簡介
粗四氯化鈦精製(partfication of crude tita-nium tetrachloride)是指除去粗四氯化鈦中的雜質。產出純四氯化鈦的過程,為四氯化鈦製取過程的最後一個重要環節。粗四氯化鈦含有多種溶解或呈懸浮狀的雜質,工業上常採用沉降過濾法除去固體懸浮物,用蒸餾-精餾法和化學法除去溶解在四氧化鈦中的矽、鋁、鐵、釩等氯化物雜質,獲得純度在99. 95%的精四氯化鈦。它是生產海綿鈦和生產氯化法鈦白的重要原料。20世紀50年代,精四氯化鈦生產已達到工業規模,世界各國均採用精餾法除SiCl,採用化學法除釩,但具體作法不盡相同,日本和美國採用礦物油法或HS法,前蘇聯主要採用鋁法,中國則採用銅法 。
精製方法
主要有蒸餾法除高沸點雜質、精餾法除SiCl和化學法除釩。
1.蒸餾法除高沸點雜質
蒸餾作業在蒸餾塔中進行。塔底溫度控制在略高於TiCl的沸點溫度(約413K),使TiCl易於氣化揮發,而高沸點組分只有部分氣化揮發。塔頂溫度控制在TiCl的沸點溫度,由於塔記憶體在一個小的溫度梯度和塔頂的自然冷卻,部分TiCl蒸氣在塔內凝成液滴而形成內回流。塔內上升的TiCl蒸氣和回流下落的液流接觸,進行傳熱傳質過程,使上升蒸氣中的高沸點組分含量逐漸減少,起提高分離效果的作用。除高沸點雜質後的TiCl蒸氣由塔頂逸出,經冷凝器冷凝成餾出液,高沸點雜質FeCl、AlCl、TiOCl等在蒸餾釜殘液中不斷富集,定期排出。
2.精餾法除SiCl
由於TiCl和雜質SiCl的揮發度不同。在精餾塔中藉助於氣液兩相的相互接觸,反覆多次進行部分氣化和部分冷凝。就可使混合液分離為純組分,從而達到除去SiCl、提純TiCl的目的。
3.化學法除釩
主要有銅法除釩、硫化氫除釩、鋁粉除釩和礦物油除釩等方法 。
工藝流程
TiCl易水解,精製設備系統須密閉,並用氬氣保護或用酸封,使之不接觸空氣,以避免TiCl中氧、氮含量增加。
蒸餾-精餾裝置常採用柵板塔和浮閥塔。中國採用浮閥塔,其優點是處理能力大,塔板效率高,但結構較複雜。
粗TiCl精製工藝流程大體可分為兩類。一類是中國採用的蒸餾除高沸點雜質-精餾除SiCl銅絲塔除釩流程。這類流程亦可省去蒸餾塔,在除釩同時除去高沸點雜質。另一類是美國、前蘇聯、日本等國採用的鋁粉或礦物油等方法除釩-精餾除SiCl蒸餾除高沸點雜質流程。粗TiCl精製鈦的回收率在95%以上 。
展望
隨著海綿鈦和氯化法鈦白生產的發展,精TiCl工業生產規模將進一步擴大。銅法除釩將被鋁法或礦物油法取代。將進一步開發TiCl精製新工藝和新設備。實現連續生產,並綜合回收釩和矽 。