TiAl金属间化合物多孔材料的新用途及TiCl₄生产方法

专利名称：TiAl金属间化合物多孔材料的新用途及TiCl₄生产方法
技术领域：
本发明涉及工业物料的过滤，具体涉及采用耐热耐腐蚀的过滤元件对工业生产过程中的 粗气体进行气一固分离。
背景技术：
很多化工生产过程中都会得到气体产物，然后经过淋洗塔、冷凝和循环泵槽等进行冷却 处理，再经过浓縮机进行初步液渣排放，随后打入高位槽以便于最终过滤得到所需产品，其 中采用的过滤器通常是布袋过滤器。这主要是由于含有大量杂质的高温气体具有极强的腐蚀 性能，而传统的过滤材料受到材料本身在极端条件下耐腐蚀性能不足的限制，难以应用于这 一苛刻领域。冷凝后含有大量固体颗粒的液体在随后的布袋过滤器进行过滤。由于受到布袋 过滤精度以及材质等因素的影响， 一方面导致过滤后的液体的纯度受到限制，另一方面，极 易造成布袋过滤通量的大幅度衰减并失效，由此需要频繁的更换布袋以保障生产效率，而在 更换过程中将造成大量的气体泄漏或水解从而导致严重的环境污染。
比如，TiCU的生产。我国钛冶金厂主要采用对高钛渣或金红石等原料进行还原氯化的 方法生产粗TiCU，这种粗TiCU通常含有大量的固体颗粒，极大影响后续海绵钛或钛白的质 量。因此，必须对这些固体杂质进行去除才能进行后序深加工过程。传统的主要工艺流程是 :流化床一收尘器一淋洗塔(冷凝)一浓縮机一低位贮槽一高位槽一布袋过 滤器一产品槽一后序加工。首先将从流化床产出的高温粗TiCU气体经过收尘器以进行 初步固渣排放，然后循环经过淋洗塔(冷凝)以进行冷却液化，再经过浓縮机进行初步液渣 排放，随后将溢流在低位贮槽的TiCl4液体送入高位槽以便于后序过滤过程的进行，最后采 用布袋过滤器对粗TiCl4液体进行液一固分离，从而得到满足后序加工要求的TiCU液体。
从上述工艺步骤可以看出，从流化床产出的TiCl4气体在经过6大主要工序并最终进入高 位槽的整个过程中，并不存在一个针对TiCU气体的有效的过滤工序，导致冷却下来的粗 TiCU液体中仍然含有大量的杂质。这主要是由于含有大量杂质的高温TiCl4气体具有极强的 腐蚀性能，而传统的过滤材料受到材料本身在极端条件下耐腐蚀性能不足的限制，难以应用 于这一苛刻领域。这种含有大量固体颗粒的粗TiCl4液体在随后的布袋过滤过程中，由于受 到布袋过滤精度以及材质等因素的影响， 一方面导致过滤后的TiCU液体的纯度受到限制， 另一方面，极易造成布袋过滤通量的大幅度衰减并失效，由此需要频繁的更换布袋以保障生 产效率，而在更换过程中将造成大量的TiCU水解从而导致严重的环境污染、资源浪费。
TiAl金属间化合物多孔材料综合了陶瓷材料和金属材料的性能优点，具有优异的抗环境 腐蚀性能、力学性能，可加工性能以及可焊接性能等，同时，TiAl金属间化合物多孔材料具 有优异的抗高温性能，80(TC仍然可以保持孔结构稳定性。目前为止，未见TiAl金属间化合 物多孔材料作为过滤元件应用于高温气一固分离，以提高过滤精度并简化工艺，解决现有过 滤器更换过程中造成的环境污染等方面的报道。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提高过滤精度并简化生产工艺，同时避免生产中频繁更换 过滤器滤芯造成的环境污染、资源浪费。
本发明的技术方案是提供TiAl金属间化合物多孔材料作为过滤元件应用于高温气一固分 离的用途。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一条新的TiCU生产工艺。具体包括以下步骤
a、 流化床中高钛渣或金红石等原料进行还原氯化得到TiCU气体；
b、 收尘器进行初步固渣排放；
c、 TiAl金属间化合物多孔材料作为过滤元件进行气一固分离，进行渣体收集和排放；
d、 过滤后的TiCU气体经冷凝后形成液体，进入浓密机或中间容器，使液体中固体渣自 然沉降，得到高品质的TiCU产品。
所得的TiCU液体中固体杂质含量小于O. 5%，达到企业生产要求。
本发明采用TiAl金属间化合物多孔材料作为过滤元件，过滤一段时间后，可以进行反冲 洗(采用TiCU滤气或惰性气体等)，实现过滤元件的再生，反冲洗结束后继续过滤不需开 盖更换过滤器滤芯。其中，过滤压力控制在0.001 0. lMPa，反冲洗压力控制在O. 002 0.15MPa。
为了进一步提高TiCU的纯度，可以在d步骤得到的产品，采用布袋作为过滤元件进行液 一固分离。过滤压力控制在0.01 1.00MPa。所得的TiCU液体中固体杂质含量小于O. 3%。
为了进一步提高TiCU的纯度，也可以在d步骤得到的产品，采用TiAl金属间化合物多孔 材料作为过滤元件进行液一固分离。所得的TiCU液体中固体杂质含量小于O. 1%。
过滤一段时间后，可以采用TiCU滤液进行反冲洗，或者采用惰性气体等进行反冲洗， 反冲洗结束后继续过滤不需开盖更换过滤器。其中，过滤压力控制在O. 050 0. 400MPa，反 冲洗压力控制在O. 10 0. 60MPa 。
TiAl金属间化合物多孔材料具有优异的抗高温孔结构稳定性，在80(TC温度下能够保持 孔结构稳定。TiAl金属间化合物多孔材料作为过滤元件可以分离的固体颗粒直径可达到l y m以下。
与现有过滤方法相比，本发明具有以下优点
1、 以气一固分离工艺为基础的新型过滤方法，减少了大量液体渣的排放，提高了生产 效率，减轻了劳动强度，同时节约了资源和能源。
2、 采用耐热耐腐蚀的TiAl金属间化合物多孔材料作为过滤元件进行气一固分离，结合 反冲洗工艺，可以实现连续密封式过滤生产，在提高生产效率的同时，减轻或避免了传统工 艺中由于频繁更换过滤元件所带来的严重的环境污染。
3、 采用具有良好孔结构稳定性和高过滤精度的TiAl金属间化合物多孔材料作为过滤元 件进行气一固分离，过滤质量稳定可靠，易于排除大量的固体渣，同时结合液一固分离工艺 ，进一步提高了物料的纯度。
具体实施 实施例l
首先，将从流化床产出的TiCU气体经过收尘器以进行初步固渣排放；然后，采用TiAl 金属间化合物多孔材料作为过滤元件，对这种TiCU气体直接进行气一固分离，过滤压力为 0.002MPa，过滤3个小时后，采用惰性气体进行反冲洗，反冲洗压力控制在O. 050MP，反冲洗 时间5秒，反冲洗结束后继续过滤，过滤后的TiCl4气体进入淋洗塔冷凝后再进入浓密机，使 遗留的液体渣自然沉降，得到固含量O. 5。/。的TiCU产品。
实施例2
首先，将从流化床产出的TiCU气体经过收尘器以进行初步固渣排放；然后，采用TiAl 金属间化合物多孔材料作为过滤元件，对这种TiCU气体直接进行气一固分离，过滤压力为 0.030MPa，过滤4个小时后，采用TiCU滤气进行反冲洗，反冲洗压力控制在O. 050MP，反冲 洗时间10秒，反冲洗结束后继续过滤，过滤后的TiCl4气体进入淋洗冷凝后再进入浓密机， 使遗留的液体渣自然沉降，得到固含量为0.45。/。的TiCU产品；为了进一步提高TiCU液体的 纯度，将浓密机内的TiCU液体溢流至低位贮槽后，采用加压泵压入高位槽，采用布袋对含 有少量固体杂质的TiCU液体进行液一固分离，过滤压力控制在O. 050MPa，最终得到固含量 为O. 3"/。的TiCl4液体。
实施例3
首先，将从流化床产出的TiCU气体经过收尘器以进行初步固渣排放；然后，采用TiAl
金属间化合物多孔材料作为过滤元件，对这种TiCU气体直接进行气一固分离，过滤压力为 0.040MPa，过滤6个小时后，采用TiCU滤气进行反冲洗，反冲洗压力控制在O. 090MP，反冲 洗时间8秒，反冲洗结束后继续过滤，过滤后的TiCl4气体进入淋洗塔冷凝后再进入浓密机， 使遗留的液体渣自然沉降，得到固含量为O. 5。/。的TiCU产品；为了进一步提高TiCU液体的纯 度，将浓密机内的TiCU液体溢流至低位贮槽后，采用加压泵压入高位槽，采用TiAl金属间 化合物过滤元件对含有少量固体杂质的TiCl4液体进行液一固分离，过滤压力控制在 0.200MPa，过滤8个小时后进行反冲洗，反冲洗剂采用氩气，反冲洗压力控制在O. 260Mpa， 最终得到固含量小于O. P/。的高纯度TiCU液体。
权利要求
1.TiAl金属间化合物多孔材料作为过滤元件应用于高温气-固分离中的用途。
2.TiAl金属间化合物多孔材料作为过滤元件应用于T^"生产工艺中 ，分离T^"气体与固体杂质的用途。
3.TW"生产方法，其特征在于包括以下步骤a、 流化床中高钛渣或金红石等原料进行还原氯化得到11(]14气体；b、 收尘器进行初步固渣排放；c、 TiAl金属间化合物多孔材料作为过滤元件进行气一固分离，进行渣体收集和排放， 过滤压力控制在O. 001 0. lMPa;d、 过滤后的TiG"气体经冷凝，即得到TiG"液体。
4.根据权利要求3所述的T^"生产方法，其特征在于连续生产过程中，c步骤过滤一段时间后，采用T^"滤气或惰性气体进行反冲洗，实现过滤元件的再 生，反冲洗压力控制在0.002 0. 15MPa，反冲洗后继续过滤。
5.根据权利要求3所述的TiG"生产方法，其特征在于d步骤之后还 包括将d步骤得到的产品，采用布袋作为过滤元件进行液一固分离得到高品质的T^"产 品，其中过滤压力控制在0.01 1.00MPa。
6.根据权利要求3所述的TiG"生产方法，其特征在于d步骤之后还 包括将d步骤得到的产品，采用TiAl金属间化合物多孔材料作为过滤元件进行液一固分离 ，过滤压力控制在O. 01 1. OOMPa 。
7.根据权利要求6所述的T^"生产方法，其特征在于连续生产过程中，过滤一段时间后采用T^"滤液进行反冲洗，或者采用惰性气体进行反冲洗，反冲洗 压力控制在O. 02 1. 60Mpa，反冲洗结束后继续过滤。
8.根据权利要求5和6所述的T^"生产方法，其特征在于液一固分 离后的滤渣送入收尘器或者流化床，进行循环利用。
全文摘要
本发明涉及TiAl金属间化合物多孔材料的新用途及TiCl₄生产方法。本发明提供了TiAl金属间化合物多孔材料在高温气-固分离中的新用途，能够提高过滤精度并简化生产工艺，实现渣体有效分离及排出，同时避免生产中频繁更换过滤器滤芯造成的环境污染。本发明还提供了一种TiCl₄生产新方法包括高钛渣或金红石等原料进行还原氯化得到的粗TiCl₄气体，经收尘器进行初步固渣排放，采用TiAl金属间化合物多孔材料作为过滤元件直接进行气-固分离，过滤后得到的TiCl₄气体经冷凝等阶段后进入浓密机或中间容器，使遗留在TiCl₄液体中的固体渣自然沉降，或经液-固分离，得到高品质的TiCl₄液体。本发明为化工生产过程中通过采用气-固分离改变生产工艺，节约能源，提高产品纯度，改善环保等方面提供了一个新的选择。
文档编号B01D46/00GK101337145SQ20081030391
公开日2009年1月7日 申请日期2008年8月18日 优先权日2008年8月18日
发明者徐进辉, 涛 汪, 贺跃辉, 麟 高 申请人:成都易态科技有限公司