本發(fā)明涉及四氯化鈦精制領(lǐng)域，具體涉及一種粗四氯化鈦除釩的化學(xué)反應(yīng)裝置及方法。

背景技術(shù)：

四氯化鈦是生產(chǎn)海綿鈦和氯化法生產(chǎn)鈦白的主要原料,同時(shí)也是制造顏料和鈦有機(jī)化合物的重要物料。粗四氯化鈦是指未經(jīng)提純的四氯化鈦。粗四氯化鈦中存在許多有害雜質(zhì)，其中釩是主要雜質(zhì)元素，釩雜質(zhì)的存在直接影響海綿鈦和鈦白的質(zhì)量，釩雜質(zhì)的高效、快速去處裝置及方法一直是四氯化鈦精制領(lǐng)域的難題。粗四氯化鈦中的釩雜質(zhì)主要是以氧氯化釩（vocl3）形式存在，其沸點(diǎn)（127℃）與四氯化鈦沸點(diǎn)（136℃）十分相近，采用精餾方法因分離系數(shù)小，而很難將它從四氯化鈦中分離除去。

目前，工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的四氯化鈦除釩方法主要有金屬銅（銅絲或銅粉）除釩、礦物油（或其它有機(jī)物）除釩、硫化氫除釩和鋁粉除釩等四種方法。

金屬銅除釩效果好，可獲得高質(zhì)量的四氯化鈦，但其生產(chǎn)過程需采用間歇操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大，操作環(huán)境差，洗滌過程產(chǎn)生大量含銅廢水需要處理，銅的利用率（即真正用于除釩反應(yīng)的銅）很低，除釩成本高。所以，金屬銅除釩法僅適合小規(guī)模生產(chǎn)。

經(jīng)硫化氫除釩后的四氯化鈦中殘留少量硫化物，影響產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)，硫化氫是具有惡臭味的劇毒氣體，嚴(yán)重影響員工的勞動(dòng)條件，甚至危及員工生命安全，且不符合現(xiàn)在新環(huán)境保護(hù)法環(huán)保要求。

鋁粉除釩法分為兩步法除釩工藝和一步法除釩工藝，其中兩步法除釩工藝技術(shù)主要來源于烏克蘭等國家，兩步法除釩技術(shù)配料準(zhǔn)備階段配置復(fù)雜，制造ticl3漿液需要用氯與鋁粉反應(yīng)生成alcl3作為催化劑，原料粗四氯化鈦需要提前水解，整個(gè)過程間歇操作，裝置配置復(fù)雜、運(yùn)行成本高，且存在四氯化鈦水解發(fā)生爆炸和氯氣泄漏出現(xiàn)傷人的事故。一步法除釩工藝技術(shù)源于國內(nèi)2006年鄧國珠和袁繼維發(fā)明人研究出一種“一步法”鋁粉除釩法，該法雖然省去了二步法ticl3的制備裝置，實(shí)現(xiàn)了工藝配置精簡的目的，但是在近幾年國內(nèi)實(shí)際應(yīng)用過程中無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定的去除粗四氯化鈦中的釩雜質(zhì)，產(chǎn)生的釩渣漿液量大，能耗成本高，國內(nèi)沒有實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，該技術(shù)還需進(jìn)一步研究。

白油（或礦物油）除釩技術(shù)，是目前逐步應(yīng)用在海綿鈦、氯化鈦白粉生產(chǎn)的先進(jìn)技術(shù)。但是傳統(tǒng)的礦物油除釩過程主要在蒸餾釜中進(jìn)行反應(yīng)，通過蒸餾釜外壁蒸汽加熱或電加熱器等方式進(jìn)行加熱，熱傳導(dǎo)效率低，能耗高，且除釩反應(yīng)易出現(xiàn)中斷；礦物油消耗量大，產(chǎn)生大量釩渣，容易出現(xiàn)殘?jiān)谄鞅?、官道上結(jié)疤，堵塞管道，且隨著蒸餾釜中釩渣量的波動(dòng)，造成蒸餾釜內(nèi)除釩效率波動(dòng)，影響精制后的四氯化鈦品質(zhì)穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種粗四氯化鈦除釩的化學(xué)反應(yīng)裝置，及用該裝置對粗四氯化鈦進(jìn)行除釩的方法。該裝置配置簡單，工藝控制穩(wěn)定，除釩效率及鈦回收率高、釩渣漿液產(chǎn)生量低。

上述目的是通過下述方案實(shí)現(xiàn)的：

一種粗四氯化鈦除釩的化學(xué)反應(yīng)裝置，其特征在于，所述裝置包括依次連接的混合反應(yīng)器（6）、閃蒸罐（7）、浮閥塔（11）、冷卻器（12）和回流槽（13），該裝置還包括：

粗四氯化鈦貯槽（2），該粗四氯化鈦貯槽（2）與所述混合反應(yīng)器（6）連接，在粗四氯化鈦貯槽（2）與混合反應(yīng)器（6）連接的管路上依次設(shè)有二次反應(yīng)器（8）和雙管板換熱器（9），所述二次反應(yīng)器（8）同時(shí)與所述閃蒸罐（7）的錐底出液口連接，且所述二次反應(yīng)器（8）上設(shè)有強(qiáng)制循環(huán)泵（4）；

白油貯槽（1），該白油貯槽（1）與所述混合反應(yīng)器（6）連接，且白油貯槽（1）與混合反應(yīng)器（6）連接的管路上依次設(shè)有計(jì)量泵（3）和流量計(jì)（5）；

除釩后四氯化鈦貯槽（17），該除釩后四氯化鈦貯槽（17）與回流槽（13）的出液口連接，回流槽（13）的出液口同時(shí)與所述浮閥塔（11）連接。

根據(jù)上述的粗四氯化鈦除釩的化學(xué)反應(yīng)裝置，其特征在于，該裝置還包括再沸器（14），所述再沸器（14）的一端通過塔底輸送泵（15）與所述浮閥塔（11）的底部連接，另一端與浮閥塔（11）的下部連接。

一種使用上述的裝置進(jìn)行粗四氯化鈦除釩的方法，其特征在于，該方法的步驟為：

（1）粗四氯化鈦連續(xù)加入到二次反應(yīng)器（8）中，通過強(qiáng)制循環(huán)泵（4）將粗四氯化鈦輸送到雙管板換熱器（9）中進(jìn)行加熱，雙管板換熱器（9）通入1.0mpa過熱蒸汽作為熱源，使雙管板換熱器（9）出口處粗四氯化鈦溫度為145℃，加熱后的粗四氯化鈦進(jìn)入混合反應(yīng)器（6）中；白油貯槽中（1）的白油通過計(jì)量泵（3）及流量計(jì)（5）加入到混合反應(yīng)器（6）中；白油和四氯化鈦混合的質(zhì)量比為65:1；

（2）粗四氯化鈦與白油在混合反應(yīng)器（6）中充分混合均勻，白油裂解成活性炭與四氯化鈦中vocl3反應(yīng)，反應(yīng)后的混合物進(jìn)入到閃蒸罐（7）中，其中混合物中的四氯化鈦在閃蒸罐（7）內(nèi)閃蒸成四氯化鈦蒸汽，四氯化鈦蒸汽通過閃蒸罐（7）內(nèi)的氣固分離裝置（10）進(jìn)行氣固分離后進(jìn)入到浮閥塔（11）內(nèi)；閃蒸罐（7）底部富集的物料通過錐底管道返回至二次反應(yīng)器（8）內(nèi)，物料中的活性炭繼續(xù)在二次反應(yīng)器（8）內(nèi)與粗四氯化鈦發(fā)生反應(yīng)；

（3）四氯化鈦蒸汽在浮閥塔（11）內(nèi)進(jìn)行精餾，精餾后的四氯化鈦蒸汽通過冷卻器（12）冷卻后進(jìn)入回流槽（13），回流槽（13）中的液體部分作為回流液返回至浮閥塔（11）中，部分進(jìn)入到除釩后四氯化鈦貯槽（17）。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明針對傳統(tǒng)的利用礦物油進(jìn)行粗四氯化鈦除釩的技術(shù)，利用精準(zhǔn)計(jì)量的方式，將粗四氯化鈦與白油按比例在混合器中混合均勻，在雙管板換熱器的加熱條件下，兩種物料在混合器中快速反應(yīng)進(jìn)行除釩，隨后進(jìn)入到閃蒸罐中實(shí)現(xiàn)閃蒸，除完vocl3雜質(zhì)的四氯化鈦以蒸汽的形式進(jìn)入到除高沸點(diǎn)雜質(zhì)浮閥塔進(jìn)一步去除四氯化鈦中的高沸點(diǎn)雜質(zhì)，經(jīng)冷卻得四氯化鈦中間產(chǎn)品。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)四氯化鈦除釩工藝的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差、能耗高等難題，裝置配置簡單，工藝控制穩(wěn)定，除釩效率高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明的粗四氯化鈦除釩的化學(xué)反應(yīng)裝置包括依次連接的混合反應(yīng)器（6）、閃蒸罐（7）、浮閥塔（11）、冷卻器（12）和回流槽（13），還包括粗四氯化鈦貯槽（2）、白油貯槽（1）、除釩后四氯化鈦貯槽（17）。閃蒸罐（7）進(jìn)液口與混合反應(yīng)器（6）的出口連接，閃蒸罐（7）的頂部與浮閥塔（11）連接。粗四氯化鈦貯槽（2）和白油貯槽（1）與混合反應(yīng)器（6）連接。同時(shí)，在粗四氯化鈦貯槽（2）與混合反應(yīng)器（6）連接的管路上依次設(shè)有二次反應(yīng)器（8）和雙管板換熱器（9）。白油貯槽（1）與混合器（6）連接的管路上依次設(shè)有計(jì)量泵（3）和流量計(jì)（5），通過計(jì)量泵和流量計(jì)控制加入混合器中的白油的量。其中，二次反應(yīng)器（8）同時(shí)與所述閃蒸罐（7）的錐底出液口連接，并且二次反應(yīng)器（8）上設(shè)有強(qiáng)制循環(huán)泵（4）。除釩后四氯化鈦貯槽（17）與回流槽（13）的出液口連接，回流槽（13）的出液口同時(shí)與浮閥塔（11）連接。

該裝置還設(shè)置有再沸器（14），再沸器（14）的一端通過塔底輸送泵（15）與所述浮閥塔（11）的底部連接，另一端與浮閥塔（11）的下部連接。再沸器可將浮閥塔塔底的液體加熱。

使用本發(fā)明裝置進(jìn)行粗四氯化鈦除釩的方法的步驟為：

（1）粗四氯化鈦連續(xù)加入到二次反應(yīng)器（8）中，通過強(qiáng)制循環(huán)泵（4）將粗四氯化鈦輸送到雙管板換熱器（9）中進(jìn)行加熱，通過向雙管板換熱器中通入1.0mpa水蒸氣作為熱源的方式對雙管板換熱器中的粗四氯化鈦進(jìn)行加熱，通過控制水蒸氣的流量，同時(shí)觀察雙管板換熱器上的溫度儀表，使雙管板換熱器（9）出口處粗四氯化鈦溫度為145℃。加熱后的粗四氯化鈦進(jìn)入混合反應(yīng)器（6）中。同時(shí)，白油貯槽中（1）的白油通過計(jì)量泵（3）及流量計(jì)（5）加入到混合反應(yīng)器（6）中。白油和四氯化鈦混合的質(zhì)量比為65:1。

（2）粗四氯化鈦與白油在混合反應(yīng)器（6）中充分混合均勻，白油快速裂解成活性炭與四氯化鈦中vocl3快速反應(yīng)，生成不溶于四氯化鈦的vocl2固體雜質(zhì)。反應(yīng)后的混合物進(jìn)入到閃蒸罐（7）中，其中，混合物中的四氯化鈦在閃蒸罐（7）內(nèi)快速閃蒸成四氯化鈦蒸汽，四氯化鈦蒸汽通過閃蒸罐（7）內(nèi)的氣固分離裝置（10）進(jìn)行氣固分離后進(jìn)入到浮閥塔（11）內(nèi)。閃蒸罐（7）底部富集的含有vocl2雜質(zhì)及活性炭的物料通過錐底管道返回至二次反應(yīng)器（8）內(nèi)，未反應(yīng)完的活性炭繼續(xù)在二次反應(yīng)器（8）內(nèi)與粗四氯化鈦反應(yīng)，之后繼續(xù)通過強(qiáng)制循環(huán)（4）輸送至雙管板換熱器（9）加熱后進(jìn)入到混合反應(yīng)器（6）中再次進(jìn)行vocl3被白油還原成vocl2的反應(yīng)。整個(gè)過程實(shí)現(xiàn)了粗四氯化鈦含釩雜質(zhì)的快速、高效的反應(yīng)及分離，減少了含釩四氯化鈦漿液的產(chǎn)生及四氯化鈦的損失，提高了四氯化鈦的回收率。

（3）四氯化鈦蒸汽在浮閥塔（11）內(nèi)進(jìn)行精餾，精餾后的四氯化鈦蒸汽通過冷卻器（12）冷卻后進(jìn)入回流槽（13），在塔頂回流泵（16）的作用下，回流槽（13）中的液體部分作為回流液返回至浮閥塔（11）中，部分進(jìn)入到除釩后四氯化鈦貯槽（17），得到去除完vocl3和高沸點(diǎn)雜質(zhì)的四氯化鈦中間產(chǎn)品。中間產(chǎn)品中剩余的低沸點(diǎn)雜質(zhì)去除方法簡單，只需常規(guī)的精餾裝置即可去除，因此本方法中不在闡述粗四氯化鈦去除低沸點(diǎn)雜質(zhì)制得精四氯化鈦的工藝技術(shù)。

本發(fā)明方法基于傳統(tǒng)的礦物油除釩工藝，一是改變傳統(tǒng)的蒸餾釜外壁蒸汽加熱或蒸餾釜內(nèi)電加熱方式造成傳熱效率低、除釩反應(yīng)慢的問題，二是改變傳統(tǒng)的在蒸餾釜內(nèi)進(jìn)行除釩反應(yīng)易出現(xiàn)的反應(yīng)不徹底、釩渣量過大的現(xiàn)象；利用大流量強(qiáng)制循環(huán)泵，將粗四氯化鈦輸送至雙管板換熱器對四氯化鈦進(jìn)行均勻快速加熱，同時(shí)對白油的加入量進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)量，使加熱后的四氯化鈦和白油在加熱器出口管道上的在混合反應(yīng)器中內(nèi)實(shí)現(xiàn)發(fā)生快速的除釩反應(yīng)，之后通過蒸發(fā)器閃蒸罐閃蒸、精餾塔浮閥塔蒸餾，制得去除完vocl3和高沸點(diǎn)雜質(zhì)的四氯化鈦中間產(chǎn)品。除釩反應(yīng)不徹底的四氯化鈦物料通過閃蒸罐錐底進(jìn)入到二次反應(yīng)器內(nèi)繼續(xù)通過強(qiáng)制循環(huán)泵打循環(huán)，發(fā)生二次除釩反應(yīng)，進(jìn)一步提高精四氯化鈦的品質(zhì)及回收率，大大降低了釩渣漿液的產(chǎn)生量。