[发明专利]粗四氯化钛的精制水解工艺

说明书

技术领域

本发明属于钛化工技术领域，具体涉及一种粗四氯化钛精制过程中的水解工艺研究。

背景技术

TiCl₄既是海绵钛生产过程中的重要中间产品，也是氯化法钛白生产环节中的关键性中间环节，高钛渣或人造金红石在氯化炉经过氯气氯化后，得到TiCl₄和氯化钙、氯化镁、氯化铁等氯化物组成的混合炉气，混合炉气经收尘、冷凝后获得液态的粗TiCl₄，粗TiCl₄再进一步蒸馏、精馏，获得精TiCl₄产品，精TiCl₄通过还原蒸馏可制取海绵钛，通过氧化炉氧化则可生产出氯化钛白。

攀枝花某钛业公司2009年建成1.6万t/a规模的TiCl₄生产厂，攀钢海绵钛厂已建成1.5万t/a规模的海绵钛生产线，钢城集团公司的海绵钛生产规模达0.5万t/a，攀钢钛业公司10万t/a氯化钛白一期工程项目已破土动工，钛海科技公司选址米易一枝山工业园区的氯化钛白项目已启动了前期工作，源丰钛业及运达钛业公司等单位也生产TiCl₄产品外销。对TiCl₄生产过程开展工艺和装备技术研究十分必要。

粗TiCl₄含有各种杂质，包括Fe、Al、V、Cu、Si等的氯化物或氯氧化物，及氯气、氧气、氮气等气体。生产过程中需要进一步除去大部分杂质后才能用于氯化钛白或海绵钛生产。其中最明显的是，粗TiCl₄中的AlCl₃如果过高，将增大精制过程中的处理负荷，特别是采用铜丝除钒时，当TiCl₄中的AlCl₃含量达到一定值时，铜将与AlCl₃发生化学反应，使铜表面出现钝化现象，严重阻碍除钒反应的进行，影响除钒效果。粗TiCl₄预水解技术可以有效降低AlCl₃含量，且不会造成TiCl₄的损失，国内只有极少部分厂家采用了该技术，而且都是从国外引进的，通过喷射器直接将水喷入TiCl₄精制残液中，但技术引进时，国外公司只提供了相关工艺控制参数，没有对预水解反应机理给予解释，当前后工序参数在生产过程中发生调整时，厂家无法相应地修改预水解的控制参数，曾经发生过某厂家因参数设置不当造成较为严重的生产设备事故。攀枝花某钛业公司采用国内传统工艺，也未采用预水解技术，因此，对预水解技术机理进行深入研究，找出适合的工艺控制参数，应用于TiCl₄预水解工业生产十分必要。

此外，TiCl₄通过一级蒸馏和二级精馏的精制过程后，会产生相当于精TiCl₄产品数量15％的蒸馏釜残液，该残液中四氯化钛含量高达85％，因此必须回收处理。但该残液中含有大量的TiCl₃、AlCl₃、VOCl₂、FeCl₃、FeCl₂、AlOCl、TiOCl₂、TiO₂、Al₂O₃、MnCl₂、CuCl₂等杂质。传统的回收处理方式是将蒸馏釜残液返回精制过程，该方式虽不用增加太多设备，但会增大精制处理负荷，可能需要不断调整蒸馏塔参数，势必降低各塔产率，增大产品单位能耗，造成精制操作的不稳定并恶化操作，因此有必要研究更为合理的TiCl₄精制残液回收处理方式。国内极少数厂家引进了乌克兰的精制残液水解处理技术，通过喷射器直接将水喷入TiCl₄精制残液，引进消化过程中还处于不断摸索的应用研究之中，由于外方针对特定高钛渣原料和特定设备只提供了水解工艺控制参数，没有给出水解机理和参数计算的依据，当钛渣成份变动及前后工艺设备发生变化时，我方就无法实时调整水解参数，造成生产工艺操作不稳定，TiCl₄产品合格率下降。攀枝花某钛业公司等广大企业也未对残液进行预水解处理。因此，对蒸馏釜残液水解机理及控制参数进行深入研究，并应用于工业生产具有较大意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种安全高效，可以大大降低四氯化钛精制负荷，提高四氯化钛产品质量的精制水解方法。