1、 第1期 2012年1月 中国氯碱 China ChlorAlkali No1 Jan2012 23 氯化法钛白粉的生产工艺与技术经济分析 邓 科，唐 勇，孙永贵，张定明，何 波，陈 洪 (宜宾天原集团股份有限公司，四川宜宾644004) 摘 要：简述了国内氯化法钛白粉生产技术进展及其存在的问题，并详细介绍了以石油焦、钛渣和氯 气为主要原料的钛白粉的生产工艺流程。对10 5Yta氯化法钛白粉项目的投资、消耗定额和经济效益 作了初步估算。 关键词：钛白粉；氯化法；工艺流程；经济评价 中图分类号：TQ1341 1 文献标识码：B 文章编号：1009一l785(2012)01002303 The p
2、roduction processes of titaniumdioxide produced by chlorination process and its technical and economic analysis DENGKe，TANG Yong,SUNYong-gui，ZHANGDing-ming,HEBo，CHENHong (Yibin Tianyuan Co，Ltd，Yibin，644004，China) Abstract：The production technology progress of titanium dioxide produced by chlorinatio
3、n process and its present problems were narrated brieflyAnd the process flow for titanium dioxide by using petroleum coke、 titanium slag and chlorine as the main material was detail introducedAt the same time，economic evaluation was made preliminary for 100kta chlorination process titaniumdioxide fa
4、cility in the fields of investment、 consumption quota and economic effect Key words：titanium dioxide；chlorination；process flow；economic evaluation 目前，二氧化钛的工业生产方法主要有硫酸法 和氯化法。硫酸法是用硫酸分解钛矿成TiOSO ，经 净化、浓缩后，钛液水解成TiO H：O，再经洗涤、过 滤、煅烧后得产品，再进行表面处理，则得金红石产 品，该工艺的特点是原料来源广、品位要求低、生产 技术容易掌握，但是生产流程长、操作要求精细、“三 废”排放量大
5、。氯化法以天然金红石、人造金红石或 高钛渣为原料，经氯化、精制、氧化、表面处理后制 得成品。该工艺的特点是生产流程短、连续化操作、 单系列装置规模大、“三废”排放少，但生产技术难 度大。 1流化床氯化法钛白粉生产工艺流程 氯化法钛白粉生产流程主要分3部分：氯化、氧 化和后处理工段。 11 氯化工段 无论是氯化法钛白生产还是海绵钛生产过程 中，粗TiC1 的制取工艺基本相同。主要有固定床氯 化、熔盐氯化和流化床氯化技术，其中，固定床氯化 工艺已被淘汰，熔盐氯化工艺在攀钢集团锦州钛业 公司正在应用流化床氯化工艺在国外被普遍采用， 国内在快速流化床氯化技术方面还处于开发阶段。 流化床氯化法钛白粉生产
6、工艺流程图见图1。 流化床氯化主要设备是沸腾氯化炉，通常用材 质为钢，衬有耐火材料并罩有外部水冷套。金红石矿 或高钛渣等富钛料经粉磨后，与一定比例的石油焦 从沸腾层上方加入沸腾炉，从氧化工序返回的循环 氯气从炉底加入氯化反应在9251 010下连续 进行，TiO 及铁、硅、矾、钙、镁及其他金属的氧化物 被转化成相应的氯化物，随气体离开氯化炉。反应气 体先经旋风分离器将未反应的固体粉尘和不挥发的 氯化物从反应气体中分离出来，随后，进行逐级冷 却、冷凝，先分离出亚铁的氯化物，再分离中沸点的 【作者简介】邓科(1977一)，男，化工工艺工程师，从事化工新材料和工艺过程的开发与应用。 中国氯碱 201
7、2年第1期 图1 流化床氯化法钛白粉生产工艺流程图 氯化物三氯化铁，然后，用冷四氯化钛喷淋等办法冷 凝收集低沸点的四氯化钛(内含四氯化硅和三氯氧 矾等)，经过滤除泥浆，得到粗四氯化钛。粗四氯化钛 经除矾(一般用矿物油)，再经蒸馏除去四氯化硅等 低沸点杂质，得到相对高纯度的精制四氯化钛。 12氧化工段 经蒸发预热的精制四氯化钛、经预热的氧气以 及反应所必需的成核剂、晶型转化促进剂等反应物 加入氧化反应器。氧化反应引发温度为800以上， 主反应一般在1 3001 800 oC进行。从反应器出来 的气流(夹带反应生成的二氧化钛颗粒)用低温的 循环氯气骤冷至700以下再经沿程管路冷却至 200，逐级用
8、旋风分离器和布袋收集器将二氧化 钛从氯气中分离出来，二氧化钛经脱氯处理后送后 处理工序。 13后处理工段 后处理工段由打浆、研磨、化学品制备、表面处 理、过滤洗涤、喷雾干燥、微粉碎及成品包装等主要 工序组成。 (1)氧化工序来的TiO 粉料进入打浆槽，分散 剂、脱盐水计量后分别加入打浆槽，打浆合格的浆液 送研磨工序。 (2)打浆工序来的浆料进砂磨机进料槽再分散 后，经砂磨机进料泵打入砂磨机，研磨成粒径小于 1 m的浆料，磨后浆料送人磨后贮槽，经料浆分级 泵送至分级器分级，粗料返回砂磨机，细料自流至表 面处理罐。 (3)研磨工序来的浆料经计量后进入表面处理 罐再计量加入化学品制备工序来的各种表面
9、处理 剂，反应完成后送往过滤工序。 (4)表面处理工序来的浆料用泵送人吸片槽，叶 滤机在吸片槽内真空吸滤，完成上片后桥吊吊起叶 滤机。放入充满脱盐水的水洗槽中进行浆料洗涤。洗 涤合格后，桥吊吊起叶滤机在卸料槽中卸下浆料。 (5)卸料槽卸下的浆料进入均质器打浆均匀后， 经隔膜泵送入喷雾干燥器在干燥器内离心雾化后， 用热风炉送人的热风干燥浆料。出干燥器的尾气在 袋滤器内分离下粉料，热风经排风机排人大气，干燥 后的TiO：粉料由输送装置送往微粉碎工序。 (6)喷雾干燥工序来的粉料经气流输送系统送 人汽粉前料仓，料仓下设置螺旋输送机输送粉料进 入气流粉碎机，在气流粉碎机人口处，用移动泵向粉 料中加入粉
10、碎助剂在气流粉碎机内用中压过热蒸 汽作为工质，粉碎粉料至平均粒径约03 m，出气 流粉碎机物流进蒸汽旋风分离粉料，出蒸汽旋风尾 气流进高温袋滤器再分离出夹带的TiO 粉料，出高 温袋滤器气流经喷水激冷后，进入洗涤器，洗涤后的 冷凝水去洗涤水槽用于水洗，出洗涤器的不凝性气 体经汽液分离器。由排风机排人大气。由蒸汽旋风收 集的粉料由空气风机鼓入空气流态化，粉料被空气 冷却，物流进入冷却旋风分离出粉料，出冷却旋风气 流进袋滤器再分离夹带粉料，出袋滤器气流由排风 机排人大气。由冷却旋风、袋滤器收集的粉料进入成 品包装工序。 (7)微粉碎工序来的TiO 成品进入螺旋输送 机，送入成品料仓，可根据需要供2
11、5 kg袋包装机或 供1 000 kg袋包装机使用。 2流化床氯化法钛白粉生产工艺的技术经 济评价 21 基础数据 (1)产品方案与建设规模为年产金红石钛白粉 1O万t32盐酸23 5o0 t，9次氯酸纳7 170 t。 (2)项目总投资225 000万元，其中，自备资金 3O左右其余为银行贷款。 (3)依照目前市场行情，产品金红石钛白粉、 32盐酸、9次氯酸钠含税价分别以22 000元，t、 第1期 邓 科，等：氯化法钛白粉的生产工艺与技术经济分析 180元t、150元t计。据此，则可测算正常年份年销 售收入为220 53055万元。 (4)固定资产折旧采用直线折旧法，设备残值率 为4，折旧
12、年限为10年，则每年折旧费用为 21 600万元 (5)10万 氯化法钛白粉项目总定员870人， 人均工资及福利费用为48万元(人年)，则年人 力成本为4 176万元。 (6)财务费用(包括销售费用、管理费用、设备维 修维护费用和贷款利息等)以销售总额的8计，则 年费用为17 642444万元。 (7)销售税金包括增值税、城市维护建设税及教 育费附加，增值税税值为销项税与进项税之差，城市 维护建设税及教育费附加分别按增值税的7和 3计算，则增值税为21 47061万元，城市维护建设 税及教育费附加费用为2 147061万元。 (8)企业所得税以25计。 (9)生产中原材料、辅助材料及燃料动力等
13、各项 消耗均为工艺专业设计，价格均参考市场价格；由于 市场价格处于动态变化中，本评价中所取价格可能 和当前最新市场价格有所出入。 22生产成本分析 氯化法钛白粉的生产成本主要有原辅料及公用 工程消耗、人工、投资折旧、财务费用等几项。主要原 辅材料及公用消耗定额见表2。 表2显示，吨钛白粉的直接成本为9 012624元， 其中原辅料成本为7 276224元，公用工程成本 为1 7364元：则10万ta钛白粉全年制造成本为 90 12624万元，外购原辅料72 76224万元。公用工 程17 364万元。年成本费用见表3。 单位钛白粉产品的完全成本为12 51194元，t，则 10万 氯化法钛白粉
14、项目年净利润为： (220 53055117125 1 19455)(125) =47 52615(万元)。 税后投资回收期(含建设期24个月)： 2412+225 00047 52615=673(年) 投资利润率为：f47 52615225 000)*100 =2112 23 1O万ta氯化法钛白粉净利润的变动情况 由前述对氯化法钛白粉的成本测算可知，在其 变动成本中。原料钛渣成本占制造成本的4874 当钛渣含税价格为3 670元t，产品金红石的生产成 本为12 512元t时，则1O万 金红石钛白粉的净 利润随钛渣原料成本和钛白粉市场价格变动关 表2主要原辅料及公用工程消耗定额 主要原辅料
15、高钛渣 石油焦 液氯 脂肪酸 铝片 岩盐 渥太华砂 氯化钾 50氢氧化钠 氢氧化铝 添加剂 硅酸钠 水泥 飞灰 沙子 包装袋(25kg) 包装袋(50kg) 甲苯 天然气 小计 公用工程 三废排放费 电 工业水 脱盐水 高压过热蒸汽 低压过热蒸汽 氮气 氧气 小计 合计 1197 3 670 4 39299 48743 0294 2 800 8232 9134 0261 700 1827 2027 Ooo5 8 7 O2O 40716 0452 0005 26 000 13O 1442 0021 6 2 8oo 6O48 0671 0Ooo 05 63 800 319 0035 0O00 O6
16、 8 5oo 051 0006 0212 900 19OI8 2】17 0047 3 4O0 1598 1773 0006 2O 0oO 120 1-331 O16l l 700 2737 3037 036l 400 1444 1_602 0123 198 24354 0270 0558 6O 3348 037l 40 3 12O 1-331 2O 5 1oo 111O 0007 8 8 200 6396 0710 15844 26 411944 457l 7 276224 兀 kWh 680 t 30 t 8 t 26 t 12 m 920 m3 312 O55 12 4 18O 160 O
17、4 O8 0186 4150 0399 0355 5193 2130 4083 2769 表3年总成本费用 万元 系为：z=Y117-12 512+1197(X-3 670)117 100 O00xO75 上式整理为： 当Z0时。Z=(Y1171197x11712 512+1 197x3 67o117)x75 000： 当ZO时，Z=(Y1171197x11712 512+1 197x3 6701171 xlO0 000 式中：Z为l0万ta氯化法钛白粉的净利润：Y为吨 氯化法钛白粉的含税市场价格：Z为吨钛渣的含税 市场价格。 3结论与建议 (1)就钛白粉产品本身的品质、环保和生产成 本、工艺
18、技术的先进性、政策导向以及行业的发展趋 势各方面分析来看， (下转第46页) 只只 n暑 8 6 4 懈 中国氯碱 2012年第1期 3苯流失量的分析 每吨氯化苯理论消耗苯693 kg，济宁中银电化 公司近年来的苯耗为730735 kg，流失的苯为37 42 kg，具体分析如下。 (1)生成混合二氯苯3O kg，消耗苯16 。 (2)生成多氯化苯残渣5 ，消耗苯25 kg。 (3)副产盐酸尾气及副产盐酸中夹带的苯。每吨 氯化苯产生尾气198 838 L，尾气中苯的质量浓度控 制在40 mgL，损失苯约8 。 (4)原苯、回收苯、氯化液中间罐等贮罐排气每 生产1 t氯化苯，约排放8 ms，排气含
19、苯10，苯流 失量为112 kg。 (5)中和、水洗废水中流失苯约06 kg氯化苯 约054 kg，折苯约O38 kg，共流失苯约1 kg。 (6)水环真空泵排气缸溢流水中流失苯约115 kg。 (7)产品中夹带的苯约02 kg。 (8)贮罐底部放水、干燥器底部放水，苯损失约 为1 kg。 (9)洗塔水、设备检修、跑、冒、滴、漏及其他不可 测量部分，损失苯611 。 4降低苯耗的对策 通过以上数据分析可以看出混合二氯苯、氯化 尾气及不可测部分苯的损失占80以上，只有降低 这几方面苯的流失才能从根本上降低苯耗，达到节 能降耗、降低污染的目的。 41 严格管理、精心操作，减少“三废”带料 一要加强
20、管理，减少跑、冒、滴、漏。向管理要效 益；二要努力提高操作工的技术水平和业务素质，提 高操作工的责任心。努力减少废酸、废碱和废水的带 料，稳定真空系统，减少真空带料，加强残渣排放的 控制，降低废渣的带料。 42采用先进的工艺措施，严明工艺纪律。加强“三 废”治理 对于废酸、废水夹带的物料，目前，国内氯化苯 生产厂家均采用曝气工艺加以处理。对于真空带料， 可采用活性炭吸附法加以处理。在严格控制的前提 下，做好活性炭的解吸、重整以及物料的回收工作， 就能够减少真空带料造成的苯耗。 43制定合理工艺措施。加强苯蒸气的回收 由原苯、回收苯、氯化液中间罐等贮罐的苯蒸气 的排气造成的苯流失可以采取以下2种
21、工艺措施。 (1)冷却冷凝法。将各贮罐的排气管全部连接在 一起，最后在排人大气的一端安装1台传热面积为 10 m 的钢制冷凝器，用一510的冷冻盐水作为冷 却剂，只要控制好冷冻盐水的流量，就可全部回收苯 蒸气。 (2)活性炭吸附法。把各贮罐的排气管连在一 起。在排人大气的一端并联安装2台容积为1 m，的活 性炭吸附器和l台传热面积为5 m2的冷凝器，2台 吸附器交替使用，饱和后用水蒸气解吸，从而回收吸 附的苯，通过这个措施，也可加收苯蒸气。 44对氯化尾气夹带苯的处理措施 对于氯化尾气(即HC1)带苯造成的苯耗。还有 调整的余地。氯化尾气是经一、二段冷却，分离其中 大部分的苯，然后再经过喷淋系
22、统的低温吸收剂吸 收，最大限度地回收气体中的苯，最后，剩余尾气进 入副酸岗位。因此，一、二段冷却的效果、喷淋吸收液 的温度和含苯的浓度都对氯化尾气含苯量有至关重 要的影响。要严格控制一、二段冷却及喷淋吸收液的 温度按时更换喷淋吸收液，使最后的喷淋尾气含苯 量尽可能最低。 收稿日期：2011-09-07 (上接第25页)氯化法比硫酸法有较大的优势，也是 国际上钛白粉工业的总体发展趋势。但氯化法钛白 粉工艺流程复杂，是集现代先进工艺技术于一体的 系统工程；生产过程涉及化工、冶金、材料、机械、控 制等多学科专业，其技术难度大，尤其是大型化技术 和装备；关键设备的结构复杂要求采用耐高温、耐 腐蚀、抗氧
23、化的特殊材料；对生产技术和装备材质的 要求都非常高。国外生产商对氯化法钛白粉的技术 诀窍从不申请专利，加上关键技术难以引进，而凭借 国内力量开发又无实质性进展，这是氯化法钛白粉 工艺无法在中国推广的重要原因。 (2)尽管氯化法钛白粉具有较强的盈利能力，也 有利于实现淘汰落后产能和技术，加速实现产品结 构的调整但也只有国内钛白粉企业真正地掌握高 新技术、有能力很好地消化国际上氯化法生产工艺 的时候，其优势才会真正地凸显出来。 (3)就目前来看，对未来中国氯化法钛白粉的前 景还不能过于乐观现阶段国内钛白粉行业大规模 应用氯化法生产的时机还未到来，国内拟建氯化法 钛白粉的企业应该对此慎之又慎，只有下大力气攻 克技术难题和设备材料的瓶颈，才有可能建设大规 模的氯化法钛白粉生产装置，否则将是一种冒险的 行为。 收稿日期201】-05-】7
