專利名稱：對含有氯氣的混合氣體進行凈化的方法及設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及對含有氯氣的混合氣體進行凈化的方法及設備。
背景技術：
為了減少四氯化鈦生產過程中所產生的大量不好處理的泥漿，由本申請的申請人申請的公開號為CN102249298A的發明專利申請文件(下稱參考文件)公開了一種四氯化鈦生產方法。該參考文件說明書的實施例二采用了以下工藝路線首先通過機械除塵器對來自氯化爐的爐氣進行初步固氣分離；其次，通過膜過濾裝置對初步固氣分離的氣體進行再次固氣分離；然后，對再次固氣分離后的氣體進行冷凝并得到粗四氯化鈦液體；最后，通過錯流過濾裝置將粗四氯化鈦液體進一步凈化得到四氯化鈦工業級粗品。上述工藝的基本思路是在固氣分離階段盡可能的降低四氯化鈦氣體中的干渣含量，從而大幅減少后續過程生 成的泥漿量。實踐發現，高溫四氯化鈦氣體具有很強的腐蝕性，會造成設備(尤其是膜過濾裝置及其周邊管道)的較快腐蝕。
發明內容
本發明首先要解決的技術問題是提供一種能夠可有效降低高溫四氯化鈦氣體對設備腐蝕程度的四氯化鈦生產方法及設備。本發明的四氯化鈦生產方法包括的步驟為a、通過至少一臺機械除塵器對來自氯化爐的爐氣進行固氣分離得到氯氣含量較高的氣體；b、將所述氯氣含量較高的氣體與氯氣脫除劑混合反應得到氯氣含量較低的氣體；C、通過至少一臺氣體過濾裝置對所述氯氣含量較低的氣體進行固氣分離得到經初步凈化的氣體；d、對經初步凈化的氣體進行冷凝得到粗四氯化鈦液體。須指出，上述術語“較高”與“較低”僅是為了表示混合反應前后氣體中氯氣含量的高低關系，故其含義是十分明確的。試驗表明，通過降低高溫四氯化鈦氣體中的氯氣含量能夠明顯減小其對氣體過濾裝置的腐蝕，由此提高設備使用壽命；對系統中的管道、容器等會與所述氯氣含量較低的氣體進行接觸的零部件均起到防腐蝕的效果。其中，所述氯氣脫除劑采用干燥的氯氣還原劑。作為優選，所述氯氣脫除劑為磷、三氯化磷、二氯化鐵中的任意一種或其中幾種的混合物。其中，所述氣體過濾裝置為膜過濾裝置。作為優選，所述膜過濾裝置采用FeAl、NiAl或TiAl金屬間化合物多孔膜為過濾元件。通常，來自氯化爐的爐氣中氯氣的含量普遍大于Iwt %。本發明最好能將混合反應或所得氯氣含量較低的氣體中的氯氣含量降低為0. lwt%以下。試驗表明，這樣能夠顯著降低對氣體過濾裝置中過濾元件的腐蝕。作為優選方案，采用磷作為氯氣脫除劑與所述氯氣含量較高的氣體混合反應，混合反應后所得的氯氣含量較低的氣體中的氯氣含量(重量比)為IOppm以下。試驗表明，當氣體中的氯氣含量(重量比)在IOppm以下時，氯氣在高溫下對過濾元件的腐蝕作用很小。進一步的，本發明的四氯化鈦生產方法還包括步驟e、對冷凝得到的粗四氯化鈦液體直接進行精制。以往，冷凝得到的粗四氯化鈦液體都要通過凈化后才能開始精制，有的是采用沉淀的方法，有的采用過濾的方法。由于本發明降低了對氣體過濾裝置中過濾元件的腐蝕的腐蝕，由此保證了氣體除塵時的凈化效果，有效降低了氣體中的雜質含量，因而可省略精制前對冷凝得到的粗四氯化鈦液體進行凈化的措施，減少工藝步驟。當氣體過濾裝置為膜過 濾裝置時，為防止膜面結露導致膜污染，通過膜過濾裝置對所述氯氣含量較低的氣體進行固氣分離的過程中將氣體溫度控制在300°C以上。另外，在對經初步凈化的氣體進行冷凝前的各環節的氣體溫度均最好不低于150°C，防止四氯化鈦冷凝液化而影響正常操作。本發明的四氯化鈦生產設備包括依次連接的機械除塵器、氣體過濾裝置和冷凝設備，在所述機械除塵器與氣體過濾裝置之間連接有用于將通過機械除塵器固氣分離后所得到的氯氣含量較高的氣體與氯氣脫除劑混合反應的反應裝置，該反應裝置與氯氣脫除劑供給裝置連接。其中，所述氣體過濾裝置為膜過濾裝置。其中，所述氯氣脫除劑采用干燥的氯氣還原劑。作為優選，所述氯氣脫除劑為磷、三氯化磷、二氯化鐵中的任意一種或其中幾種的混合物。作為一種具體方案，所述反應裝置包括設在機械除塵器氣體輸出管道上的分布器，該分布器通過氯氣脫除劑輸入管與氯氣脫除劑供給裝置相連。作為另一種具體方案，所述反應裝置是由所述機械除塵器上可稱為排氣腔室的那一部分容腔來兼作的，該排氣腔室通過氯氣脫除劑輸入管與氯氣脫除劑供給裝置相連。須指出，上述術語“排氣腔室”指機械除塵器中與其排氣口連通的排氣通道。作為又一種具體方案，所述反應裝置包括設在機械除塵器與氣體過濾裝置之間的反應器，所述反應器的進氣端和排氣端分別與機械除塵器和氣體過濾裝置相連，該反應器還通過氯氣脫除劑輸入管與氯氣脫除劑供給裝置相連。本發明其次要解決的技術問題是提供一種可有效降低高溫四氯化鈦氣體對設備腐蝕程度的四氯化鈦氣態除塵工藝。該工藝是先將四氯化鈦氣體與氯氣脫除劑混合反應以降低四氯化鈦氣體中的氯氣含量，然后再通過氣體過濾裝置對反應后的氣體進行固氣分離。其中，所述氯氣脫除劑采用干燥的氯氣還原劑。作為優選，所述氯氣脫除劑為磷、三氯化磷、二氯化鐵中的任意一種或其中幾種的混合物。其中，所述氣體過濾裝置為膜過濾裝置。進一步的是，混合反應后四氯化鈦氣體中的氯氣含量為0. lwt%以下。其中，優選采用磷作為氯氣脫除劑，且混合反應后四氯化鈦氣體中的氯氣含量(重量比)為IOppm以下。本發明最后還要解決的技術問題是提供一種可有效降低設備腐蝕的對含有氯氣的混合氣體進行凈化的方法及設備。術語“混合氣體”是指僅含有部分氯氣的氣體。該方法是先將所述混合氣體與氯氣脫除劑混合反應以降低混合氣體中的氯氣含量，然后再通過氣體過濾裝置對反應后的氣體進行固氣分離。其中，所述氯氣脫除劑采用干燥的氯氣還原劑。作為優選，所述氯氣脫除劑為磷、三氯化磷、二氯化鐵中的任意一種或其中幾種的混合物。值得注意的是，選擇氯氣脫除劑時應考慮以下兩個原則第一、氯氣脫除劑不與混合氣體氣體中待回收的物質發生反應或者其反應程度遠不及與氯氣的反應程度，從而防止脫氯時對待回收的物質產生較大影響；第二、氯氣脫除劑與氯氣反應后的生成物可與待回收的物質分離。顯然，這兩個原則對于上述四氯化鈦氣態除塵工藝同樣適用。其中，所述氣體過濾裝置為膜過濾裝置。進一步的是，混合反應后混合氣體中的氯氣含量為0. lwt%以下。
其中，優選采用磷作為氯氣脫除劑，且混合反應后混合氣體中的氯氣含量(重量比)為IOppm以下。進一步的是，首先通過至少一臺機械除塵器對混合氣體進行固氣分離，然后再將混合氣體與氯氣脫除劑混合反應。對含有氯氣的混合氣體進行凈化的設備，包括用于將混合氣體與氯氣脫除劑混合反應以降低混合氣體中的氯氣含量的反應裝置以及與該反應裝置輸出端連接的氣體過濾裝置，該反應裝置還與氯氣脫除劑供給裝置連接。其中，所述氣體過濾裝置為膜過濾裝置。其中，所述氯氣脫除劑采用干燥的氯氣還原劑。作為優選，所述氯氣脫除劑為磷、三氯化磷、二氯化鐵中的任意一種或其中幾種的混合物。進一步的是，該設備還包括機械除塵器，該機械除塵器的輸出端與所述反應裝置的輸入端連接。降低混合氣體中的氯氣含量能夠明顯減小其對氣體過濾裝置的腐蝕，由此提高設備使用壽命；對系統中的管道、容器等會與氯氣含量經過降低的混合氣體進行接觸的零部件均起到防腐蝕的效果。下面結合附圖和具體實施方式
對本發明做進一步的說明。本申請附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本申請的實踐了解到。
圖I為本申請四氯化鈦生產設備的一種結構示意圖。圖2為本申請四氯化鈦生產設備的另一種結構示意圖。圖3為本申請四氯化鈦生產設備的又一種結構示意圖。圖4為對比例I的FeAl金屬間化合物多孔膜在四氯化鈦氣體中的腐蝕曲線。圖5為實施例3的FeAl金屬間化合物多孔膜在四氯化鈦氣體中的腐蝕曲線。圖6為實施例I的FeAl金屬間化合物多孔膜在四氯化鈦氣體中的腐蝕曲線。
具體實施例方式圖I所示的四氯化鈦生產設備，它包括串聯的兩臺機械除塵器I (如重力除塵器或旋風除塵器等)，這兩臺機械除塵器I用于對來自氯化爐(圖中未示出)的爐氣5進行初步固氣分離；膜過濾裝置2，其與后一臺機械除塵器I的輸出端連接，該膜過濾裝置2中安裝了FeAl金屬間化合物多孔膜為其過濾元件，但也可以使用NiAl、TiAl金屬間化合物多孔膜、陶瓷膜或不銹鋼膜等金屬膜；冷凝設備(圖中未示出)，其與膜過濾裝置2的輸出端連接；以及反應裝置3，該反應裝置3包括分別設在兩臺機械除塵器I氣體輸出管道上的分布器3a，該分布器3a通過氯氣脫除劑輸入管與氯氣脫除劑供給裝置4相連，該氯氣脫除劑供給裝置4采用磷、三氯化磷、二氯化鐵中的一種或幾種作為氯氣脫除劑6。采用磷作為氯氣脫除劑6時，氯氣脫除劑供給裝置4可采用圖I所示的結構，即包括融磷電熱罐401和磷定速氣化爐402，融磷電熱罐401通過管道與磷定速氣化爐402相連，磷定速氣化爐402通過管道再與上述分布器3a相連。上述四氯化鈦生產設備工作時，爐氣5首先進入前一臺機械除塵器I進行初步固氣分離，然后在前一分布器3a中與氯氣脫除劑6混合反應，此后進入后一臺機械除塵器I中，然后再在后一分布器3a中與氯氣脫除劑6混合反應，反應后進入膜過濾裝置2進行再次固氣分離，最后進入冷凝設備進行冷凝并得到粗四氯化鈦液體。 如圖2所示的四氯化鈦生產設備，它與圖I所示的四氯化鈦生產設備的唯一區別在于反應裝置3的結構有所不同。圖2中的反應裝置3是由所述機械除塵器I上可稱為排氣腔室101的那一部分容腔來兼作的，該排氣腔室101通過氯氣脫除劑輸入管3b與氯氣脫除劑供給裝置4相連。也就是說，圖2的四氯化鈦生產設備實際上是將機械除塵器I與反應裝置3整合在一起。當機械除塵器I采用重力除塵器時，所述排氣腔室101就是靠近該重力除塵器的輸出管道處的腔室。如圖3所示的四氯化鈦生產設備，它與圖I所示的四氯化鈦生產設備的唯一區別也在于反應裝置3的結構有所不同。圖3中的反應裝置3包括設在機械除塵器I與膜過濾裝置2之間的反應器3c，所述反應器3c的進氣端和排氣端分別與機械除塵器I和膜過濾裝置2相連，該反應器3c還通過氯氣脫除劑輸入管與氯氣脫除劑供給裝置4相連。對于以上三種四氯化鈦生產設備，當采用磷作為氯氣脫除劑6時，磷與氣體中游離的氯氣發生反應2P+3C12 = 2PC13，生成三氯化磷。此反應為不可逆反應，脫氯徹底。同時，系統中存在氯氣與金屬氧化物之間的反應平衡，有微量游離氧存在，使生成的三氯化磷進一步轉化為更加穩定的三氯氧磷。當采用三氯化磷作為氯氣脫除劑6時,三氯化磷與氣體中游離的氯氣發生反應PC13+C12 = PCl5,生成五氯化磷。當采用二氯化鐵作為氯氣脫除劑6時，二氯化鐵與氣體中游離的氯氣發生反應2FeCl2+Cl2=2FeCl3，生成三氯化鐵。三氯化磷、三氯氧磷、五氯化磷以及三氯化鐵均是四氯化鈦中固有的低沸點雜質組分，可以在四氯化鈦精制過程中除去。上述三種氯氣脫除劑6均是通過與氯氣發生氧化還原反應來達到脫除氯氣的目的。因此，也可以將上述三種氯氣脫除劑6看作是氯氣還原劑。總之，選擇氯氣脫除劑時應考慮以下兩個原則第一、氯氣脫除劑不與四氯化鈦氣體反應或者其反應程度遠不及與氯氣的反應程度；第二、氯氣脫除劑與氯氣反應后的生成物可與四氯化鈦分離。實施例和對比例(見表I)表I
脫a 的a氣含g 氣氣氣氣脫出劑Wg過濾粘度冷凝液両含a
Cwt%)脫出劑 (kg/噸四氯化鈦)(微米)($:最比)
實施例 I1.2赤_34.2ppm FeAi60.3-1.04%
實施例 21.2一 R化的21163. IppH F <160.7-1.86
權利要求
1.對含有氯氣的混合氣體進行凈化的方法，其特征在于先將所述混合氣體與氯氣脫除劑混合反應以降低混合氣體中的氯氣含量，然后再通過氣體過濾裝置對反應后的氣體進行固氣分離。
2.如權利要求I所述的對含有氯氣的混合氣體進行凈化的方法，其特征在于所述氯氣脫除劑采用干燥的氯氣還原劑。
3.如權利要求2所述的對含有氯氣的混合氣體進行凈化的方法，其特征在于所述氯氣脫除劑為磷、三氯化磷、二氯化鐵中的任意一種或其中幾種的混合物。
4.如權利要求I所述的對含有氯氣的混合氣體進行凈化的方法，其特征在于混合反應后的混合氣體中的氯氣含量為0. lwt%以下。
5.如權利要求I所述的對含有氯氣的混合氣體進行凈化的方法，其特征在于采用磷作為氯氣脫除劑，且混合反應后混合氣體中的氯氣含量(重量比)為IOppm以下。
6.如權利要求I所述的對含有氯氣的混合氣體進行凈化的方法，其特征在于所述氣體過濾裝置為膜過濾裝置(2)。
7.對含有氯氣的混合氣體進行凈化的設備，其特征在于包括用于將混合氣體與氯氣脫除劑混合反應以降低混合氣體中的氯氣含量的反應裝置(3)以及與該反應裝置(3)輸出端連接的氣體過濾裝置，該反應裝置還與氯氣脫除劑供給裝置(4)連接。
8.如權利要求7所述的對含有氯氣的混合氣體進行凈化的設備，其特征在于所述氣體過濾裝置為膜過濾裝置(2)。
9.如權利要求7所述的對含有氯氣的混合氣體進行凈化的設備，其特征在于所述氯氣脫除劑采用干燥的氯氣還原劑。
10.如權利要求9所述的對含有氯氣的混合氣體進行凈化的設備，其特征在于所述氯氣脫除劑為磷、三氯化磷、二氯化鐵中的任意一種或其中幾種的混合物。
全文摘要
本發明公開了一種可有效降低設備腐蝕的對含有氯氣的混合氣體進行凈化的方法及設備。該方法是先將所述混合氣體與氯氣脫除劑混合反應以降低混合氣體中的氯氣含量，然后再通過氣體過濾裝置對反應后的氣體進行固氣分離。對含有氯氣的混合氣體進行凈化的設備，包括用于將混合氣體與氯氣脫除劑混合反應以降低混合氣體中的氯氣含量的反應裝置以及與該反應裝置輸出端連接的氣體過濾裝置，該反應裝置還與氯氣脫除劑供給裝置連接。試驗表明，降低混合氣體中的氯氣含量能夠明顯減小其對氣體過濾裝置的腐蝕，由此提高設備使用壽命；對系統中的管道、容器等會與氯氣含量經過降低的混合氣體進行接觸的零部件均起到防腐蝕的效果。
文檔編號C01G23/02GK102674447SQ201210172698
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月30日 優先權日2012年5月30日
發明者宿其, 汪濤, 高麟 申請人:成都易態科技有限公司