氣相氧化TiCl4的技術(shù)問題

1、氣相氧化 TiCl4 的技術(shù)問題1. O2 預熱器：為了滿足反應(yīng)條件， O2 的溫度需要從室溫加熱到 1050，采用對管道的氧氣進行間接加熱，如何選擇耐高溫抗氧化的材質(zhì)，同時又能節(jié)省經(jīng)濟成本。氧氣從室溫加熱到 1050的氣體體積膨脹理論計算。2. TiCl 4 預熱器的問題同 O2 預熱器，其溫度從室溫加熱到 350，在材質(zhì)上需要耐高溫耐腐蝕。3. AlCl 3 發(fā)生器用于對 TiCl 4 二次預熱，在這個過程中通過 Al 粉和 Cl2 的反應(yīng)熱將 TiCl 4 的預熱溫度提升 100左右，Al 粉原料需要從國外進口， 因為對其要求比較高，含鐵量小于 10ppm，如果能控制其鋁粉能夠靠國內(nèi)提供

2、，以節(jié)省原料成本。4. 甲苯燃燒器用于對 O2 的二次提溫，通過甲苯與 O2 產(chǎn)生的反應(yīng)熱對其已經(jīng)預熱到 1050的 O2 再次提升到 1750，如何控制甲苯用量、壓力等以得到足夠的提升溫度，甲苯燃燒器的材質(zhì)等。5. 氧化器是氣相氧化 TiCl 4 技術(shù)的核心部件， TiCl 4、O2 的噴入形式、噴入結(jié)構(gòu)、噴入量等都將影響鈦白粉的質(zhì)量，其特點就是反應(yīng)迅速，TiO2 在 TiCl 4 噴入口和進入冷卻段處很容易結(jié)疤，鈦白粉結(jié)疤將影響氧化器的使用周期，如何防止鈦白粉結(jié)疤、以及如何控制鈦白粉快速反應(yīng)、控制其晶粒成型是氧化段的核心技術(shù)，也是目前一直還在研究的問題。6. 氣相氧化得到的鈦白粉由于溫度極

3、高，在鈦白粉冷卻的過程中由于溫度驟冷容易在冷卻管道中結(jié)疤，影響生產(chǎn)，如何在冷卻管段防止鈦白粉結(jié)疤也是迫切需要解決的問題。7. 從氧化器出來的帶氯氣和除疤物料的鈦白粉需經(jīng)過布袋過濾器對其氣固分離，在袋濾器的設(shè)備選型方面如材質(zhì)、過濾面積等要求比較高。8.從布袋過濾器出來的鈦白粉需對其進行制漿分離，得到鈦白粉漿料最后送入后處理，由于布袋過濾器不能完全將 Cl2 同鈦白粉分離，將有一部分鈦白粉帶著 Cl2 進入制漿罐， Cl2、Cl-的存在將影響鈦白粉的質(zhì)量，需對其進行脫氯處理，目前常用的脫氯方法是干法脫氯和濕法脫氯，如何能夠使氯完全脫去也是目前還需研究的一個問題。沸騰氯化技術(shù)一、沸騰氯化爐：1、沸騰

4、氯化爐數(shù)學模型的建立及實驗模擬。2、沸騰段的高度與氯化爐直徑最佳比。3、氯化爐內(nèi)襯、砌磚縫泥漿材質(zhì)的選擇，氯化爐砌磚裝配的優(yōu)化，爐殼結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。4、氣體分布器結(jié)構(gòu)設(shè)計、材質(zhì)的選擇，最佳進氣量、流速及氣體分布狀態(tài)的控制。5、高鈦渣（TiO 2 含量 89%，水份 0.1%以下）、石油焦（C 含量 98%，水份在 0.5%以下）的干燥工藝及保存。6、高鈦渣進料系統(tǒng)的研究。固體物料如何實現(xiàn)均勻送入爐內(nèi)，若粒徑變化范圍大，如何與氣體實現(xiàn)連鎖反應(yīng)。7、沸騰氯化的主要工藝參數(shù)的確定及優(yōu)化。8、氯化爐的散熱及保護措施。9、沸騰氯化全過程自動控制技術(shù)。10、延長沸騰爐壽命的保護措施。二、 急冷塔：1、急冷塔內(nèi)

5、襯的材質(zhì)及裝配，外殼的材質(zhì)及結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)優(yōu)化。2、粗 TiCl 4 噴嘴的結(jié)構(gòu)及材質(zhì)，噴嘴的數(shù)量及布局狀態(tài)的優(yōu)化。3、各個噴嘴噴淋量的控制，如何控制使及高沸點釩渣（VOCl 2）不過多地落入氯化爐內(nèi)。4、如何檢測各個噴嘴上粗TiCl 4 的流量。5、進入旋風除塵器管道材質(zhì)、管徑的選擇，如何避免腐蝕、沖刷及堵塞。三、 旋風收塵器：爐氣及氯化廢渣（ 423K）經(jīng)管道進入到旋風收塵器內(nèi)，實現(xiàn)氣-固分離。氣體進入直接冷凝器（ 345K）、間接冷凝器（ 248K），氣體 TiCl 4 被冷凝為液體而被收集；氯化廢渣收集下來進管道進入渣制漿罐內(nèi)。1、旋風收塵器的材質(zhì)選擇及結(jié)構(gòu)優(yōu)化。2、如何提高的耐腐蝕、耐磨損

6、，延長其工作時間及壽命。3、如何實現(xiàn)高效分離粗TiCl 4 及氯化廢渣（分離效率要達到95%左右）。4、恒溫（ 410423K）裝置及控制。5、如何防止收集的氯化廢渣進入渣制漿罐內(nèi)的管道堵塞使廢渣順利下來，閥門的選擇及控制，如何防止氣體經(jīng)此管道進入渣制漿罐內(nèi)。四、直接冷凝器、間接冷凝器：1、如何防止在管道內(nèi)發(fā)生堵塞、泄露、腐蝕，及停車后如何清洗、疏通。2、直接冷凝器的材質(zhì)的選擇、結(jié)構(gòu)的優(yōu)化；噴嘴的結(jié)構(gòu)及材質(zhì)，噴嘴的數(shù)量及布局狀態(tài)的優(yōu)化。3、兩個直接冷凝器之間負荷的分配。4、由于粗 TiCl 4 的腐蝕性及粘性， 間接冷凝器的材質(zhì)選擇、 結(jié)構(gòu)優(yōu)化及操作維護的方便，的冷源介質(zhì)的選擇及其系統(tǒng)的運行操

7、作的優(yōu)化。5、熱交換器的材質(zhì)選擇、結(jié)構(gòu)優(yōu)化及維護的方便性，如何防止堵塞。6、整個冷卻系統(tǒng)的熱量平衡的計算。、粗TiCl4 儲罐的材質(zhì)選擇、結(jié)構(gòu)優(yōu)化，停車如何清洗粗TiCl 4 儲罐。緊急7事故下的安全儲存系統(tǒng)，及事故急救措施。8、粗 TiCl 4 儲罐的攪拌裝置的研究， 既要滿足密封性又要滿足防腐蝕性。怎樣控制使進入粗TiCl 4 蒸發(fā)器的固含量盡可能地低。9、輸送 TiCl 4 泵的研究。要滿足耐腐蝕、耐沖刷、不外泄、不堵塞。五、精制 TiCl4 ：1、蒸發(fā)粗 TiCl4 的設(shè)備的材質(zhì)選擇、結(jié)構(gòu)優(yōu)化及維護的方便性。2、除釩試劑的選擇、工藝優(yōu)化及機理研究。3、精餾塔的材質(zhì)選擇、結(jié)構(gòu)優(yōu)化，填料種

8、類、布置方式的研究。4、直接冷凝器的材質(zhì)的選擇、結(jié)構(gòu)的優(yōu)化；噴嘴的結(jié)構(gòu)及材質(zhì)，噴嘴的數(shù)量及布局狀態(tài)的優(yōu)化。5、間接冷凝器的材質(zhì)選擇、結(jié)構(gòu)優(yōu)化及操作維護的方便，的冷源介質(zhì)的選擇及其系統(tǒng)的運行操作的優(yōu)化。6、整個冷卻系統(tǒng)的熱量平衡的計算。7、粗 TiCl 4 儲罐的材質(zhì)選擇，滿足長時間儲存的安全需要及保護措施。六、氯化尾氣、精制尾氣及各種尾氣的處理：生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣，包括氯化、氧化過程中產(chǎn)生的廢氣，鈦白粉干燥、粉碎過程中產(chǎn)生的含塵廢氣以及氯氣液化、液氯氣化器尾氣。 廢氣量及成分見下表。氯氣液化尾氣、 液氯氣化器尾氣和氧化后脫氯工段尾氣等尾氣主要有害物質(zhì)為 Cl2，采用洗滌塔，除去其中的 Cl

9、2，產(chǎn)生的 FeCl3加入鐵屑再生成 FeCl2利用，定期排出 FeCl3 外賣。氯化間接冷凝器排出含有 CO、CO2 、TiCl 4、HCl 、SiCl 4、COS 的尾氣，精制過程中產(chǎn)生的含 TiCl 4、HCl 、 SiCl4 尾氣。這兩股尾氣合并后處理，排氣量計劃治入口的污污染源成份染物（ Nm3）理措施/h(mg/Nm 3)一 80m 煙囪（排放口直徑0.85m，煙氣溫度 40）Cl 2200氯化工段尾CO洗滌、中182000TiCl 450氣12000和、焚（含 TiCl 4SiCl4燒、脫硫300精制）HCl后排放52000SO21500二 50m 煙囪 2 個（排放口直徑0.7

10、m，煙氣溫度 80）四氯化鈦預SO2460煙塵1600010熱爐尾氣NOx煙囪排210氧氣預熱爐SO2放460煙塵800010尾氣NOx210SO460后處理成品2煙囪排煙塵3000010干燥尾氣放NOx210三 60m 煙囪（排放口直徑 1.1m，煙氣溫度 70）2脫硫、除416燃煤鍋爐尾SO煙塵80066塵后排9300氣NOx放421四 20m 排氣筒 4 個（排放口直徑0.5m，煙氣溫度為常溫）氯氣液化尾Cl 21500FeCl2 溶200氣液液氯氣化器500循環(huán)吸尾氣收氧化后脫氯1200工段尾氣高鈦渣及石TiO 2布袋除和石油焦料倉揚30000塵后排5000油焦塵放粉塵煤場貯運、布袋除

11、煤粉22000塵后排5000破碎揚塵放后處理汽流TiO 2粉塵、2400布袋除粉碎機尾氣蒸汽塵后排2000包裝尾氣TiO 22400放粉塵1、如何回收利用尾氣中如Cl2、 CO 及其它可利用的氣體。2、如何盡可能地回收利用TiCl 4 。3、事故情況下，吸收Cl2 的試劑選擇及工藝研究。4、尾氣洗滌、中和、脫硫工藝的研究。5、焚燒爐的研究，如焚燒爐的結(jié)構(gòu)、耐腐蝕性及處理效率等。七、氯化廢渣的處理：由旋風收塵器收集下來的收沉渣， 主要為金屬氯化物和未反應(yīng)完全的高鈦渣和石油焦等。首先加水和少量鹽酸漿化，加入鹽酸主要是防止金屬氯化物水解。經(jīng)過濾后得到含金屬氯化物的濾液和含高鈦渣和石油焦的惰性固體。每

12、小時產(chǎn)生的惰性固體量及成分見下表：單位： t/小時HOTiO2SiOC總重220.5640.470.0761.142.25由于固體中含碳量高，可以回收用于鍋爐燃燒，或直接送往渣場填埋。每小時產(chǎn)生含金屬氯化物的濾液約7.29t, 其中各組分含量見下表：單位： t/小時H2OFeCl2VOCl 3CrCl 3AlCl 3MgCl 2CaCl 2MnCl 2NiCl 2KClCoCl 24.941.420.1150.01870.1990.3810.02130.1830.006220.000360.00155向該濾液中加入生石灰， 并需加熱、攪拌，使 Fe2+氧化成 Fe3+，生成 Fe(OH)3沉淀

13、。其它大部分金屬氯化物也生成氫氧化物沉淀，經(jīng)再次過濾后， 所得到的濾餅送往渣場填埋。每小時產(chǎn)生3.5t，具體成分見下表：單位： t/小時H OCaOFe(OH)3VO(OH)3Cr(OH)3Al(OH)3Mn(OH)2Ni(OH)2Co(OH)221.750.2081.200.07790.01200.1170.1290.004450.00111過濾后得到的濾液，濃度約達 30左右（主要含 CaCl227.4%、MgCl 25%）不能直接外排，擬采用濃縮蒸發(fā)結(jié)晶工藝進行處理。廢渣處理所用渣漿換熱器、 泥漿壓濾機等設(shè)備，國產(chǎn)設(shè)備不能滿足工藝要求，均從國外進口。1、氯化廢渣的回收利用新工藝的研究。2、如何回收未反應(yīng)完全的焦炭。3、CaCl2 濾液的濃縮蒸發(fā)結(jié)晶工藝的研究。4、中和渣的填埋堆積方式，如何使安全地堆放，渣庫的安全措施。氯化法鈦白粉后處理部分問題1.二氧化鈦在水性介質(zhì)中分散性研究，即分散時漿料濃度、攪拌速度、 pH 值、分散劑的研究；2. 二氧化鈦基料料漿的砂磨及分級工藝， 即漿料的濃度、 溫度、黏度、 pH 值、分散狀態(tài)和研磨介質(zhì)的選擇、研磨介質(zhì)填裝率及尺寸等的研究；3. 包膜工藝的研究，即二氧化鈦漿料的分散性、 pH 值、包膜劑的選擇、包膜劑加入量及加入順序、反應(yīng)溫度、反應(yīng)速度和時間、攪拌等的研究