[发明专利]制备二氧化钛的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及化工领域。更具体地，涉及制备二氧化钛的方法和系统。

背景技术

目前生产二氧化钛的方法主要有硫酸法和氯化法。由于硫酸法的流程长，污染严重，产品质量差而逐步被氯化法取代。

CN 1066043公开了一种制备金红石型钛白粉的工艺方法，其包括1)，将高钛渣与石油焦均匀混合后放入氯化炉中，通入氯气在800～900℃温度下进行沸腾氯化，2)，对氯化后得到的粗制四氯化钛进行分离提纯除去、镁、铁、硅和钒等杂质，得到精制四氯化钛，3)，制得的精制四氯化钛液体在蒸发器中，转化为气相，并预热至450～800℃，4)，气相四氯化钛与少量的晶型转化剂气相三氯化铝混合进入氧化炉，氧气经等离子发生器加热进入氧化炉，在1300～1500℃温度下，小于0.1秒内进行氧化反应生成固相二氧化钛，5)，迅速将二氧化钛固体粉末移出反应区并使反应热在迅速移去，收集二氧化钛生成氯气返回氯化炉，6)，将收集的二氧化钛颗粒粉末打浆成液体，经两级分选，小于1微米的细颗粒二氧化钛再进行后处理，粗颗粒研磨然后再分级，7)，使用助剂在50～70℃温度下pH=7～8进行包膜后处理，8)，将后处理后二氧化钛浆液，经两次过滤，进料含水小于45%，出料含水小于1%，9)在120～160℃温度下干燥，超微粉碎，产品平均粒度在0.3μm以下占70%。

然而，目前制备二氧化钛的手段仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种能够有效制备二氧化钛的方法和系统。

在本发明的第一方面，提出了一种制备二氧化钛的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：（1）通过燃烧二甲醚提供热量，对四氯化钛进行第一预热；（2）将铝粉、氯气和所述经过第一预热的四氯化钛混合，并使所述铝粉和氯气反应生成三氯化铝，以便得到含有三氯化铝和四氯化钛的混合物，其中，所述铝粉和氯气反应所产生的热对所述四氯化钛进行第二预热；（3）在氧气预热器中，通过燃烧二甲醚提供热量，对氧气进行第一预热；（4）通过燃烧甲苯提供热量，对所述经过第一预热的氧气进行第二预热；（5）将步骤（2）中得到含有三氯化铝和四氯化钛的混合物与步骤（4）中得到的经过第二预热的氧气进行混合，并使得四氯化钛和氧气发生氧化反应，以便获得含有二氧化钛和氯气的氧化反应混合物；以及（6）对所述氧化反应混合物进行气固分离，以便分别获得二氧化钛和氯气。的热量其中，所述氧气预热器包括：二甲醚燃烧室，所述二甲醚燃烧室采用二甲醚作为燃料，通过燃烧二甲醚产生热量；换热腔室，所述换热腔室与所述二甲醚燃烧室相连，并且设置有烟气入口和烟气出口；以及氧气管路，用于所述氧气管路穿过所述换热腔室，以便利用燃烧二甲醚产生的热量对所述四氯化钛进行加热。通过该方法，能够有效地快速对四氯化钛氧化反应的原料进行预热，并且得到三氯化铝，从而可以有效地生成二氧化钛，进而可以提高制备二氧化钛的效率，降低制备二氧化钛的成本，同时采用二甲醚对四氯化钛和氧气进行预热，不仅热利用率高，且二甲醚为清洁能源，减少了环境污染。

根据本发明的实施例，所述氧气预热器包括多个氧气管路。根据本发明的实施例，所述换热空间的内壁衬有耐火砖。根据本发明的实施例，所述氧气管路包括氧气进口和氧气出口，其中，所述在所述换热腔室的轴向方向上，所述二甲醚燃烧室位于在所述氧气进口的下方，所述烟气出口位于所述氧气出口的上方。由此，二甲醚燃烧产生的高温烟气通过对流作用对氧气管路中的氧气进行预热，热利用率较高，能够提高四氯化钛预热效率，进而能够提高制备二氧化钛的效率。

根据本发明的实施例，上述方法还可以具有下列附加技术特征：

在本发明的一个实施例中，经过第一预热的四氯化钛的温度为不低于270摄氏度；经过第二预热的四氯化钛的温度为不低于350摄氏度；经过第一预热的氧气的温度为不低于750摄氏度；经过第二预热的氧气的温度为不低于1500摄氏度。由此，可以进一步提高预热效率，从而提高制备二氧化钛的效率。

在本发明的一个实施例中，在步骤（1）和步骤（3）中，所述对四氯化钛进行第一预热和对氧气进行第一预热，均为间接加热，在步骤（4）中，将甲苯与所述经过第一预热的氧气混合，并燃烧以便通过直接加热，对所述经过第一预热的氧气进行第二预热。由此，可以提高热利用率，进一步提高预热效率，从而提高制备二氧化钛的效率。