[发明专利]一种降低循环氯气中氧气含量的方法

说明书

技术领域

本发明属于TiCl₄生产技术领域，特别于涉及一种降低循环氯气中氧气含量的方法，降低钛白氧化工段或电解镁工段返还的循环氯气中的氧气含量。

技术背景

TiCl₄是生产海绵钛、钛白粉、纳米TiO₂的原料，是钛相关工业最基础的中间原料。目前工业上制备TiCl₄的方法主要有两种即沸腾氯化和熔盐氯化。

大型氯化法钛白粉厂生产TiCl₄的氯气主要是生产钛白时产生的氧化尾气即循环氯气，由于氧化工段生产过程中，控制技术、相同的密封和设备先进程度不同，其循环氯气的化学成分也不一样。表1为目前国内某家钛白生产厂家氧化工段的循环氯气，其主要成分是Cl₂、N₂、O₂等。这些成分对氯化炉温度稳定控制、高钛渣的氯化率、氯化炉的产能、氯气利用率等都有影响。

表1-氧化工段循环氯气成分及其体积浓度(％)

循环氯气中的氧气在氯化生产中是非常有害的，主要有以下三个方面：

(1)在氯化过程中还原剂消耗量增大，氧气要和还原剂(碳)发生反应，同时产生大量的热量，造成氯化炉温度波动大，影响高钛渣的正常氯化；

(2)氧化尾气中的O₂能够和氯化炉上部混合气体中的TiCl₄发生二次反应，生成TiO₂、Cl₂，降低了钛的回收率，同时造成氯化工段的尾气中Cl₂含量增高，尾气处理的负担加重；

(3)氧化尾气中的氯气、氧气对氯化炉产能影响较大。TiO₂的氯化速度随氯气浓度降低而减小，当氧化尾气的体积一定时，氯气浓度越高，氯化炉单位面积产能越大，氯气浓度越低，炉子单位面积产能随之下降。

因此降低循环氯气中的氧气含量对于稳定氯化生产、提高资源利用效率意义重大，而降低循环氯气中氧气含量的方法至今未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低循环氯气中氧气含量的方法，该方法通过还原剂在一定条件下可减少或完全清除氯气中的氧气，而并不或极小影响氯气的浓度。

本发明在钛白氧化工段或电解镁工段返还的含有一定量氧气的循环氯气进入氯化炉前对其进行处理，处理方法是将含有氧气的循环氯气通过温度为500～1500K的还原剂层，还原剂可以为石油焦、沥青、焦炭、煤等；

a在氧化工段后、氯化工段前，对含有一定量氧气的循环氯气进行处理，处理工艺是将钛白氧化工段或电解镁工段返还的含有一定量氧气的循环氯气鼓入循环氯气处理设备中，循环氯气中的氧气与还原剂层发生反应C+O₂＝CO₂，处理后的不含氧气的循环氯气进入氯化工段；

b在对含有一定量氧气的循环氯气进行处理时，循环氯气处理设备中还原剂层的温度控制在500～1500K温度范围内；

循环氯气处理设备作为循环氯气处理工艺的核心设备，其主要包括有：进气口、还原剂进料口、安全阀、冷却水管、排渣口、出气口等，如图1所示。

还原剂可以为石油焦、沥青、焦炭、煤等，其主要成分为碳。

本发明的优点在于，可处理TiCl₄氧化工段的循环氯气及其他工艺生产的含一定量氧气的氯气，且处理设备简单易操作，除设备外并在一定程度上降低了原料成本，有效提高后续高钛渣氯化工段氯化炉温度控制的稳定性，显著提高高钛渣氯化效率及资源利用率。

附图说明

图1为含氧循环氯气处理设备示意图。

图2为降低循环氯气中氧气的实施方式示意图。

具体实施方式

将钛白氧化工段或电解镁工段返还的含有一定量氧气的循环氯气从进气口鼓入循环氯气处理设备中，循环氯气中的氧气与还原剂层发生反应，处理后的不含氧气的循环氯气从出气口导出，其示意图如图2所示。

还原剂可以为石油焦、沥青、焦炭、煤等，其主要成分为碳，氧气与还原剂反应后生成二氧化碳，或同时有极少量氧气被还原成一氧化碳，因此在降低循环氯气中氧气含量的同时几乎不降低氯气的浓度，消除了循环氯气中氧气含量波动对氯化炉温度造成的不利影响，同时也避免了氯化炉温度受氧气与还原剂反应生成大量热的影响，提高了氯化炉温度的稳定性，有利于高钛渣加碳氯化反应TiO₂+C+2Cl₂＝TiCl₄+CO₂顺利进行，同时还消除了氯化产物TiCl₄被O₂二次氧化(TiCl₄+O₂＝TiO₂+2Cl₂)现象，提高了钛的收得率，大大降低了尾气中氯气含量，减轻了尾气处理系统的负担。