[发明专利]强制外循环加热除去四氯化钛中钒杂质的方法

说明书

技术领域：

本发明属于四氯化钛生产技术，特别涉及除去四氯化钛中钒杂质的方法。

背景技术：

四氯化钛生产过程中，富钛料中的氧化钒发生氯化反应生成三氯氧钒。由于三氯氧钒的沸点与四氯化钛的沸点接近，采用简单的蒸馏操作无法对它们进行有效分离；只有把三氯氧钒还原为高熔点的二氯氧钒等低价钒的氯化物，再经过蒸发操作，才能从四氯化钛中除去。目前国内应用的化学除钒工艺方法有铜除钒和矿物油除钒两种。铜除钒成本高、四氯化钛收率低、设备效率低，产生环境污染，该工艺将逐渐被淘汰。矿物油除钒由于具有成本低廉、可以连续化生产使用、无环境污染等优点，适用于大规模氯化除钒生产。矿油除钒利用矿物油和三氯氧钒在130℃以上温度条件下进行反应生成二氯氧钒等低价钒的氯化物和部分碳，并以固体形态存在于四氯化钛中，需要采用蒸发操作与四氯化钛进行分离。蒸发操作是在蒸发釜中完成的，国内采用把热交换器沉浸在蒸发釜的含有固体悬浮物的四氯化钛液体中，直接对液体进行加热。热交换器一般采用导热油或水蒸气或电热元件为加热介质的热交换器。采用沉浸式加热，由于蒸发釜中的四氯化钛含有二氯氧钒、碳和三氯化铁悬浮物，会在热交换器盘管上结垢或结疤、影响加热效率、使用时间仅能维持3至8个月；严重结疤的热交换器很难清理，只能拆卸；现场拆卸热交换器时，泄漏的四氯化钛产生大量烟雾，造成严重大气污染。

发明内容：

为了解决四氯化钛除钒过程中蒸发釜内的四氯化钛含有二氯氧钒、碳和三氯化铁悬浮物，在热交换器盘管上结垢或结疤、影响加热效率，以及拆卸结疤严重的热交换器时造成的空气污染问题，提出一种强制外循环加热除去四氯化钛中钒杂质的方法。

本发明是这样实现的：

强制外循环加热除去四氯化钛中钒杂质的设备由含钒泥浆储罐1、粗四氯化钛储罐2、强制外循环热交换器3、除钒塔4、矿物油储罐5、除钒反应蒸发釜6、液下泥浆泵7构成。

强制外循环加热除去四氯化钛中钒杂质的方法，粗四氯化钛由粗四氯化钛储罐进入除钒反应蒸发釜，在136℃～155℃，四氯化钛中的三氯氧钒与来自矿物油储罐的矿物油反应生成低价钒的氯化物和碳，其特殊之处是除钒反应蒸发釜内的四氯化钛经过液下泥浆泵加压输送至强制循环热交换器，四氯化钛经过管程，加热介质经过壳程，流出热交换器喷射进入除钒反应蒸发釜的四氯化钛部分气化进入除钒塔，粗四氯化钛中的三氯化铁、反应生成的二氯氧钒和碳以悬浮状态物质留在除钒反应蒸发釜中。

上述方法中，热交换器管内四氯化钛液体压力为P＝0.2MPa～1.0MPa，流速1m/s～6m/s，热交换器四氯化钛出口温度136℃～175℃。

上述方法中除钒反应蒸发釜内的四氯化钛混合液体中悬浮物浓度保持在质量百分比为0.05％～30％，超过该浓度釜存液排入四氯化钛泥浆罐、返回氯化工序处理；除钒反应蒸发釜补充含钒的粗四氯化钛。

由于除钒反应蒸发釜内的四氯化钛经过液下泥浆泵加压输送，进入位于除钒反应蒸发釜外侧的热交换器进行强制加热，形成高压，高速液流，对加热管形成自清洁、防结疤作用，并且提高加热效率20％～30％，延长热交换器的使用寿命24个月以上；避免了在除钒反应蒸发釜上拆装热交换器，防止了四氯化钛的挥发、水解，改善了生产环境与大气质量。除钒反应蒸发釜中三氯化铁、二氯氧钒和碳等悬浮物总浓度保持在0.05％～30％(质量)，有利于这些杂质的长大与去除。

附图说明：

附图为强制外循环加热除去四氯化钛中钒杂质的设备结构示意图。

具体实施方式：

下面参照附图叙述实施例。

强制外循环加热除去四氯化钛中钒杂质的设备，它是通过管路将粗四氯化钛储罐2与除钒反应蒸发釜6相连，除钒反应蒸发釜6内设有液下泥浆泵7，液下泥浆泵7的出口接列管式热交换器3的管程入口P4，热交换器3的管程出口P3接除钒反应蒸发釜6、除钒反应蒸发釜6通过管路接除钒塔4的中部，除钒塔4的顶部有排气孔、底部有管路连接除钒反应蒸发釜6，矿物油储罐5通过管路连接除钒反应蒸发釜6，液下泥浆泵7的出口的另一侧连接含钒泥浆储罐1。在热交换器3的外壳上安装有加热介质的出口P1和入口P2。

强制外循环加热除去四氯化钛中钒杂质的方法，粗四氯化钛由粗四氯化钛储罐2进入除钒反应蒸发釜6，在136℃～155℃下，四氯化钛中的三氯氧钒与来自矿物油储罐5的矿物油反应生成低价钒的氯化物和碳，除钒反应蒸发釜6内的四氯化钛经过液下泥浆泵7加压输送至强制循环热交换器3，该热交换器3是按换热需要设计的列管式热交换器。四氯化钛经过管程，加热介质经过壳程；管内四氯化钛液体压力为P＝0.2MPa～1.0MPa，流速1m/s～6m/s，热交换器四氯化钛出口温度136℃～175℃，流出热交换器3喷射进入除钒反应蒸发釜6的四氯化钛部分气化进入除钒塔4，粗四氯化钛中的三氯化铁、反应生成的二氯氧钒和碳以悬浮状态物质留在除钒反应蒸发釜6中。除钒反应蒸发釜中四氯化钛混合液体中悬浮物浓度保持在质量百分比为0.05％～30％，超过该浓度釜存液排入四氯化钛泥浆罐、返回氯化工序处理；除钒反应蒸发釜补充含钒的粗四氯化钛。