TiCl4精制过程中AlCl3对换热设备的影响

李卡佳

摘 要：TiCl4作为氯化法钛白、海绵钛、钛系列化合物的主要原料，具有纯度高、质量稳定的要求。在TiCl4精制提纯过程中，AlCl3对精制提纯过程设备及最终产品质量影响颇为重要，为此本文着重讨论AlCl3在TiCl4提纯过程中的影响。

关键词：TiCl4;精制提纯;AlCl3

Abstract：TiCl4 is the main raw material of titanium dioxide， sponge titanium and titanium series compounds for chlorination， and has high purity and stable quality requirements. In the process of TiCl4 purification， AlCl3 has an important influence on the equipment of the refining process and the quality of the final product. Therefore， this paper focuses on the influence of AlCl3 in the process of TiCl4 purification.

Keywords：TiCl4;Purification;AlCl3

1 现状：AlCl3来源

富钛料、氯气和碳存在的高温情况下，富钛料中的TiO2被氯化而生成TiCl4，同时富钛料中存在的Fe2O3、FeO、MnO2、Al2O3等杂质，也被高温氯化为其相应的氯化物。FeCl2、MgCl2、MnCl2等高沸点氯化物大部分进入固相，部分以上物质及AlCl3在粗TiCl4中含量如下1：

粗TiCl4杂质中，以SiCl4为代表的轻组分与TiCl4的相对分离度都较大，达到了9，以、FeCl3为代表的重组分与其相对分离度达到了0.013，远远大于和小于1，很容易分离。AlCl3沸点180.5℃，熔点192.4℃，由于AlCl3的蒸气或溶于非极性溶剂中或处于熔融状态时，都以共价的二聚分子形式存在。且具有升华性质，氯化铝在蒸馏工序除去高沸点杂质过程中，去除率并不高。溶解货悬浮在TiCl4中的Al2Cl6大部分会进入下一工序，影响设备、管路和产品质量。由于AlCl3在TiCl4中的溶解度与FeCl3含量有关，且AlCl3溶解度受物料温度影响较大，在TiCl4生产提纯过程中温度变化幅度较大的换热器、冷凝器、以及热物料流动管道、热物料储罐等位置会结晶，逐渐附着在换热器壁、管道壁、罐壁上造成换热设备效率下降、管道堵塞、管出口堵塞等一系列问题。严重时候还造成换热器因为局部温度梯度过大，换热效率不均等问题造成换热器腐蚀、穿孔等问题。影响TiCl4生产过程的平稳进行。为此，在长期生产经验的基础上，对该一系列问题进行了总计分析，并提出有效的解决方案，得到了良好的生产效果，获得了较好的经济效益。

2 试验过程

通过对换热器，冷凝器的各设备的冷凝区域温度分区、同时在设备检修过程中对不同区域的情况进行观测统计，在不同区域发现的结垢、堵塞程度不一致，分别统计如下：

注：热物料管道温区变化于此统计数据类似通过对以上数据的分析，在温度梯度在110℃～130℃范围内区域，冷凝器腐蚀穿孔次数最多。在50～70℃温区内，AlCl3析出結晶堵塞管线，设备最为严重。分析以上情况，AlCl3为较强的路易斯酸，在110℃以上范围内局部温度梯度较大，冷凝下来的TiCl4中，AlCl3局部点蚀开始进行，造成设备局部整体变薄、点蚀。在50～70℃温区，由于冷凝下来的TiCl4流速较慢，TiCl4中AlCl3由于温度降低达到饱和析出，并在换热器壁上逐渐结晶长大，造成传热效率降低直至堵塞换热器，造成设备事故。

3 改进方案

通过对以上统计数据的分析，我们着重从降低冷凝器局部传热效率，同时提高局部物料温度，调整不同温区的TiCl4流速来控制TiCl4中AlCl3析出并结晶到设备、管道器壁上的能力，最终达到了良好的效果。将冷凝器1/3冷凝面积改为空气自然冷却，原来集中冷凝位置的110～130℃及以上温区的换热面积由用循环水冷却的面积扩大15倍，改用自然空气冷却，使冷区面积增加，换热强度降低，同时AlCl3不在集中冷凝到某一区域，而是逐步析出，从换热强度与腐蚀强度上分散其对换热器的影响。在温区从50℃～70℃的换热器部分，将物料由原来的横向水平流动换热改为竖向垂直向下流动换热，提高物料流动速度，使析出AlCl3小颗粒不能很好地结晶到换热器壁上，统一到结晶储罐进行析出结晶。达到除去的目的。

4 改进后效果

通过以上的统计可以看出，两年的统计效果是非常明显的。

5 结论

通过以上的一系列工作，找到了精制提纯过程中，换热设备堵塞及点腐蚀的原因，有效解决了TiCl4精制过程中AlCl3对换热设备的影响。

参考文献：

[1]莫畏，邓国珠，罗方承.钛冶金（第二版）[M].北京：冶金工业出版社，1998：248.