氧化钛；钛酸盐功能陶瓷；液相；制备1 序言钛的发展初期是在二十世纪初1910年由美国科学家M.A.亨特(Hunter)首次用钠还原四氯化钛制取了纯钛。
1940年卢森堡科学家W.J.克劳尔(kroll)用镁还原四氯化钛制得了纯钛。
从此，镁还原法（又称克劳尔法）和钠还原法（又称亨特法）成为生产海绵钛的工业方法。
美国1948年用镁还原法制出了2吨纯钛。
从此进入了工业化生产【1】。
随后，英国1951年、日本1952年、俄罗斯1954年、我国1958年相继建立起自己的钛生产工业。
由于海绵钛的发展，钛材作为结构材料广泛应用于飞机、潜艇、和航天器。
自50年代开始规模生产四氯化钛以来，先后采用过四种氯化方法：竖炉间断氯化法；竖炉连续氯化法；熔盐氯化法；沸腾氯化法。
工业用炉从￠600mm、￠1200mm、￠1900mm、￠2400mm、￠2600mm、￠3500mm、￠5000mm，到目前一直在发展，炉型及氯化方法也在不断发展变化，从竖炉固定床发展到熔盐氯化、有筛板沸腾氯化、无筛板沸腾氯化乃至美国正在研究的低温氯化，我国中科院过程工程研究所正在研究实施的多级快速流化床等。
总之，研究开发在不断进行，新工艺的出现正向着设备集约化、产量扩大化、技术密集化、质量精良化方向发展。
2 四氯化钛的制备2.1 沸腾氯化沸腾氯化是采用细颗粒富钛料（高钛渣或金红石）粒度在30-200目与固体碳质（石油焦）还原剂粒度在60-150目，按一定比例混合后，在炉温800度时加入到沸腾氯化炉中，炉底按一定压力通入氯气，物料在氯气流的作用下，成流态化状态进行氯化沸腾反应，从而制取四氯化钛的方法。
四氯化钛精制车间设计以粗四氯化钛为原料，经除硅、钒等杂质后，产出精四氯化钛的海绵钛厂车间设计。
精四氯化钛是海绵钛厂和钛白粉厂的原料。
四氯化钛精制分两道工序，即除硅、除钒和除氯氧化物等杂质。
分离粗四氯化钛中的四氯化硅，一般多采用精馏法。
除氯氧化物和硅等杂质用精馏法。
中国设计中曾采用填料塔，1966年在抚顺铝厂钛车间采用浮阀塔试验成功，以后各钛厂相继改用浮阀塔。
工业上采用的除钒方法有铜粉法、硫化氢法和矿物油法，美国和日本钛厂曾采用硫化氢法，20世纪60年代先后改用矿物油法。
前苏联采用铜粉法和铝粉法除钒，铜粉法除钒应先加入增湿的活性炭。
中国在50年代曾用过铜粉法，后改为铜丝球法除钒。
在1989年，锦州钛白粉工程设计中，首次引进矿物油除钒技术。
工艺流程选择精制工艺流程根据产品用途确定，随产品用途的不同，精四氯化钛的成分稍有差异。
钛白粉生产用四氯化钛，不控制四氯化硅的含量，不设除四氯化硅的工序。
海绵钛厂精制四氯化钛流程有二塔系(除硅塔、除钒塔)和三塔系(除硅塔、除高沸点杂质塔和除钒塔)之分，设计中一般选用二塔系，其流程见图。
二塔系的优点是工艺流程简单、占地面积小、投资少、热能利用好，四氯化钛成本低。
精馏塔中加料温度为25℃，塔顶温度为60～70℃，塔底温度为139～142℃，蒸馏釜中四氯化钛蒸气温度为144～146℃。
除钒塔塔顶温度为137～139℃，塔底温度为139～141℃。
设备选择主要设备有除硅塔、除高沸点杂质精馏塔和除钒设备。
精馏塔。
有填料塔、栅板塔、泡罩塔、筛析塔和浮阀塔等。
浮阀塔直径由φ273mm扩大到φ410mm。
其优点是操作弹性好，塔盘效率高(比泡罩塔高5％～10％)，生产能力大(比泡罩塔高20％～30％，是填料塔的1.5倍)。
塔身结构简单、检修方便、不易堵塞、适应性好，能处理高杂质含量的物料。
浮阀塔由精馏段和提馏段组成。
其理论塔板数由分别计算精馏段和提馏段塔板数确定。
计算精馏段塔板数用的精馏段操作方程式为：式中n为塔板数；Yn+1，为n+1层塔板上汽相中SiCl4分子浓度百分数；Xn为塔内n层塔板液相中SiCl4的分子浓度百分数；R为回流比；Xp为塔顶馏出物中SiCl4的分子浓度百分数。
第二章粗四氯化钛的生产1. 功能氯化车间是进行粗四氯化钛的生产。
粗四氯化钛的生产是15000吨/年海绵钛生产线的一个组成部分。
采用带组合式冷凝系统的熔盐氯化炉来生产粗四氯化钛(CТТ)。
粗四氯化钛的生产能力将不低于68500吨/年。
氯化车间厂房是一座多用途的建筑物，除用作四氯化钛生产外，还用于四氯化钛的精制、粗四氯化钛和精四氯化钛的储存。
2．氯化车间物料平衡3、生产工艺3．1主要设备：粗四氯化钛(CТТ)生产所需的生产线和运输设备包括：炉前料仓;混合炉料配料设备和将炉料输送到氯化炉的加料仓的管式输送机；熔盐氯化炉，粗四氯化钛生产能力：80-100吨/天两个可互换的收尘室;两个喷淋洗涤器，与一个循环矿浆罐和一个冷却器相互连接;两个喷淋冷凝器，与一个喷淋罐、一个冷却器和一个捕集器相互连接；两个尾气风机沉降槽,储罐。
3．2粗四氯化钛生产工艺包括如下几个阶段：∙所需原料的接收和氯化炉料的准备；∙氯化∙从气体混合物中收尘以去除氯化升华物∙气体混合物(VGM)的冷凝∙粗四氯化钛冷凝物的沉降∙对从气体混合物中分离的氯化升华物的清洗氯化车间有三条CTT生产线(两用一备，当某条运行生产线由于大修而停车时，备用生产线投入使用)。
3．2．1氯化将粉碎的钛渣、石油焦和NaCl按照一定的比例配制成混合炉料，炉料从配料料仓通过给料螺旋以适当的速度加入到氯化炉中。
混合炉料在700-800︒С温度下和氯化物的熔化环境中，与氯气相互作用形成钛、铁、铝等的氯化物。
反应体系的温度通过反应释放出的热量和四氯化钛循环矿浆蒸发吸热来保持。
反应的主要产物以蒸汽－气体形态从氯化炉输送往收尘和冷凝设备系统。
当氯气通入氯化炉熔盐层时会强烈搅动熔盐，同时入炉氯气被加热并分散在熔盐介质中，并使从熔盐界面上部加入到炉内的高钛渣和石油焦固体混合料充分地分散在熔盐中，氯化炉内主要反应为：TiO2+C+2Cl2 700-800℃TiCl4+CO2TiO2+2C+2Cl2 700-800℃ TiCl4+2COTiO2+2CO+Cl2 700-800℃ TiCl4+2CO2根据氯气的流速来调节氯化炉进料速度，矿浆返回氯化炉的速度根据熔体温度进行调节，氯气的进气压力控制在0.1－0.15Mpa。
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钛渣熔盐氯化生产四氯化钛的工艺与设备---乘钒钛文化之风创钒钛经济之业原创邹建新等钛渣的熔盐氯化1.熔盐氯化工艺流程熔盐氯化技术是针对高钙镁含量的含钛原料难以采用沸腾氯化技术的问题, 采用的一种生产粗四氯化钛的生产技术。
目前只有我国的锦州钛白粉厂、攀钢海绵钛厂和前苏联的海绵钛生产厂等采用这种氯化技术。
含钛矿物熔盐氯化法的原理是将磨细的钛渣和石油焦悬浮在熔盐介质（碱金属和碱土金属氯化物）中通氯氯化生成四氯化钛的一种氯化方法。
碱金属氯化物（NaCl、KCl）和碱土金属氯化物（CaCl2、MgCl2）本身并不直接参与反应, 但它们的物理化学性质（粘度、表面张力等）对氯化过程却有重要影响。
工艺流程如图4.6.5所示。
当高速的氯气流喷入熔盐后对熔盐和反应物产生了强烈的搅动。
氯气流本身分散成许多小泡，逐渐由底部向上移动。
在表面张力作用下，悬浮于熔盐中的固体粒子粘附在熔盐与氯气泡的界面上，随熔盐和气泡的流动而分散于整个熔体中，使反应物之间有良好接触，为氯化反应过程创造了必要条件。
反应物根据其性质差异，低蒸汽压组分（CaCl2、MgCl2、MnCl2、FeCl2）以熔融态转入熔盐中，高蒸汽压组分（SiO2、Al2C3）逐渐以固体渣形式在熔盐中积累。
图4.6.5 熔盐氯化原则工艺流程示意图2.熔盐氯化设备熔盐氯化是将待氯化粉状物料从上部加入熔盐氯化炉（其结构如图 4.6.6所示）内，气体氯气以一定流速从底部通过熔盐与物料的混合层，利用熔盐的循环运动及氯气与气体反应的鼓泡搅拌作用，使待氯化物料、还原剂碳和氯气充分接触发生氯化反应。
图4.6.6 熔盐氯化炉简图熔盐氯化工艺的主要优点在于传热传质好，操作连续化，生产能力高；可使用低浓度氯气，碳耗低；可用于处理含镁、钙高的原料。
缺点是随氯化反应进行熔盐组成变化，导致氯化反应不稳定，需定期更换电解质，所以废电解质量大（160～200kg/吨TiCl 4)，并难回收利用；炉结构复杂，高温腐蚀严重，炉寿命短。
粗四氯化钛精制
1、粗四氯化钛精制生产工艺流程应根据除钢的方法来确定除低沸点物、高沸点物和三氯氧钢杂质的JII页序。
2、除钢工艺宜选择有机物或铝粉除钢，不宜选择铜除钢工艺。
采用铝粉除钢的工艺，宜单独设置低价钛制备装置。
3、蒸储塔、精储塔应设置测温装置、测压装置、回流口和回流调节装置。
4、再沸器加热宜采用蒸汽间接加热方式。
5、精微塔顶四氯化钛气体冷凝应设两级冷凝装置，第一级可用空气或循环水作为换热介质，第二级宜采用循环水或低温水作为换热介质。
6、含钢的高沸点物、低沸点物的中间贮存宜分开设置，低沸点物应返回氯化工序，含钢高沸点物的处理可采用干蒸法，也可返回氯化工序。
采用干蒸法时，蒸出的混合气体应采用强制冷凝回收四氯化钛。
四氯化钛精制中的矿物油与铝粉除钒研究与实践摘要本文概要介绍了国内常用的四种四氯化钛除钒方法，着重介绍了矿物油除钒与铝粉除钒的原理及设备，通过对锦州铁合金用的盘管式蒸汽加热反应器除钒与攀钢海绵钛生产所用的电加热蒸馏釜除钒工艺、设备等对比展开研究。
关键词：四氯化钛、除钒、矿物油1前言本文主要针对除钒进行初步的探讨，目前工业上主要有四种化学除钒方法，Cu 除钒法、H2S除钒法、有机物除钒法和铝粉除钒法。
铝粉除钒法，它主要是用电加热蒸馏釜除钒使液体通过精馏、蒸馏塔冷凝下来。
铝粉除钒选用的反应器是电加热式蒸馏釜，在设定时间内将制备好的低价四氯化钛矿浆加入蒸馏釜中，将制备的TiCl3-AlCl3- TiCl4除钒矿浆液，加入到被净化的TiCl4中，TiCl3与溶于TiCl4中的VOCl3反应生成VOCl2沉淀，从而达到除钒效果。
同时铝粉除钒矿浆液的制备是一个间歇操作过程。
矿物油除钒，选用的反应器是用蒸汽间接加热四氯化钛，将适量的矿物油加入粗四氯化钛溶液中，溶解于四氯化钛中的有机物在高温下碳化，并逐渐裂解高度分散，成为高活性的碳粒，在粗TiCl4 中的VOCl3和其他氯化物杂质对有机物的裂解具有催化作用，生产的碳粒具有吸附作用，使其以固态的形式沉淀下来，从而达到除钒的目的，对反应器里的物料采用的是蒸汽间接加热。
2除钒原理及特点目前，国内常用的四氯化钛除钒方法有四种，分别是Cu丝除钒、H2S除钒、Al粉除钒和有机物除钒。
在生产海绵钛初期，我国就采用过铜粉除钒法，这种方法同铝粉除钒的方法一样，属于间歇操作。
对于铜粉除钒法来说耗量大，从失效的铜粉中回收TiCl4困难，从经济成本、技术等方面考虑都不是很理想。
所以一直在对其进行改进，研究出了铜屑或铜丝气相除钒法，并得到应用。
2.1Cu除钒法Cu除钒是Cu去除TiCl4中的VOCl3，TiCl4与Cu反应生成中间产CuCl·TiCl3，后者还原VOC13生成不溶性的VOCl2沉淀；TiCl4 + Cu = CuCl · TiCl3CuCl · TiCl3 + VOC13 = VOCl2↓ + CuCl + TiCl4Cu还可以溶于TiCl4中的Cl2、AlCl3、FeCl3进行反应，当AlCl3在TiCl4中的浓度大于0.01%时，则会使Cu表面钝化，阻碍除钒反应的进行。
四氯化钛工艺流程储矿备料1、基本原理外购的石油焦和氯化钠含有的水分会造成对产品的影响，根据原料的水分要求对石油焦和氯化钠进行微波干燥，通过烘烤物料，蒸发水分，使石油焦和氯化钠含水≤0.5%。
2、工艺流程氯化工艺1、基本原理熔盐氯化是固体含钛物料与气体氯气在介质熔盐里温度为720-800оC的反应。
氯化反应目的是使TiO2最大程度氯化，TiO2的氯化速率取决于多种因素，例如温度，氧化物的活性，还原剂及氯化剂的类型，熔盐的物理特性和成分（表面张力、黏度、润湿性）。
参与氯化反应组分的催化性能。
熔盐氯化主要反应方程式如下：微波干燥埋刮板输送斗式提升氯化钠石油焦送氯化工序高钛渣入料仓拆袋TiO2＋C＋2Cl2====TiCl4＋CO2 铁，铝，锰，铬的氧化物在和氯气反应后生成的氯化物极易溶解在熔盐中，作为氯化反应的催化剂。
在氯化熔盐中，这些氯化物适宜的浓度能增加熔盐的活性，能提高高钛渣的氯化速率。
氯气浓度对氯化反应有很大影响，入炉氯气浓度一般在80% 到90%（vol.），其余为空气。
氯化反应的温度通过从淋洗循环槽返回的泥浆量调整氯化炉温度。
放热反应产生的多余热量蒸发了返炉泥浆中的四氯化钛，然后四氯化钛就和混合炉气一起进入冷凝系统。
生产粗四氯化钛是升华和冷凝的过程。
冷凝是改变物质的物理状态，从气相变为液相，而升华是没有经过中间的液相，直接从固相转变为气相，这些过程均伴随着热损失。
混合炉气从气相转变为液相或固相的温度取决于混合炉气中各种物质的蒸汽分压。
氯化工序的产品是粗四氯化钛，首先冷凝高沸点氯化物，然后冷凝四氯化钛及低沸点氯化物。
2、工艺流程粗四氯化钛工艺流程图石油焦氯化钠4 高钛渣4 氯气重力收尘淋洗废熔盐送渣场氯化收尘渣送渣场粗四氯化钛5、主要生产过程及技术参数外购的NaCl和石油焦（含水量都为1%），人工开袋后送入各自料仓，经微波干燥后（含水量都变为0.5%）皮带输送到斗式提升机，再由斗式提升机送到各自干燥后料仓，然后由埋刮板输送机送到氯化工段的氯化钠仓和煅后焦仓；外购和自产的高钛渣，人工开袋后送入高钛渣料仓，经埋刮板输送机送到斗式提升机，再由斗式提升机送到高钛渣干燥后料仓，然后由埋刮板输送机送到氯化工段的高钛渣仓。
四氯化钛制取(preparation of titanium tetrachloride)以富钛物料为原料，经氯化、冷凝分离、精制等处理产出精四氯化钛的过程，为钛冶金流程的主要组成部分。
富钛物料包括金红石、钛渣和人造金红石等。
富钛物料氯化产出的是混合炉气，须经过富钛物料氯化产物冷凝分离和粗四氯化钛精制才获得纯的TiCl4。
TiCl4是生产金属钛和钛白的原料，亦可用作发烟剂，也是制备TiCl3(制取聚丙烯的催化剂)的原料。
20世纪50年代，随着海绵钛和氯化法钛白的生产发展，TiCl4生产亦达到工业规模。
富钛物料氯化早期采用竖炉氯化法生产四氯化铁，随后又发展了熔盐氯化法生产四氯化钛和流态化氯化法生产四氯化钛。
1989年世界TiCl4生产能力约400万t／a，其中90％采用流态化氯化法生产。
四氯化钛性质纯四氯化钛为无色透明、密度较大、不导电的液体，未经精制的粗TiCl4一般呈淡黄色或红褐色。
TiCl4的主要物理性质列举于表1。
表1 TiCl4的主要物理性质TiCl4不易燃也不易爆，但挥发性大，与水接触时发生激烈反应，生成容积很大的黄色沉淀(以盐酸与Ti(OH)nCIx分子式表示的化合物)，并放出大量热量；在接触大气时即与空气中水分反应，产生有强刺激性和腐蚀性的HCl白烟。
所以TiCl4要储存在气密性好的容器中。
纯TiCl4在常温下对铁几乎不腐蚀，粗TiCl4或部分水解的TiCl4中溶有HCl时则会腐蚀铁。
TiCl4可溶解多种气体、液体和固体杂质。
TiCl4在一定温度下可与氧气、镁、钠及铝发生作用，其反应分别是氯化法生产钛白、镁热还原法生产海绵钛和钠热还原法生产海绵钛以及铝还原法制备TiCl3的基础。
氯化反应富钛物料中的钛除以TiO2形态存在外，在钛渣中还以Ti3O5、Ti2O3、TiO等形态存在；另含有多种杂质氧化物FeO、Fe2O3、MnO、MgO、CaO、Al2O3、SiO2等。
在有碳质还原剂存在时富钛物料中各组分在高温下均可与Cl2反应生成相应的氯化物。
