下载文档原格式
钛白粉生产沸腾氯化尾气的处理工艺吕海涛;张海星;于丹丹【摘要】针对钛白粉生产沸腾氯化尾气的综合利用和环保达标排放要求,开发了"三塔"淋洗处理工艺.沸腾氯化尾气经TiOCl2淋洗塔回收了尾气中的钛,再进入酸洗塔回收副产品盐酸,之后经碱洗塔处理后去除Cl2从而实现达标排放.该处理工艺实现了钛白粉生产氯化尾气的综合利用和环保达标排放.【期刊名称】《河南科技》【年(卷),期】2015(000)015【总页数】3页(P116-118)【关键词】沸腾氯化尾气;TiOCl2淋洗塔;酸洗塔;碱洗塔【作者】吕海涛;张海星;于丹丹【作者单位】漯河市环境监测中心站,河南漯河462000;漯河兴茂钛业股份有限公司,河南漯河462000;漯河市环境监测中心站,河南漯河462000【正文语种】中文【中图分类】TF803.12目前钛白粉的工业生产主要有硫酸法和氯化法两种工艺。
依据国家钛白粉行业清洁生产技术推行方案，国家优先支持发展氯化法钛白粉沸腾氯化技术。
但我国的氯化法钛白粉生产技术本身不成熟、起点低，对其生产过程中的污染物产生情况和污染防治研究较少，生产过程中“三废”处置问题亦成为困扰氯化法发展的一个难题［1-3］。
1 氯化尾气特征及传统“两塔”洗涤工艺沸腾氯化法生产包括富钛料氯化和TiCl4气相氧化两个主要工艺过程。
富钛料氯化制取TiCl4是在高温条件下，富钛料、石油焦和氯气在沸腾氯化炉中反应，富钛料中的TiO2被氯化生成TiCl4，硅、铝、铁、镁等金属氧化物杂质也都参与反应，生成相应的氯化物进入急冷系统被急剧凝结，分离出来以TiCl4为主的气体经多级冷凝进入粗贮罐，精制得到纯净的TiCl4供氧化工序。
正常工况下，氯化法钛白粉生产过程中的废气主要包括氯化炉氯化尾气、TiCl4精馏系统不凝气、氧化脱氯尾气以及氯化炉排渣和收尘渣处理过程产生的废气。
其中沸腾氯化尾气（四氯化钛生产尾气）排放量大，污染物浓度高，废气中含有HCl、Cl2、CO、CO2、SiCl4、TiCl4组分。
四氯化钛氯化过程的影响氯化的因素---乘钒钛文化之风创钒钛经济之业原创邹建新等影响氯化的因素：1.温度钛渣的加碳氯化是放热反应，只需开始时从外部供热达到反应温度启动反应后，氯化反应就可以靠自热进行到底。
根据动力学的分析：在低温（＜650℃）时，氯化过程处于反应动力学区域，此时提高温度使反应速度加快。
大于650℃以后，氯化过程处于扩散区域，继续提高温度对反应速度影响不是太大。
2.氯气速度和浓度在一定的物料粒度下，氯气流速过低，物料沸腾不起来，成了固定层氯化；氯气流速过高，物料在炉内来不及反应就被带走，使得炉料带出率高。
适宜的氯气速度应该介于临界流化速度和颗粒带出速度之间。
Cl2气浓度越高，反应速度越快，进行得越完全。
实际上为了综合利用，降低成本，在镁电解的低浓度Cl2气中，加入一定量的纯Cl2使其浓度保持在80%以上，是满足生产要求的。
3.物料的粒度和孔隙度当氯气流速一定时，物料粒度太大，就沸腾不起来；粒度越细，孔隙度越大，比表面积就越大，反应速度也越快。
但若物料粒度太细，有可能发生沟流和腾涌现象，从而破坏沸腾床的稳定性，还可能来不及反应就被带出炉外。
实践中常常采用较宽的粒径分布，可使流态化层流化平稳、均匀和气泡较小，并增大相界面积。
为了保证在同一氯气流速下，钛渣和石油焦均匀沸腾而不分层，必须使密度大的钛渣的粒度小于密度小的石油焦的粒度。
4.配碳量若配碳量过低，不能满足反应的需要，氯化不完全，部分TiO2进入炉渣排出，降低了钛的回收率。
若配碳量过高，不但增加炉渣量，而且使气体量增加，TiCl4在混合气体中分压降低，不利于TiCl4的冷凝。
实际生产中，一般控制在钛渣:石油焦=100:30左右。
若氯化金红石或使用稀释的氯气，应适当增加配碳量。
5.料氯比一般在实际中采用氯:料=100:65。
6.原料中钙镁含量的影响当钛渣中MgO和CaO含量较高时，由于生成的MgCl2和CaCl2熔点较低而沸点较高，在较低的氯化温度下难于挥发，留在炉内呈熔融状态，使炉料粘结，排渣困难，而且破坏沸腾状态，使沸腾氯化难于进行，所以要求钛渣中CaO和MgO的含量总和不超过1%。
生产四氯化钛的工艺是什么四氯化钛是一种无机化合物，化学式为TiCl4。
生产四氯化钛的主要工艺包括矿石选矿、钛矿还原和产物精炼等步骤。
下面将详细介绍四氯化钛的生产工艺。
1. 矿石选矿钛矿一般存在于钛铁矿、钛磁铁矿等形式中，需要通过选矿工艺将钛的含量提高到一定程度。
一般的选矿工艺是通过破碎、磁选、重选等步骤，将石矿中的杂质去除，得到含有较高钛含量的选矿石。
2. 钛矿还原选矿石经过破碎、磁选等工艺得到的矿石被送入还原炉。
钛矿还原的主要目的是将矿石中的钛还原为金属钛，并去除杂质。
常用的还原工艺有氯化法和氧化法。
氯化法是通过将矿石与氯气反应，生成氯化钛等反应产物。
具体工艺步骤如下：(1) 加热反应：将矿石与氯气同时加热，使矿石和氯气充分接触并反应。
(2) 化学反应：矿石中的金属钛和氯气反应生成氯化钛。
同时，其他金属元素如铁、铬等也会产生相应的氯化物。
(3) 分离提纯：通过物理层析或化学反应，将氯化钛与其他杂质物质分离。
氧化法一般通过高温氧化，将矿石中的钛氧化为氧化钛等化合物，并与其他金属产生相应的氧化物。
具体工艺步骤如下：(1) 加热反应：将矿石与氧气或者空气同时加热，使矿石中的钛与氧气反应生成氧化物。
(2) 化学反应：矿石中的金属钛与氧气发生反应生成氧化钛。
同时，其他金属元素如铁、铬等也会氧化为相应的氧化物。
(3) 分离提纯：通过物理层析或化学反应，将氧化钛与其他杂质物质分离。
3. 产物精炼经过还原反应后，产生的钛产物中可能夹杂有其他金属元素或者杂质，需要进行精炼工艺，将钛产品纯度提高。
一般精炼工艺包括混合酸法、溶剂法等。
混合酸法是通过将还原后的钛产物与硫酸、氢氟酸等酸性溶液混合，使其中的金属杂质发生反应，生成可溶性的盐类，从而分离掉杂质。
溶剂法是通过在特定溶剂中将还原所得的钛产物溶解，然后通过调节溶剂中的条件，如温度、浓度等，分离杂质离子和钛离子，最终得到纯度较高的四氯化钛。
4. 四氯化钛的生产应用经过矿石选矿、还原和产物精炼等工艺步骤，最终得到的产品是纯度较高的四氯化钛。
钛和氯反应
钛与氯气反应会生成四氯化钛（TiCl4），这是一个放热反应。
具体来说，当钛金属暴露于氯气中时，会发生化学反应，生成四氯化钛，这个化合物在室温下是液体，具有136°C的沸点。
这个反应过程伴随着热量的释放，如果环境中含水量很低，释放的热量足以使钛燃烧，直到氯气或钛耗尽。
此外，如果氯气中含有水分，四氯化钛会与水发生水解反应，生成氢氧化钛（Ti(OH)4），这是一种白色固体。
这种水解反应说明，钛在氯气中的腐蚀行为受到水分含量的影响，这也是钛材料在特定环境下耐腐蚀特性的一个重要方面。
如果介质中含水量很低，释放的热量可以促使钛的燃烧，直到干氯气或钛耗尽。
如果氯气中含有水，四氯化钛就会发生水解反应，生成白色的氢氧化钛。
氯氧化钛是一种稳定的固体化合物，而不像四氯化钛（沸点为136℃）那样是具有强烈挥发性的液体。
综上所述，在实际应用中，这种反应的特性被用于钛的提炼和加工过程。
通过控制反应条件，可以有效地利用钛与氯的反应来生产高纯度的四氯化钛，进而通过化学还原等方法制备纯钛金属。
同时，了解这一反应机制对于防止钛材料的腐蚀也具有重要意义。
钢和钛在氯气中的安全性本数据源为「Modern Chlor-alkali technology V6」 p62~69P.C WestenAKZO NOBEL CENTRE FOR MATERIALS AND CORROSION ENGINEERING, HENGELO, THE NETHERLANDS1、介绍在生产和处理氯气的过程中，在干氯气时用钢；在湿氯气时使用钛是很常见的做法。
在一定的条件下，这样使用很安全。
为了安全期间，一定要知道使用的限制，决不能超越。
两种金属都很容易起反应，它们都可以金属表面形成一层保护层，从而形成钝化。
在湿氯气的条件下，钛表面会形成一层致密的、附着力强的TiO2层；在干氯气条件下，钢表面会形成一层FeCl2。
所以钛和钢的安全运用是由稳定性决定的，即钝化层的物理化学性质。
本文将讨论决定稳定性的条件,解释含水对防腐的重要性以及钢和钛的反应。
文中所采用的数据来自公开发行的文献；数据及相关概念都经过我们的测量和实践。
2、钛钛是一种非常活泼的金属。
和氧气接触可以很快生成TiO2，甚至水（蒸汽）也可以使钛氧化。
Ti(s) + 2H2O(g) →TiO2 (s) + 2H2(g) ----------------------------- (1)△G = -399.7 kJ/mol正是这种致密的、附着力强的固体TiO2层，使得钛可以耐很多强氧公剂的腐蚀，甚至是气态氯，只要能有一些水来维持TiO2的稳定。
和干燥的气态氯接触时，钛也是很容易反应的，生成四氯化钛。
这是一个放热反应，反应过程会生成大量的热。
Ti(s) + 2Cl2(g) →TiCl4 (l) ----------------------------------------- (2)△G = -726.8 kJ/mol在室温条件下，TiCl4呈液态(Tm = -22℃)，很容易蒸发(Tb =135℃)。
所以它不以阻止下面钛层的进一步腐蚀，相反反应热会刺激四氯化钛的蒸发，最后形成钛在氯气中着火。
流态化氯化法生产四氯化钛流态化氯化法生产四氯化钛(production of titanium tetrachloride by fluidizing chlorination process)细粒富钛物料和碳质还原剂在流态化氯化炉中于高温下与氯气作用生成四氯化钛的过程，为四氯化钛制取方法之一。
此法具有气一固相间传质和传热过程快、生产效率高的特点。
富钛物料主要有金红石、钛渣和人造金红石。
碳质还原剂一般采用石油焦。
20世纪50年代后期，美国杜邦公司(Du Pont Co)开始采用流态化氯化法(亦称沸腾氯化法)生产TiCl；70年代初中国和日本也采用这种方法，并逐步淘汰竖炉氯化法(见竖炉氯4化法生产四氯化钛)。
为充分利用钛资源，中国还发展了一种高钙镁含钛物料的流态化氯化工艺。
80年代末，世界上约有90％的TiCl是用流态化氯化法生产的。
4流态化氯化炉炉体(见图)可分为反应段、过渡段和扩大段。
反应段必须有一定的高度，使料层高度达到炉料与氯气有充分的接触反应时间。
过渡段的锥角要不小于炉料的安息角，以防止粉料堆集。
扩大段截面积增大，可降低气流速度，使细料进一步与氯气反应，并单炉生产能减少粉料被气流带走的损失。
大型流态化氯化炉的反应段内径在2m以上，TiCl4力达140t／d。
氯气进口位于炉底，氯气经气体分布板(即筛板，开孔率约1％)进入反应段在料层中均匀分布，并以较高气速使床层形成良好的起始流态化状态。
筛板有风帽型和直孔型两种，前者虽结构复杂，但孔眼不易堵塞，气流分不均匀；后者结构简单，但易堵孔影响气流匀匀分布。
加料口位于反应段内料层上方，由螺旋加料器加料。
扩大段顶部设有炉气出口，气态氯。
反应段下侧设有排渣口。
化产物由此排出，经管道进入后续系统，分离杂质和冷凝TiCl4此外，流态化氯化炉还设有测温、测压及氯气流量计量装置。
工艺用富钛物料与石油焦配制的炉料和氯气分别从加料口和氯气进口连续加入炉等气态产物内，在1123～1273K温度和一定流态化床层压差下进行氯化反应，生成的TiCl4，炉渣定期由炉底排出。
电解海水制氯系统运行常见故障分析电解海水制氯系统是一种通过电解海水来制备氯气的设备，常用于水处理、污水处理、游泳池消毒等领域。
在系统运行过程中，可能会出现一些故障，影响设备的正常运行。
本文将对电解海水制氯系统常见故障进行分析。
1. 电极堵塞：在电解海水制氯过程中，电解池中的电极容易积聚杂质、钠盐等物质，导致电解反应受阻。
这时应对电解池进行清洗或更换电极，以恢复设备的正常运行。
2. 水流量不稳定：水流量的不稳定可能是由于管道阻塞、水泵故障或电解池堵塞等原因引起的。
需要对各个部位进行检查和清洗，确保水流量稳定。
3. 氯浓度不均匀：电解海水制氯过程中，氯浓度不均匀可能是因为电极间距不正确、电极磨损或电解池堵塞等原因导致的。
要对电极间距进行调整，清洗电极，确保氯浓度均匀。
4. 氯浓度过高或过低：根据需要，设备通常要求有一定的氯浓度，电解海水制氯系统如果出现氯浓度过高或过低的情况，可能是由于电解池电流设置不正确、电解池堵塞或电极磨损等原因引起的。
需要检查电流设置、清洗电解池和更换电极等措施，以调整氯浓度。
5. 电源故障：电解海水制氯系统的正常运行需要稳定的电源供应，一旦电源故障，系统将无法正常工作。
需要检查电源供应是否正常，排除电源故障。
6. 设备损坏：电解海水制氯系统的各个部件如电极、水泵、管道等都可能发生损坏，导致系统无法正常运行。
需要定期检查设备的运行情况，及时更换损坏部件。
电解海水制氯系统在运行过程中可能出现多种故障，需要对设备的各个部件进行定期维护和保养，及时处理故障，确保设备的正常运行。
应定期对设备进行检查和维修，预防故障的发生，提高设备的稳定性和使用寿命。
四氯化钛生产四氯化钛生产(培训教材) 黄诗才编二??八年五月二十八日 2011-03-31 10:23:46| 分类: 默认分类 | 标签: |字号大中小订阅前言四氯化钛是金属钛的生产、气相氧化法制取钛白粉以及医药和1000多种有机和无机钛化合物生产的主要中间产品。
目前四氯化钛消费在钛白工业上，每年达450万吨以上，消费在海绵钛生产上每年达50,60万吨。
其他领域主要供给云母钛珠光颜料、聚乙烯和聚丙烯等聚合剂生产，这两项需消费四氯化钛每年达8万吨以上。
为了适应四氯化钛生产需要，培养一支专业化的、熟练掌握四氯化钛生产的从职人员，编写了这本《四氯化钛生产》职工培训教材。
这本教材紧密联系四氯化钛生产实际，适合工人阅读。
除介绍了四氯化钛生产的基本原理、工艺流程及主要设备以外，也阐述了一些浅显的工艺方法的理论基础。
这本教材主要介绍高钛渣沸腾氯化工艺技术和铜除钒技术，只提及了熔盐氯化工艺和其他除钒工艺。
这本教材仍需要在四氯化钛工艺方法不断改进和完善的基础上，进行修改。
也恳请同行对教材中的不足之处予以指正。
目录第一章粗TiCl4生产 (1)第一节氯化过程的基本原理 (1)第二节影响氯化的因素 (6)第三节氯化工艺流程 (8)第四节氯化主要设备 (11)第五节技术操作 (15)第二章粗TiCl4的精制 (19)第一节粗TiCl4中的杂质 (20)第二节精制的原理和方法 (24)第三节精制工艺流程 (28)第四节精制主要设备 (30)第五节技术操作 (41)第三章三废的治理和利用 (45)第一节废气治理 (45)第二节酸性废水处理 (47)第三节氯化炉渣处理 (48)第一章粗四氯化钛生产四氯化钛是生产海绵钛、气相氧化法生产钛白、云母钛珠光颜料和多种有机和无机钛化合物生产的原料。
它是在有碳存在的条件下用氯气氯化高钛渣、金红石制得的。
目前工业上生产四氯化钛的方法有熔盐氯化和沸腾氯化二种，工业上一般都采用的是沸腾氯化生产工艺。
氯化法钛白粉的生产工艺探究发布时间：2023-03-07T02:43:58.798Z 来源：《中国科技信息》2022年19期10月作者：郑华平[导读] 二氧化钛是目前最好的、不可替代的白色无机化学颜料。
二氧化钛的主要原料是钛郑华平江苏镇钛化工有限公司江苏镇江 212000摘要：二氧化钛是目前最好的、不可替代的白色无机化学颜料。
二氧化钛的主要原料是钛。
我国钛资源十分丰富。
但由于我国钛白粉产业起步较晚，与国外同类企业的生产工艺、技术、设备、质量等方面存在一定差距，因此在出口和环境治理方面还存在一定困难。
因此，在我国大力推广钛白粉生产新技术是时代发展的必然趋势。
目前，钛白粉的生产工艺主要有氯化法和硫酸法两种。
因此，本文主要对氯化钛白粉的生产工艺进行具体研究。
关键词：氯化法；钛白粉；生产工艺；探究氯化钛白粉的生产过程具有连续性、全自动化的特点。
与氯化法相比，氯化法制得的二氧化钛具有较好的光敏性和化学性能，并且获取的品质很高。
生产成本明显低于硫酸法并且由于废物排放少可以实现无害排放。
1钛白粉生产现状我国当前工业上生产钛白粉主要有硫酸法和氯化法两种方式。
但是由于硫酸工艺三废排放较多并且环境污染严重，产品质量不高，所以硫酸法使用并不普遍。
由于全球环境法律法规的日益标准化,氯化法废物排放少，具有环保的特点，所以自1990年代以来，许多在海外投资建设的钛白粉生产设施主要采用氯化法生产钛白粉。
近年来，钛白粉企业由于国家环保政策的收紧导致了其环境治理成本需求和限制增加。
另外，硫酸法制取的钛白粉在功能和实际应用都不能满足商品市场的需求。
因此大力发展和推广使用氯化法制取钛白粉是我国化工创新、产业发展不断现代化的必然结果。
需要注意的是氯化法制取过程中会产生氯气（或液氯）。
这种副产物具有剧毒和腐蚀性，会导致工作过程充满隐患，易燃易爆，因此生产人员必须严格遵守操作规程按步骤进行。
因此，相关人员需要认真学习如何规避氯化法生产钛白粉产生的风险。
熔盐氯化法生产四氯化钛工艺第一部分：熔盐氯化基础理论知识1、熔盐氯化的原理熔盐氯化是指高钛渣在熔盐介质中，在还原剂碳存在的条件下，氯气将高钛渣中的氧化物氯化成氯化物的过程。
其主要化学反应为：Q g CO g TiCl g Cl s C s TiO C ++−−−→−++︒-)()()(2)()(2485070022 Q g CO g TiCl g Cl s C s TiO C++−−−→−++︒-)(2)()(2)(2)(485070022Q g CO g TiCl g Cl g CO s TiO C ++−−−→−++︒-)(2)()(2)(2)(2485070022 熔盐氯化工艺作为氯化法生产钛白粉的氯化工序。
应用氧化工序尾气或纯氯气为主要原料进行熔盐氯化生产。
当氯气以一定速度通入氯化炉熔盐层时会强烈地搅动熔盐。
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，并在表面张力的作用下使这些固体粉状混合料保持在分散的熔盐介质中许多小气泡的表面，实际上氯化反应正是在这些无数小气泡表面进行的。
熔盐氯化反应时ΣTi 在熔盐中的含量在1～3%，碳含量控制在2～7%，反应生成的气体产物进入到气泡中，使气泡长大、上升，最终冲出熔盐界面后破裂进入到气相中去，液态产物则留在熔盐中最后随废盐一同排出。
高钛渣熔盐氯化反应为放热反应，因此提高氯化炉产能的同时应有效地控制好温度，做好系统的热平衡。
2、熔盐氯化的特点优点：①对含钙镁高的钛原料具有良好的适应性。
②熔盐氯化流程简单，炉料不需制团和焦化。
③熔盐氯化的耗碳量和废气量比非熔盐氯化少，有利于四氯化钛的冷凝。
④熔盐中的氯化钠、氯化钾能与三氯化铁、三氯化铝形成稳定的氯络合物，因而熔盐有净化杂质的作用。
缺点：①大量的废盐回收困难。
②炉衬的寿命短。
3、影响熔盐氯化的主要因素①熔盐组成熔盐的物料化学性质是影响氯化过程的重要因素。
