1、 氯化工 版本 01 修改状态 0职业技能鉴定培训教材 第 1 页 共 56 页- 1 -职业技能鉴定培训教材 氯 化 工（初级、中级、高级）批准：审核：编制单位：编制：编制时间：文件编号：氯化工 版本 01 修改状态 0职业技能鉴定培训教材 第 2 页 共 56 页- 2 -1. 基础知识 11.1 氯化的目的 .11.2 适用范围 .11.3 氯化冶金概述 .11.4 主要物质性质介绍 .22. 生产过程的主要原理 52.1 氯化炉内反应机理 .52.2 收尘冷凝器工作原理 .82.3 沉降过滤过程工作原理 .92.4 湍冲洗涤原理 103. 生产工艺及设备 .113.1 氯化工艺流程 1
2、13.2 主要控制工艺技术指标 133.3 主要设备介绍 144.工艺操作过程 .14.1 配加料系统工艺操作规程 .14.2 氯化炉操作过程 .44.3 收尘冷凝系统工艺操作规程 .94.4 循环淋洗系统工艺操作过程 124.5 沉降过滤系统操作过程 134.6 烟气降温系统工艺操作过程 154.7 尾气处理系统工艺操作过程 174.8 中控室工艺操作规程 20氯化工 版本 01 修改状态 0职业技能鉴定培训教材 第 1 页 共 56 页- 1 -1. 基础知识海绵钛的冶炼工序主要有：原料准备、氯化、精制、还原蒸馏、镁电解、海绵钛破碎等，下面重点介绍氯化工序。氯化工序是整个海绵钛生产工艺的主
3、工序之一，其原料为富钛料和氯气，辅助还原剂为煅后石油焦。1.1 氯化的目的氯化目的是使原料富钛料和煅后石油焦，以一定的温度、比例与氯气进行反应，生成气态四氯化钛以及其他杂质气体。通过收尘、淋洗、过滤得到液态粗四氯化钛。1.2 适用范围包括氯化工序所有设备、设施、厂房以及连接主要设备的所有管道、设施、电气、仪表，适用于氯化工序操作的职工。1.3 氯化冶金概述氯化冶金，作为生产钛、锆等难熔金属及其化合物的一种方法，近三十年来获得了迅猛的发展。氯化冶金是往物料中添加氯化剂使欲提取的金属成分转变为氯化物，为制取纯金属作准备的冶金方法。由于各种氯化剂的活性很强，它几乎能将物料中所有的有价金属成分转变为氯
4、化物。这些氯化物又具有熔点低、挥发性高而相互间的物理化学性质差别大，易于分离提纯的特点，很容易制取纯化合物。纯化合物可进一步用还原或电解方法制取纯金属。借助于氯化冶金能较容易地达到金属的分离、提纯、富集和精炼等目的，它在钛冶金中得到了广泛的应用。氯化冶金有氯化焙烧和氯化浸出之分。一般根据需要处理物料的性质选择不同的氯化方法和适宜的氯化剂。在钛冶金中，采用氯化焙烧法制取TiCl4,氯化剂为氯气；而氯化浸出制取人造金红石时常使用 NH4Cl4、HCl 和FeCl3等氯化剂。氯化焙烧是往固体物料添加氯化剂，在物料不发生熔融的高温下进行氯化的反应过程。制取 TiCl4属于高温焙烧。氯化冶金的特点有：（
5、1）对原料的适应性强，甚至能用于处理成分复氯化工 版本 01 修改状态 0职业技能鉴定培训教材 第 2 页 共 56 页- 2 -杂的贫矿；（2）作业温度较其他火法冶金低；（3）物料中的有价组分分离效率高，综合利用好。它的缺点是氯化剂腐蚀性强，易侵蚀设备、恶化劳动条件并污染环境。1.4 主要物质性质介绍1.4.1 二氧化钛氯化原料富钛料中主要成分为二氧化钛，二氧化钛分子式为TiO2。TiO 2在自然界中存在三种同素异形态，即金红石型、锐钛型和板钛型三种。其中，金红石型 TiO2是三种变体中最稳定的一种，即使在高温下也不发生转化和分解。（一）物理性质TiO2是一种白色粉末，密度为：金红石型 4.
6、216g/cm3（25） ；锐钛型3.849 g/cm3（25） ；板钛型 4.105 g/cm3（25） 。熔点：金红石型 18426，熔化热 811J/g。沸点：金红石型 267030，熔化热（3762313）J/g。摩尔比热容（2001000，J/（molK） ）：金红石型 55.2，锐钛型54.2。（二）化学性质TiO2是两性化合物，它的碱性略强于酸性。TiO 2是一个十分稳定的化合物，它在许多无机和有机介质中都具有很好的稳定性。它不溶于水和许多其他溶剂。A还原反应在高温下 TiO2可被许多还原剂还原，还原产物取决于还原剂的种类和还原条件，一般为低价钛氧化物，只有少数几种强氧化剂才能将
7、其还原为金属钛。干燥的氢气流缓慢通过 7501000下的 TiO2，便会还原生成 Ti2O3:2TiO2+H2= Ti2O3+H2O （11）在温度 2000和 1315MPa 的氢气中可还原为 TiO:TiO2+H2= TiO+H2O （12）TiO2在高温下可被碳还原为低价钛氧化物及碳化钛：TiO2+C= TiO +CO （13）TiO2 +C= TiC +2CO （14）氯化工 版本 01 修改状态 0职业技能鉴定培训教材 第 3 页 共 56 页- 3 -B与卤素及卤化物的反应TiO2容易与 F2反应生成 TiF4，并放出氧：TiO2 +2F2= TiF4 + O2 （15） TiO2
8、 较难与 Cl2进行反应，即使在 1000下反应也不完全：TiO2 +2Cl2= TiCl4 +O2 （16）金川钛厂现在所用的富钛料为天然金红石，天然金红石就是较纯的二氧化钛，一般含二氧化钛在 95以上，是提炼钛的重要矿物原料。天然金红石的成分可以参考肯尼亚产天然金红石成分。表 11 肯尼亚金红石典型成份成分 TiO2 Fe2O3 Cr2O3 P2O5 V2O5 ZrO2 SiO2Wt% 95.5 1.5 0.14 0.02 0.31 0.32 0.44成分 Al2O3 Nb2O5 CaO MgO MnO S PWt% 0.25 0.26 0.02 0.01 0.01 0.02 0.021.
9、4.2 氯气物理性质：氯气是黄绿色的气体，有毒、并有刺激性气味、密度比空气大（数值） 、熔沸点较低、能溶于水易溶于有机溶剂、在压强为 101kPa、温度为-34.6时易液化。如果将温度继续冷却到-101时，液氯变成固态氯。1 体积水在常温下可溶解 2 体积氯气。氯气的化学性质可以归纳为以下几点：A与金属反应2NaCl 22NaCl (现象：剧烈燃烧，白烟) （17）CuCl 2CuCl 2 (现象：剧烈燃烧，棕黄色烟) （18）2Fe3Cl 22FeCl 3(现象：剧烈燃烧，棕褐色烟) （19）B与非金属反应燃烧：发光、发热的剧烈化学反应。C与水反应在该反应中，氧化剂是 Cl2，还原剂是 Cl
10、2，改写成离子反应方程式是：Cl2H 2O =H+ Cl HClO （110）D与碱溶液反应氯化工 版本 01 修改状态 0职业技能鉴定培训教材 第 4 页 共 56 页- 4 -Cl22NaOHNaClNaClOH 2O （111）2Cl22Ca(OH) 2CaCl 2Ca(ClO) 22H 2O （112）1.4.3 煅后石油焦煅后石油焦在生产过程中作为还原剂使用，它是在 1300左右对石油焦进行煅烧，尽量除去其中的挥发份，提高油焦中的石墨化程度后得到的产品。煅后石油焦的主要成分如下表：表 12 煅后石油焦成份成分 固定碳 挥发份 灰份 水份Wt% 98.78 0.5 0.22 0.5其中
11、的灰份组分为：表 13 煅后石油焦中的灰份组成成份 Fe2O3 SiO2 CaO MgO Al2O3 SWt% 40 26 10 6 8 101.4.4 四氯化钛（一）物理性质四氯化钛常温下是无色透明液体，在空气中冒白烟，具有强烈的刺激性气味。其熔点为-23.2，沸点为 135.9。（二）化学性质四氯化钛分子式为 TiCl4，是共价键化合物。它的热稳定性很好，在2500K 下仅有部分分解，只有在 5000K 高温下才能完全分解为钛和氯。但是，TiCl4是很活泼的化合物，它可与许多元素和化合物发生反应。A与金属反应依据还原剂的种类和还原条件的不同，许多金属都能把 TiCl4还原成TiCl3、Ti
12、Cl 2和金属钛。镁、钠和钙在高温下都能把 TiCl4还原为金属钛。铝与 TiCl4在 200时便可进行反应，在 136400下存在时生成TiCl3；3TiCl4+Al=3 TiCl3+ AlCl3 （113）在约 1000下可还原为金属钛：氯化工 版本 01 修改状态 0职业技能鉴定培训教材 第 5 页 共 56 页- 5 -3TiCl4+4Al=3 Ti+ 4AlCl3 （114）由于钛与铝生成金属间化合物，所以铝还原产物为 TiAl 合金。B与气体和硫的反应在 500800下氢把还原为 TiCl3：2TiCl4+H2=2TiCl3+ 2HCl （115）在高于 800和过量氢存在时可将
13、TiCl4还原为 TiCl2：TiCl4+H2=TiCl2+ 2HCl （116）在更高温度下（2000以上）和大量过量氢则可还原为金属钛：TiCl4+2H2=Ti+ 4HCl （117）在通常情况下，TiCl 4不与 N2发生反应。C与水的反应使 TiCl4与水接触便发生激烈反应，冒白烟，生成淡黄色或白色沉淀，并放出大量热。水和液体 TiCl4间的反应是复杂的，它与温度和其他条件有关。在水量充足时生成五水化合物 TiCl45H2O，在水量不充足时和低温时生成二水化合物 TiCl42H2O，然后它们继续发生水解。在水解过程中，TiCl4中的 Cl逐渐被 (OH)所取代，其过程可表示如下：TiC
14、l45H2OTi(OH)Cl 34H2O+ HClTi(OH) 2Cl23H2O+ HClTi(OH) 3Cl+2H2O+ HClTi(OH) 4Cl+H2O+ HCl （118）在低温下反应较慢，可分离出中间产物；在高温时上述水解反应很快。TiCl4水解的最终产物，在水量充足时，是正钛酸和胶体溶液。长期放置或加热后，可得到更稳定的偏钛酸。沸腾的水与 TiCl4迅速反应生成偏钛酸：TiCl4+3H2O=H2TiO3+ 4HCl （119）在 300400下气体 TiCl4与水蒸气反应生成 TiO2：TiCl4+2H2O=TiO2+ 4HCl （120）2.生产过程的主要原理2.1 氯化炉内反应
15、机理（1） 加碳氯化反应制备 TiCl4无论选用何种钛矿原料，其主要有价成分为 TiO2。直接氯化反应为：TiO2+2Cl2=TiCl4+O2 （121）氯化工 版本 01 修改状态 0职业技能鉴定培训教材 第 6 页 共 56 页- 6 -根据热力学理论，该反应在 T=2000K 时， G T0。由此可见，在标准状态下是无法实现自发氯化反应的，原因主要是该系统中氧气分压太高。为改变该系统的状态，常加入一种还原剂，使系统从氧化气氛转变为还原气氛，降低氧分压，并导致反应吉布斯自由能小于零，使氯化反应能正向进行，此时的反应称为还原氯化。常用的还原剂有 C 和 CO，但不可用 H2，因为系统中的 H
16、2会生成 HCl 气体，腐蚀设备。当使用 COCl2氯化时，氯化反应为：TiO2+ 2CO+2Cl2=TiCl4+2CO2 （122）GT=-389100+125T(4091940K)当作业温度为 1100 时，G T1.3 时，固体颗粒成团湍动，流化不稳定，床层自由面上下波动剧烈，床层压降也随之在一区间内波动，称为聚式流态化。常见的气固系流态化属于此种类型。自然，高钛渣与氯气的流态化反应属于此种类型。聚式流态化远比散式流态化复杂，当气体通过流态化层时，多余的气体呈气泡的形式逸出床层，气泡一出床层立即破裂，被夹带的较粗颗粒物料又落回床内，引起床面波动。所以，气泡的形成、长大和崩裂会引起床层物料
17、密度分布的不均匀性和压力的波动。气泡的大小随气速和床高的增加而增加，此时的流态化床又称为鼓泡床。床层中出现气泡是聚式流态化的基本特征。较小的气泡呈球形，较大的气泡呈帽形。气泡的中心基本上不含颗粒的空穴。泡底有尾涡区称为尾氯化工 版本 01 修改状态 0职业技能鉴定培训教材 第 8 页 共 56 页- 8 -迹。气泡的外层称为晕，这是渗透着气泡气流的乳化相。尾迹的体积约为气泡体积的 20%30%。在气泡上升过程中，尾迹的颗粒不断脱落，并不断引入新的颗粒。气泡上升到床面发生破裂，尾迹中颗粒撒于床面，返回乳化相中。晕和尾迹是气泡相和乳化相间发生物质交换的媒介，它们对于流化床中发生过程起着重要作用，如
18、图 11 所示。图 11 鼓泡流化床中的气体和颗粒流型a气泡的形成；b气泡上升；c气泡破裂2.2 收尘冷凝器工作原理收尘冷凝器的外形结构如图 12 所示。氯化工 版本 01 修改状态 0职业技能鉴定培训教材 第 9 页 共 56 页- 9 -图 图 12 收尘冷凝器外形图收尘冷凝器呈“U”形状，混合炉气（500800）从氯化炉出来后依次通过 1、2#收尘冷凝器。由于收尘冷凝器内部空间大，混合气体进入后气速大为降低，其中夹杂的固体颗粒由于重力作用和撞击收尘冷凝器内壁而落入收尘冷凝器的锥体中。另外，由于气体在流动过程中温度逐渐降低，其中的高沸点杂质冷凝成固态落入收尘冷凝器的锥体中。由于四氯化钛的沸
19、点为 136，为防止四氯化钛在进入循环淋洗之前凝结，2#收尘冷凝器出口混合炉气温度控制在 170200。为达到这一控制目标，2#收尘冷凝器下锥体处设有加热装置。当检测到 2#收尘冷凝器出口温度低于 150时，开启加热装置避免四氯化钛气体在收尘冷凝器内凝结；当 2#收尘冷凝器出口温度高于 200时关闭加热装置。2.3 沉降过滤过程工作原理过滤系统的配置如图 13 所示。图 13 沉降过滤熊配置图（1） 沉降原理产 品 槽高 位 槽反 冲 罐氯化工 版本 01 修改状态 0职业技能鉴定培训教材 第 10 页 共 56 页- 10 -沉降过程在沉降槽内进行。沉降原理为液体中的固体颗粒由于重力作用沉降
20、在沉降槽底部，上清液则通过沉降槽上部的溢流口流出而达到分离效果。沉降槽底部沉积的泥浆在耙机慢速转动的作用下堆积到锥体最下端。（2） 过滤原理粗四氯化钛由高位槽进入过滤器罐体后，由于高位槽与过滤器之间存在高位差，过滤器槽体内的四氯化钛液体存在较大的静压，静压的作用使四氯化钛液体通过过滤器滤芯而得到过滤，四氯化钛液体中的杂质被截留在滤芯表面。随着时间增长，阻留在滤芯表面的颗粒越来越多，形成滤饼。过滤阻力增加，导致过滤流量减小，通过加压反冲洗，可去除滤芯上的滤饼。2.4 湍冲洗涤原理用吸收液与废气在反应器内逆向碰撞、分散，在一段固定区域内形成稳定的湍冲区，气液之间充分的接触、反应，达到处理废气的目的
21、。湍冲洗涤技术让吸收液通过有锥形孔的喷嘴逆向气流流动方向喷入一个固定的筒状湍冲段内，气体和液体相碰撞，迫使液体呈辐射状自里向外射向筒壁，恰当的选择气体与液体的流速，在气-液界面区域形成强烈湍动的液膜泡沫区，泡沫区是一个气液激烈湍流的、逆向混合的、液体表面快速更新的气液混合区域。气体的动力造成液体扩展开形成气液平衡的“驻波” 。气液紧密接触而产生稳定的“驻波”浮在气流中随气、液相对动量的大小而升降，液体的湍流膜堵住并包裹粉尘或气体的污染物，同时使气液接触，使气体骤冷同时吸收酸性气体，从而达到洗涤的目的。其工作步骤如下： A尾气从湍冲塔顶部进入，由上向下流动。B洗涤液由下向上喷射，与尾气逆向接触。
22、C尾气与洗涤液碰撞产生湍流区，在该区域尾气、液体表面进行快速、连续交换。D尾气和液体动量平衡，然后液体逆向落下至容器底部。E在逆喷进气管出口，烟气转向，由下往上通过塔内的一组除雾器，除去尾气中的液滴。F烟气通过除雾器后，从塔内排出。氯化工 版本 01 修改状态 0职业技能鉴定培训教材 第 11 页 共 56 页- 11 -3. 生产工艺及设备3.1 氯化工艺流程氯化工序的设备连接图如图 31 所示。图 31 氯化工序设备连接图结合图 31，对沸腾氯化工序的工艺流程描述如下：3.1.1 沸腾氯化系统（1） 工艺过程原料金红石（粒度 0.250.074mm：其中-80180 目80%、水份0.4%
23、）和经破碎制备后的煅后石油焦（石油焦粒度：0.64mm）按预定的配碳比计量配料，然后经氮气吹送入氯化炉内。镁电解系统返回的阳极氯气与补充氯气混合后，通过氯化炉炉底的筛板均匀地送入炉内，使物料呈流态化，在 800以上进行氯化反应，主要生成TiCl4、FeCl 3、AlCl 3、SiCl 4、VOCl 3、CO、CO 2等混合气体；未反应的金红石、石油焦以及氯化反应生成的不易挥发温度较高的氯化物，形成炉渣，石油焦料仓 金红石料仓 配 料 螺 旋 失 重 称混 合 料 干 燥 机 沸腾氯化炉氯 气 缓 冲 罐补 充 氯 气镁 电 解 氯 气 泥 浆 套 管 冷 却 器炉 渣烟 气 收尘冷凝器 折流板
24、槽 高 位 槽过 滤 器泥 浆 槽套 管 冷 却 器底 流 槽 底 流 槽 去 尾 气 处 理泥浆高 位槽 去 四 氯 化钛 储 槽沉 降 槽循 环淋 洗 塔去 炉 渣 处 理系 统 收 尘 渣 送 渣 场 处 理 中 间 槽 产 品 槽氯化工 版本 01 修改状态 0职业技能鉴定培训教材 第 12 页 共 56 页- 12 -定期从排渣口排出。氯化炉炉渣的排放取决于流态化的床层压力（国内现行使用的炉型，在氯化炉炉底与炉顶间的压差达到 700mm 硫酸柱即 0.012MPa 时，即进行排渣操作）,生产稳定后，可采用定期排渣的工作制度。混合炉气（600700）从氯化炉顶部出口经管道进入 1#收尘
25、冷凝器、旋风除尘器、2#收尘冷凝器，在湍冲管返回泥浆和四氯化钛液体强制降温、收尘冷凝器自然降温和重力沉降作用下，炉气中夹带的未反应的金红石、碳质颗粒及部分高沸点杂质被收集，定期从收尘冷凝器底部、旋风除尘器底部排渣口排出。1#收尘冷凝器出口温度控制在 280350；2#收尘冷凝器出口混合炉气温度控制在 150200。经上述收尘冷凝器处理后的混合炉气进入 1#循环淋洗塔，位于塔底的四氯化钛液体由循环泵连续打入 1#套管冷却器，通过循环水降温后，对进入循环淋洗塔的混合气体进行喷淋、冷凝，混合气中约有 7090%的四氯化钛进入循环液；余下的混合气体再进入 2#循环淋洗塔，位于塔底的四氯化钛液体由循环泵
26、连续打入 2#套管冷却器，由于此时混合气体中的四氯化钛含量较低，为提高四氯化钛的冷凝回收效率，在 2#套管冷却器中采用-25的冷冻盐水作为换热介质，使四氯化钛液体温度进一步降低，再淋洗混合气体，混合气体中剩余的四氯化钛大部分被冷凝进入循环液中。不断积累的四氯化钛液体通过溢流管进入沉降槽。而沉积在循环淋洗塔底部的含杂质较多的四氯化钛浆液，定时排入底流槽中，经渣浆泵输送至沉降槽或高位槽。从循环淋洗塔溢流至沉降槽的四氯化钛经沉降槽汇集分离后，上清液溢流进入中间槽，用液下泵输送到旋液分离器，经旋液分离器分离大部分固含量后进入过滤器过滤，合格的粗四氯化钛清液送往产品槽，定时用产品槽液下泵送往四氯化钛储库
27、；过滤后的泥浆定时排入沉降槽，沉降槽的底液定时送至泥浆槽，再用渣浆泵送至沸腾炉的泥浆高位槽，通过泥浆单螺杆泵从 1#收尘冷凝器湍冲管返入，以充分回收泥浆中的四氯化钛。循环淋洗后的尾气通过气液分离器，其中的液滴被捕集分离后进入尾气处理系统，此时的尾气中主要含有 CO、CO 2、N 2、HCl、Cl 2和少量的TiCl4等组份。尾气处理系统分为 1#氯化尾气处理系统、2#氯化尾气处理系统和氯化氯化工 版本 01 修改状态 0职业技能鉴定培训教材 第 13 页 共 56 页- 13 -排渣尾气处理系统，排渣尾气处理系统位于 2#氯化车间，处理 1、2#氯化车间产生的排渣尾气。尾气首先进入一、二级饱和
28、盐酸湍冲洗涤塔，通过两级饱和盐酸水解尾气中的四氯化钛，产生的 TiO2 颗粒进入饱和盐酸中，水解后产生的 HCl随尾气进入以稀盐酸为吸收介质的填料塔，淋洗吸收其中的 HCl，得到浓度20%的稀盐酸，经脱氯塔脱氯处理后送氯碱回用。经以上处理后的尾气，主要含有 Cl2、CO、CO2 及少量 HCl，再进入三、四级湍冲塔，以 15%的 NaOH碱液为吸收介质进行湍冲洗涤，吸收去除其中的 Cl2、HCl 等有害杂质，达到国家大气污染物综合排放标准后，经钛风机送入烟囱排放。3.2 主要控制工艺技术指标表 3-1 氯化系统各温度点控制表序号 生产作业参数 位号 控制范围 单位1 沸腾段炉壁温度 TE171
29、05 200350 2 过渡段温度 TE17107 7501000 3 氯化炉炉顶温度 TE17108 7001000 4 氯化炉出口烟气温度 TE17109 600800 5 1#收尘冷凝器出口温度 TE17110 280350 6 1#循环淋洗塔入口温度 TE17111 150200 7 套管冷却器冷冻盐水入口总管温度 TE17119 -30-25 8 4#套管冷却器出口 TiCl4温度 TE17115 -250 9 气液分离器进口尾气温度 TE17116 -150 表 2-2 氯化系统各压力点控制表序号 生产作业参数 位号 控制范围 单位1 补充氯气缓冲罐压力 PT17101 0.150
30、.25 MPa2 混合氯气压力 PT17104 0.050.15 MPa3 氯化炉炉顶压力 PT17103 01000 Pa4 1#收尘冷凝器入口压力 PT17106 80500 Pa5 旋风收尘器入口压力 PT17107 80500 Pa6 1#循环淋洗塔入口压力 PT17108 -0.7-1.2 kPa氯化工 版本 01 修改状态 0职业技能鉴定培训教材 第 14 页 共 56 页- 14 -7 折流板槽入口压力 PT17109 -1.2-2.2 kPa8 一级湍冲洗涤塔烟气进口压力 PT791001 -1.8-2.2 kPa9 二级湍冲洗涤塔烟气进口压力 PT791002 -3.0-3.
31、4 kPa10 喷淋塔烟气进口压力 PT791003 -4.5-4.9 kPa11 三级湍冲吸收塔烟气进口压力 PT791004 -5.7-6.1 kPa12 四级湍冲吸收塔烟气进口压力 PT791005 -6.9-7.3 kPa13 排渣尾气一级湍冲塔烟气进口压力 PT793001 -1.8-2.2 kPa14 排渣尾气二级湍冲塔烟气进口压力 PT793002 -3.0-3.4 kPa表 3-3 氯化系统各槽罐液位控制表序号 设备名称 规格型号 设备液位上下限1 沉降槽 80002000mm，锥部高 1930mm 01.82m2 泥浆槽 20001500mm 0.251.20m3 产品槽 3
32、0002000mm 0.551.70m4 四氯化硅槽 15001200mm，锥部高 1230mm 02.19m5 四氯化硅高位槽 15001200mm,底部锥体高 1230mm 02.19m6 底流槽 35001200mm 0.250.96m7 高位槽 30002000mm，锥部高 2830mm 04.43m8 中间槽 30002000mm 0.451.70m9 配碱槽 26003500mm 0.52.80m10 碱液储槽 50005000mm 04.3m11 盐酸储槽 47.1m 0.55.68m12 尾气喷淋塔 1.211m 0.62.5m13 尾气三级塔 1.311m 0.62.5m14
33、 尾气四级塔 1.311m 0.62.5m15 盐酸循环沉降槽 2.63.5m 02.8m氯化工 版本 01 修改状态 0职业技能鉴定培训教材 第 15 页 共 56 页- 15 -16 脱氯塔 1.27m 0.54m3.3 主要设备介绍1）沸腾氯化炉沸腾氯化炉外形如图 22 所示：图 22 沸腾氯化炉外形图氯化炉炉身从下往上可分为沸腾段、过渡段和扩大段三部分。其中沸腾段为 25004735mm，使用的耐火材料从里到外依次为耐火浇注料、高铝砖（两层） 、硅藻土砖、隔热浇注料。过渡段高度为 3320mm，使用的耐火材料从里到外依次为粘土砖和隔热浇注料。扩大段为 60003020mm，使用的耐火材
34、料与过渡段相同。氯化炉炉底设有筛板，便于氯气均匀通入炉内。筛板规格为2560/2670220，孔大小为 6.5/8，6.5/8 孔共计 1496 个，开孔率为 1%。8 与 6.5 孔相连通，氯气依次通过 8/6.5 孔后进入炉内。沸腾氯化炉沸腾段底部和中部各设有一个测温孔，炉中部对称设有两个加料口，炉盖上设有一个防爆口、一个测温孔、一个测压孔和两个泥浆加入孔。炉子运行时沸腾段的两个测温孔是间接测温，真实炉膛内温度需要折算，折算图表在烘炉阶段通过与烤炉器上的对应测温一一比较完成。氯化工 版本 01 修改状态 0职业技能鉴定培训教材 第 16 页 共 56 页- 16 -炉底上部设有一冷却水套，
35、防止炉底与炉身之间的密封圈因过热而失效。3.3.1 收尘冷凝系统（1） 工艺过程混合炉气（500800）从氯化炉顶部出口经管道进入 1#、2#收尘冷凝器，在降温和重力沉降作用下，炉气中夹带的未反应的富钛料、碳质颗粒及部分高沸点杂质被收集，定期从收尘冷凝器底部放渣口排出。1#收尘冷凝器出口气体温度控制在 280350；2#收尘冷凝器出口气体温度控制在 170200。2#收尘冷凝器底部配有一套空气加热器和热风机，当 2#收尘冷凝器出口温度低于 150时，打开空气加热器和热风机，使收尘冷凝器的温度升高，防止气态四氯化钛冷凝，当 2#收尘冷凝器出口温度高于200时关闭空气加热器和热风机。（2）主要控制
36、参数表 22 收尘冷凝系统主要控制参数序号 检测项目 参数1 1#收尘冷凝器入口压力及温度 -0.10.1kPa 5008002 2#收尘冷凝器入口压力及温度 -0.3-0.5kPa 2803503 2#收尘冷凝器出口压力及温度 -0.7-0.9kPa 170200（3） 主要设备介绍1）收尘冷凝器外形尺寸为 45008500 mm，共 2 台，分别叫 1#收尘冷凝器和 2#收尘冷凝器。主要由下锥体、筒体、左、右上盖、过道接管构成。收尘冷凝器底部设有排渣口，收尘渣从排渣口排出。内衬材料为耐酸混凝土。筒体与上盖之间用石棉垫密封。3.3.2 循环淋洗系统（1） 工艺过程经上述收尘冷凝器处理后的混合
37、炉气进入 1#循环淋洗塔，位于塔底的四氯化钛液体由循环泵连续打入 1#套管冷却器，通过循环水降温后，对进入循环淋洗塔的混合气体进行喷淋、冷凝，混合气中约有 70%90%的四氯化钛进入循环液；余下的混合气体再进入 2#循环淋洗塔，位于塔底的四氯氯化工 版本 01 修改状态 0职业技能鉴定培训教材 第 17 页 共 56 页- 17 -化钛液体由循环泵连续打入 2#套管冷却器，由于此时混合气体中的四氯化钛含量较低，为提高四氯化钛的冷凝回收效率， 2#套管冷却器中采用-30的冷冻盐水作为换热介质，使四氯化钛液体温度进一步降低，再淋洗混合气体，混合气体中剩余的四氯化钛大部分被冷凝进入循环液中。不断积累
38、的四氯化钛液体通过溢流管进入沉降槽。而沉积在循环淋洗塔底部的含杂质较多的四氯化钛浆液，定时排入底流槽中，经渣浆泵输送至沉降槽。（2）主要控制参数表 33 循环淋洗系统主要控制参数序号 检测项目 参数1 1#循环淋洗塔出口气体温度 50702 2#循环淋洗塔出口气体温度 -553 1#套管冷却器出口 TiCl4 温度 60804 2#套管冷却器出口 TiCl4 温度 40605 3#套管冷却器出口 TiCl4 温度 -10106 4#套管冷却器出口 TiCl4 温度 -250（3） 主要设备介绍1）循环淋洗塔循环淋洗塔外形如图 33 所示。氯化工 版本 01 修改状态 0职业技能鉴定培训教材 第
39、 18 页 共 56 页- 18 -图 33 循环淋洗塔外形图循环淋洗塔外形尺寸为 110013290 mm，共 2 台，分别叫 1#循环淋洗塔和 2#循环淋洗塔。由槽体、单立管和双立管等组成。每根立管上部和中部各装有一个喷头，共 8 个喷头。槽体上共安装四台液下泵，两开两备。循环淋洗塔内的粗四氯化钛通过液下泵打到套管冷却器中，经过套管冷却器冷却降温后进入立管中部和上部的喷头，淋洗进入循环淋洗塔的混合炉气。当循环淋洗塔需要补充四氯化钛液体时，将产品槽液下泵打开，将产品槽内的粗四氯化钛加入到补液槽中，经溢流进入循环淋洗塔。2）套管冷却器套管冷却器如图 34 所示。图 34 套管冷却器外形图套管冷
40、却器换热面积为 F=80m2，共 4 台，分别为 1#、2#套管冷却器，各有两台。1#套管冷却器冷却 1#循环淋洗塔里粗四氯化钛液体，使用循环水进行冷却。2#套管冷却器冷却 2#循环淋洗塔里粗四氯化钛液体，使用冷冻盐水进行冷却。套管冷却器中粗四氯化钛液体走管程，循环水或冷冻盐水走壳程。3.3.3 沉降过滤系统（1） 工艺过程从循环淋洗塔溢流至沉降槽的四氯化钛液经沉降分离后，上清液溢流进入中间槽，用液下泵输送到高位槽，经过滤器过滤，合格的四氯化钛清液送往产品槽，并用泵送至四氯化钛储库；过滤产生的泥浆排入沉降槽做氯化工 版本 01 修改状态 0职业技能鉴定培训教材 第 19 页 共 56 页- 1
41、9 -进一步沉降分离，沉降槽底部的泥浆排入泥浆槽，再用渣浆泵送至泥浆高位槽，通过泥浆单螺杆泵输送至泥浆喷射器从沸腾炉炉盖上加入炉内，回收泥浆中的四氯化钛。（2） 主要控制参数表 34 沉降过滤系统主要控制参数序号 项目名称 指标1 底流槽液位 4080%2 泥浆槽液位 4080%3 中间槽液位 6080%4 高位槽液位 4080%5 产品槽液位 6080%6 进四氯化钛储库流量 25m3/h7 折流板槽进口压力 -1.9-2.1kPa8 折流板槽进口气体温度及含氯量 -55含氯3.5%（质量）（3） 主要设备介绍1）沉降槽沉降槽外形如图 35 所示。图 35 沉降槽外形图沉降槽外形尺寸为 80
42、002330 mm，沉降面积 F=50.2m2，槽内装有氯化工 版本 01 修改状态 0职业技能鉴定培训教材 第 20 页 共 56 页- 20 -耙式搅拌器。耙机设计功率 5.5kW，转速 0.12r/min,升降行程为 300mm,叶片直径 7500mm，密封形式采用 FB206-160 机械密封，轴套下边有一段金属波纹管配合机械密封。工作时通过电机驱动减速机带动耙机旋转，将沉降于槽底部的泥浆均匀的刮向槽底中心便于泥浆排放。2）过滤器过滤器以钛铝金属间合物多孔材料做为过滤材料，故称作金属微孔过滤器。它由两台 YT8000 过滤器、一个反冲罐、两台反冲泵、一套自动控制装置及管路、阀门等组成。
43、与传统的管式过滤器相比，金属微孔过滤器具有以下特点：a.采用钛铝金属间化合物多孔过滤膜，可以长期运行；b.具有自动、手动双操作模式，方便检修、维护和调试；c.采用 PLC 技术，全自动运行，一键操作，劳动强度低；d.采用多种先进的过滤工艺组合，如多单元过滤，定时反冲洗等。3.3.4 尾气处理系统(1) 工艺过程经循环淋洗后的尾气中主要含有 CO、CO 2、N 2、HCl、Cl 2和少量的TiCl4等组份，由钛风机引入尾气处理系统，依次通过尾气处理系统的第一、二级湍冲塔、填料塔、第三、四级湍冲塔。第一、二级湍冲塔以饱和盐酸为淋洗介质，填料塔以水为介质吸收前两级产生的 HCl 气体，第三、四级湍冲
44、塔以 15%的 NaOH 溶液为淋洗介质，填料塔内产生的盐酸达到约 20%的浓度时，将盐酸送往脱氯塔脱除其中的游离的氯。尾气处理的设备连接图如下所示。氯化工 版本 01 修改状态 0职业技能鉴定培训教材 第 21 页 共 56 页- 21 -图 36 氯化工序设备连接图在第一级湍冲塔，饱和盐酸经循环泵输送到换热器进行换热后，在塔的湍冲段经喷头往上喷入，与进入湍冲段的尾气逆向接触。在这个过程中气液两相充分接触，尾气中的 TiCl4与水发生激烈反应，生成 HCl 和正钛酸的胶体溶液。由于采用饱和盐酸作为淋洗液，新生成的 HCl 和未处理前尾气中的 HCl 不能溶解在淋洗液中，仍以气态形式存在。未进
45、行反应的少数TiCl4进入第二级湍冲塔继续进行上述反应。TiCl4与水发生反应是放热反应，淋洗液温度升高后不利于反应的发生，所以淋洗液在进行喷淋前先进入换热器中进行换热，降低淋洗液温度。经一、二级湍冲洗涤塔处理后的尾气成分主要有CO、CO 2、N 2、HCl、Cl 2，进入填料塔后，前两级湍冲塔产生的 HCl 气体进入填料塔后被喷淋水吸收，淋洗液不断进行循环吸收 HCl 气体，产生的盐酸浓度不断升高。当盐酸浓度到达约 20%的浓度时，将盐酸送往脱氯塔去脱除其中的游离氯后送往化工厂的氯碱车间使用。填料塔出口气体进入第三、四级湍冲塔，此时气体主要成分为CO、CO 2、N 2、Cl 2。第三、四级湍冲洗涤采用 15%的 NaOH 溶液为淋洗介质，氯化工 版本 01 修改状态 0职业技能鉴定培训教材
