一种四氯化钛精制方法
【专利摘要】一种四氯化钛精制方法，包括以下步骤：将粗TiCl4由高位槽送入换热器内；将石蜡油、饱和脂肪酸、对苯二胺、2，2，4-三甲基1，2-二氢化喹聚合体制成混合有机溶液送入上述混料器中；半成品罐内的粗TiCl4由浮阀塔中上部加入塔内，浮阀塔加热至60-100℃，高沸点的四氯化钛向下移动从浮阀塔底部进入第二蒸馏釜，进行下一步精制除钒处理。本发明采用的有机物价格低廉、来源广泛，精蒸塔具有自洁功能，可以使塔内铜丝仿佛使用，产生的含有钒、硅等化合物的副产物也可通过回收槽回收利用，实现了清洁化生产。该四氯化钛精制方法改善了现有有机物除钒的不足之处，具有很好的经济效益和社会效益。
【专利说明】一种四氯化钛精制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种四氯化钛的生产方法，尤其涉及一种四氯化钛精制方法。
【背景技术】
[0002] 四氯化钛是生产钛白、海绵钛及钛系列产品的重要中间产品。工业生产的粗四氯 化钛是一种红棕色浑浊液，含有许多杂质，成分十分复杂。粗四氯化钛必须进行精制，否则 由于杂质的影响将大大地影响下游钛产品的加工性能。精制的原理一般用蒸馏方法去除 FCC13等高沸点杂质，用精馏方法去除SiCl4等低沸点杂质，用置换等化学方法去除沸点相 近杂质中的V0C1 3。目前常用的除钒试剂有铜、铝粉、硫化氢和有机物等，但优缺点各异。铜 丝除钒，铜材料昂贵成本高；铝粉除钒，铝粉是一种易爆物质，对生产设备要求很高；硫化 氢除钒，硫化氢为剧毒物质，生产环境差，且对设备有腐蚀作用；有机物除钒，有机物廉价易 得、无毒、使用量少，一般工业生产采用此种方法，但现有的有机物除钒生产过程中产生的 残渣比较多，易结垢设备，堵塞管道和冷凝器，且所得产品不纯，有少量有机物残留。
【发明内容】
[0003] 为了解决现有有机物除钒其效果不理想，仍含有钒、碳粉、四氯化硅等杂质、需要 进一步处理等技术问题，本发明提供了一种清洁、简便、高效、除杂效果好的四氯化钛精制 方法。
[0004] 本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种四氯化钛精制方法，包括以下步 骤： (1) 将粗TiCl4由高位槽送入换热器内，在换热器内粗TiCl4被加热至120-140°c，随后 热的粗TiCl 4被送至混料器内； (2) 将石蜡油100份、饱和脂肪酸80-100份、对苯二胺2-4份、2,2,4_三甲基1， 2-二氢化喹聚合体0. 3-0. 5份制成混合有机溶液送入上述混料器中，混合有机溶液与热 的TiCl4，混合比例为1:1，将混合物料送入第一蒸馏釜内进行蒸馏，保持蒸馏釜内温度在 140-150°C，大部分含钒杂质由第一蒸馏釜底部的排泥管排入钒回收槽，TiCl 4蒸汽及部分 气体杂质从第一蒸馏釜顶部的排气管依次进入填料塔和第一冷凝器，形成液态的半成品贮 存在半成品罐内； (3) 半成品罐内的粗TiCl4由浮阀塔中上部加入塔内，浮阀塔加热至60-KKTC，低沸点 的SiCl 4被汽化变成蒸汽向上移动，进入第二冷凝器冷凝后送入硅回收槽内，高沸点的四氯 化钛向下移动从浮阀塔底部进入第二蒸馏釜，进行下一步精制除钒处理； (4) 含钒TiCl4经第二蒸馏釜通过第三冷凝器冷凝后送入第三蒸馏釜，经第三蒸馏釜将 TiCl4蒸汽送入精蒸塔内，TiCl4蒸汽连续通过除f凡塔内由铜丝卷成的铜球接触，使其所含 的钒杂质沉淀在铜丝表面上，精制后的11(：1 4由铜丝塔底部的11(：14排放阀送至第四冷凝器 冷凝，贮藏在成品罐内，含钒废水由铜丝塔底部排水阀输送至钒回收槽。
[0005] 实现上述四氯化钛精制方法的装置，包括粗钛高位槽、有机物油槽、流量阀、加热 器、混料器、蒸馏釜、填料塔、浮阀塔、冷凝器、精蒸塔；所述粗钛高位槽的出料管通过流量阀 与加热器的进料管连接，换热器的出料管与混料器连接；有机物油槽的出料管通过流量阀 与混料器连接，混料器的出料管与第一蒸馏釜进料管连接，第一蒸馏塔顶部的排气管与填 料塔连接，填料塔顶部排气管与第一冷凝器连接，第一冷凝器出料管与半成品罐连接；半成 品罐的出料管与浮阀塔连接，浮阀塔底部的出料管与第二蒸馏釜连接，第二蒸馏釜出料口 管与第三冷凝器进料口连接，第三冷凝器出料口与第三蒸馏釜连接，第三蒸馏釜与精蒸塔 相连，精蒸塔底部出料口与第四冷凝器连接，第四冷凝器的出料管与成品罐连接。
[0006] 作为优选，所述第一蒸馏釜底部的排泥管与钒回收槽连接。
[0007] 作为优选，所述浮阀塔底部设置有第二蒸馏釜，浮阀塔顶部设置有排气管，排气管 与第二冷凝器连接，第二冷凝器的出料管与硅回收槽连接，硅回收槽顶部与浮阀塔连接。
[0008] 作为优选，所述精蒸塔，包括塔体、水泵、空压机、蒸汽锅炉，所述塔体内设置有多 层筛板，筛板之间填充有铜丝球；塔体底部及塔体侧面均与三通管连接，所述塔体底部的三 通管分别与液体四氯化钛排放阀和排水阀连接；所述塔体侧面的三通管分别与粗四氯化钛 进入阀和干燥空气阀连接，干燥空气阀经管道与空气干燥器连接，空气干燥器与空压机连 接；塔体顶部与四通管连接，四通管分别与蒸汽阀、进水管、排气阀连接，其中进水管经管道 与水汽交换三通连接，水汽交换三通一端经进水阀与水泵出水口连接，水汽交换三通另一 端经空气阀与空压机排气嘴连接，蒸汽阀经蒸汽管道与蒸汽锅炉连接。
[0009] 在混料器内，石蜡油、饱和脂肪酸会碳化形成活性炭将V0C13还原并吸附其他杂 质，形成高沸点化合物；而对苯二胺和2, 2,4-三甲基1，2-二氢化喹聚合体（防老剂RD)可 以控制反应速度、调整除钒效率。
[0010] 本发明具有除钒效果佳、无污染、自动化工作的特点，其采用新型有机物组合物除 钒工艺，除钒效果能达到99%以上，而且产生的残渣清洗方便，克服了传统有机物除钒易产 生粘稠的、体积大的残渣，容易堵塞管道的缺点。装置中三级蒸馏釜以及填料塔、浮阀塔、 精蒸塔能进一步的分离粗四氯化钛中含有的杂质，能很好的分离粗四氯化钛内各种低沸点 及高沸点杂质和固体颗粒杂质；新型有机物组合物和精蒸塔配合除钒，除钒效果能提高至 99. 5%以上，本发明采用的有机物价格低廉、来源广泛，精蒸塔具有自洁功能，能使得塔内铜 丝重复使用，且产生的含有钒、硅等化合物的副产物也可通过回收槽回收利用，实现了清洁 化生产。该四氯化钛精制方法改善了现有有机物除钒的不足之处，具有很好的经济效益和 社会效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1是本发明粗钛高位槽至半成品罐的结构示意图； 图2是本发明半成品罐至成品罐的结构示意图； 图3是精蒸塔的结构示意图。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合【具体实施方式】，对发明的技术方案作进一步具体的说明。
[0013] 图1是本发明粗钛高位槽至半成品罐的结构示意图，图2是本发明半成品罐至成 品罐的结构示意图，图3是精蒸塔的结构示意图。如图所示，实现该四氯化钛精制装置，包 括粗钛高位槽1、矿物油槽2、流量阀3、加热器4、混料器5、蒸馏釜（6、61、62)、填料塔8、冷 凝器（9、91、92、93)、浮阀塔11、精蒸塔13等。其粗钛高位槽1的出料管经流量阀3与加热 器4的进料管连接，加热器4的出料管与混料器5连接。有机物油槽2的出料管通过流量 阀3与混料器5连接。
[0014] 混料器5的出料管与第一蒸馏釜6进料管连接，第一蒸馏釜6底部的排泥管与钒 回收槽7连接。第一蒸馏塔6顶部的排气管与填料塔8连接，填料塔8顶部排气管与第一 冷凝器9连接，第一冷凝器9出料管与半成品罐10连接。
[0015] 半成品罐10的出料管与浮阀塔11连接，浮阀塔11底部设置有第二蒸馏釜61，浮 阀塔11顶部的排气管与第二冷凝器91连接，第二冷凝器91的出料管与硅回收槽71连接， 硅回收槽71与浮阀塔连接。
[0016] 浮阀塔11的出料管与第二蒸馏釜61连接，第二蒸馏釜61的排气管与第三冷凝器 92连接，第三冷凝器92与第三蒸馏釜62连接，第三蒸馏釜62连接排气管与精蒸塔13连 接，精蒸塔13底部的液体四氯化钛排放管A与第三冷凝器93连接，第三冷凝器93的出料 管与成品罐12连接。
[0017] 精蒸塔13,包括塔体31、水泵32、空压机33、蒸汽锅炉34等。其塔体31内设置有 多层筛板35,筛板35之间填充有铜丝球36。塔体31底部及塔体31侧面均与三通管（37、 38)连接，所述塔体31底部的三通管37分别与液体四氯化钛排放阀A和排水阀B连接。所 述塔体31侧面的三通管38分别与粗四氯化钛进入阀C和干燥空气阀D连接，干燥空气阀D 经管道与空气干燥器39连接，空气干燥器39与空压机33连接。塔体31顶部与四通管310 连接，四通管310分别与蒸汽阀E、进水管311、排气阀F连接，其中进水管311经管道与水 汽交换三通312连接，水汽交换三通一端经进水阀G与水泵32出水口连接，水汽交换三通 312另一端经空气阀Η与空压机33排气嘴连接，蒸汽阀E经蒸汽管道与蒸汽锅炉34连接。
[0018] 以下是该四氯化钛精制的实例： 实施例1 :粗TiCl4由粗钛高位槽1经流量阀3送入加热器4内，加热器4使粗TiCl4 加热至120°C，随后粗TiCl4被送至混料器5内，将石蜡油100份、饱和脂肪酸80份、对苯二 胺2份、2, 2,4-三甲基1，2-二氢化喹聚合体0. 3份制成混合有机溶液送入混料器5中，混 料器5中混合有机溶液与热的TiCl4的混合比例为1:1，石蜡油、饱和脂肪酸会碳化形成活 性炭将V0C1 3还原并吸附其他杂质，对苯二胺、2, 2,4-三甲基1，2-二氢化喹聚合体能控制 反应速度且有助于粗TiCl4中的杂质析出，随后物料送入第一蒸馏釜6内进行蒸馏，大部分 含钒杂质由第一蒸馏釜6底部的排泥管排入钒泥浆槽7, TiCl4蒸汽及部分杂质从第一蒸馏 釜6顶部的排气管依次进入填料塔8和第一冷凝器9,形成液态的半成品贮存在半成品罐 10内。
[0019] 半成品罐10内的物料由浮阀塔11上部加入塔内，浮阀塔11加热至60°C (SiCl4 的沸点)，产生的SiCl4蒸汽逐渐向上移动，11(：14液体向下流动，SiCl4蒸汽进入第二冷凝 器91冷凝后送入硅回收槽71内；不含SiCl 4的TiCl4从浮阀塔11底部进入第二蒸馏釜 61内，第二蒸馏釜内TiCl4蒸汽经第三冷凝管冷凝92后进入第三蒸馏釜62,进行下一步精 制除钒处理。
[0020] 含钒TiCl4蒸汽经第三蒸馏釜62送入精蒸塔13内，TiCl4气体连续通过精蒸塔13 内由铜丝卷成的铜球33接触，使其所含的钒杂质沉淀在铜丝表面上，精制后的TiCl 4由精 蒸塔13底部的TiCl4排放阀A送至第四冷凝器93冷凝，贮藏在成品罐12内。
[0021] 实施例2 :粗TiCl4由粗钛高位槽1经流量阀3送入加热器4内，加热器4使粗 TiCl4加热至130°C，随后粗TiCl4被送至混料器5内；将石蜡油100份、饱和脂肪酸90份、 对苯二胺3份、2, 2,4-三甲基1，2-二氢化喹聚合体0. 4份制成混合有机溶液送入混料器5 中，混料器5中混合有机溶液与热的TiCl4的混合比例为1: 1，石蜡油、饱和脂肪酸会碳化形 成活性炭将V0C13还原并吸附其他杂质，对苯二胺、2, 2,4-三甲基1，2-二氢化喹聚合体能 控制反应速度且有助于粗TiCl4中的杂质析出，随后物料送入第一蒸馏釜6内进行蒸馏，大 部分含钒杂质由第一蒸馏釜6底部的排泥管排入钒泥浆槽7, TiCl4蒸汽及部分杂质从第一 蒸馏釜6顶部的排气管依次进入填料塔8和第一冷凝器9,形成液态的半成品贮存在半成品 罐10内。
[0022] 半成品罐10内的物料由浮阀塔11上部加入塔内，浮阀塔11加热至80°C (SiCl4 的沸点)，产生的SiCl4蒸汽逐渐向上移动，11(：14液体向下流动，SiCl4蒸汽进入第二冷凝 器91冷凝后送入硅回收槽71内；不含SiCl 4的TiCl4从浮阀塔11底部进入第二蒸馏釜 61内，第二蒸馏釜内TiCl4蒸汽经第三冷凝管冷凝92后进入第三蒸馏釜62,进行下一步精 制除钒处理。
[0023] 含钒TiCl4蒸汽经第三蒸馏釜62送入精蒸塔13内，TiCl4气体连续通过精蒸塔13 内由铜丝卷成的铜球33接触，使其所含的钒杂质沉淀在铜丝表面上，精制后的TiCl 4由精 蒸塔13底部的TiCl4排放阀A送至第四冷凝器93冷凝，贮藏在成品罐12内。
[0024] 实施例3 :粗TiCl4由粗钛高位槽1经流量阀3送入加热器4内，加热器4使粗 TiCl4加热至140°C，随后粗TiCl4被送至混料器5内；将石蜡油100份、饱和脂肪酸100份、 对苯二胺4份、2, 2,4-三甲基1，2-二氢化喹聚合体0. 5份制成混合有机溶液送入混料器5 中，混料器5中混合有机溶液与热的TiCl4的混合比例为1: 1，石蜡油、饱和脂肪酸会碳化形 成活性炭将V0C13还原并吸附其他杂质，对苯二胺、2, 2,4-三甲基1，2-二氢化喹聚合体能 控制反应速度且有助于粗TiCl4中的杂质析出，随后物料送入第一蒸馏釜6内进行蒸馏，大 部分含钒杂质由第一蒸馏釜6底部的排泥管排入钒泥浆槽7, TiCl4蒸汽及部分杂质从第一 蒸馏釜6顶部的排气管依次进入填料塔8和第一冷凝器9,形成液态的半成品贮存在半成品 罐10内。
[0025] 半成品罐10内的物料由浮阀塔11上部加入塔内，浮阀塔11加热至100°C (SiCl4 的沸点)，产生的SiCl4蒸汽逐渐向上移动，11(：14液体向下流动，SiCl4蒸汽进入第二冷凝 器91冷凝后送入硅回收槽71内；不含SiCl 4的TiCl4从浮阀塔11底部进入第二蒸馏釜 61内，第二蒸馏釜内TiCl4蒸汽经第三冷凝管冷凝92后进入第三蒸馏釜62,进行下一步精 制除钒处理。
[0026] 含钒TiCl4蒸汽经第三蒸馏釜62送入精蒸塔13内，TiCl4气体连续通过精蒸塔13 内由铜丝卷成的铜球33接触，使其所含的钒杂质沉淀在铜丝表面上，精制后的TiCl 4由精 蒸塔13底部的TiCl4排放阀A送至第四冷凝器93冷凝，贮藏在成品罐12内。
[0027] 最后，应当指出，以上【具体实施方式】仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明 不限于上述【具体实施方式】，还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上具体实 施方式所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1. 一种四氯化钛精制方法，其特征是包括以下步骤： (1) 将粗TiCl4由高位槽送入换热器内，在换热器内粗TiCl4被加热至120-140°c，随后 热的粗TiCl 4被送至混料器内； (2) 将石蜡油100份、饱和脂肪酸80-100份、对苯二胺2-4份、2,2,4_三甲基1， 2-二氢化喹聚合体0. 3-0. 5份制成混合有机溶液送入上述混料器中，混合有机溶液与热 的TiCl4，混合比例为1:1，将混合物料送入第一蒸馏釜内进行蒸馏，保持蒸馏釜内温度在 140-150°C，大部分含钒杂质由第一蒸馏釜底部的排泥管排入钒回收槽，TiCl 4蒸汽及部分 气体杂质从第一蒸馏釜顶部的排气管依次进入填料塔和第一冷凝器，形成液态的半成品贮 存在半成品罐内； (3) 半成品罐内的粗TiCl4由浮阀塔中上部加入塔内，浮阀塔加热至60-KKTC，低沸点 的SiCl 4被汽化变成蒸汽向上移动，进入第二冷凝器冷凝后送入硅回收槽内，高沸点的四氯 化钛向下移动从浮阀塔底部进入第二蒸馏釜，进行下一步精制除钒处理； (4) 含钒TiCl4经第二蒸馏釜通过第三冷凝器冷凝后送入第三蒸馏釜，经第三蒸馏釜将 TiCl4蒸汽送入精蒸塔内，TiCl4蒸汽连续通过除f凡塔内由铜丝卷成的铜球接触，使其所含 的钒杂质沉淀在铜丝表面上，精制后的11(：1 4由铜丝塔底部的11(：14排放阀送至第四冷凝器 冷凝，贮藏在成品罐内，含钒废水由铜丝塔底部排水阀输送至钒回收槽。
2. -种实现权利要求1所述四氯化钛精制方法的四氯化钛精制装置，包括粗钛高位 槽、矿物油槽、流量阀、加热器、混料器、蒸馏荃、填料塔、浮阀塔、冷凝器、精蒸塔；其特征在 于粗钛高位槽的出料管通过流量阀与加热器的进料管连接，换热器的出料管与混料器连 接；矿物油槽的出料管通过流量阀与混料器连接，混料器的出料管与第一蒸馏釜进料管连 接，第一蒸馏塔顶部的排气管与填料塔连接，填料塔顶部排气管与第一冷凝器连接，第一冷 凝器出料管与半成品罐连接；半成品罐的出料管与浮阀塔连接，浮阀塔底部的出料管与第 二蒸馏釜连接，第二蒸馏釜出料口管与第三冷凝器进料口连接，第三冷凝器出料口与第三 蒸馏釜连接，第三蒸馏釜与精蒸塔相连，精蒸塔底部出料口与第四冷凝器连接，第四冷凝器 的出料管与成品罐连接；
3. 根据权利要求2所述的四氯化钛精制装置，其特征是所述第一蒸馏釜底部的排泥管 与钒回收槽连接；
4. 根据权利要求2所述的四氯化钛精制装置，其特征是所述浮阀塔底部设置有第二蒸 馏釜，浮阀塔顶部设置有排气管，排气管与第二冷凝器连接，第二冷凝器的出料管与硅回收 槽连接，硅回收槽顶部与浮阀塔连接；
5. 根据权利要求2所述的四氯化钛精制装置，其特征是所述精蒸塔，包括塔体、水泵、 空压机、蒸汽锅炉，所述塔体内设置有多层筛板，筛板之间填充有铜丝球；塔体底部及塔体 侧面均与三通管连接，所述塔体底部的三通管分别与液体四氯化钛排放阀和排水阀连接； 所述塔体侧面的三通管分别与粗四氯化钛进入阀和干燥空气阀连接，干燥空气阀经管道与 空气干燥器连接，空气干燥器与空压机连接；塔体顶部与四通管连接，四通管分别与蒸汽 阀、进水管、排气阀连接，其中进水管经管道与水汽交换三通连接，水汽交换三通一端经进 水阀与水泵出水口连接，水汽交换三通另一端经空气阀与空压机排气嘴连接，蒸汽阀经蒸 汽管道与蒸汽锅炉连接。
【文档编号】C01G23/02GK104192894SQ201410398848
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月14日 优先权日:2014年8月14日
【发明者】赵中友, 吴兵生, 陈连章, 黄敏, 资美勇, 张国瑞, 肖银华 申请人:仙桃市中星电子材料有限公司