Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
Производительность аппаратов КС в зависимости от температуры хлорирования составляет 5—10 т. TiCl4 в сутки на 1 м2 сечения печи.
Конденсация и разделение хлоридов. В продуктах хлорирования титансодержащего сырья наряду с TiCl4 присутствуют другие хлориды и газы: SiCl4, CCl4, VOCl3, AlCl3, FeCl3, FeCl2, CaCl2, MgCl2, MnCl2, СО, CO2, HCl, N27 COCl2 и др. Одна из самых трудных стадий процесса — выделение четыреххлористого титана из такой многокомпонентной системы. Задача осложняется тем, что соединений, входящие в состав реакционных газов, могут взаимодействовать между собой с образованием твердых и жидких растворов. Кроме того, все эти хлориды гигроскопичны и при попадании влаги гидро-лизуются. Поэтому непременным условием нормальной работы системы конденсации является надежная герметичность аппаратов' и коммуникаций.
В производстве четыреххлористого титана используют различные способы конденсации хлоридов. Схема раздельной конденсации основана на применении системы конденсаторов, рукавных фильтров 31 ДРУгих аппаратов; в каждом из них поддерживается определенная температура. Парогазовая смесь из реактора поступает сначала в два последовательно соединенных конденсатора. На входе в первый конденсатор температура смеси 500—600 °С, на входе во второй 300—350 °С и на выходе из второго конденсатора 120—180 0C
Для уменьшения высоты конденсаторов их делают двухходовыми, с внутренними перегородками. Слой возгонов, отлагающийся на стенках конденсаторов, предохраняет аппарат от действия хлора, но в то же время снижает коэффициент теплопередачи от парогазовой смеси наружному воздуху. Стенки конденсатора и нижнего конуса очищаются от возгонов с помощью скребков или цепи, закрепленных на вращающемся валу. К горловине нижних конусов конденсатора присоединены шнеки для непрерывной выгрузки. Если выгрузка возгонов производится периодически, под основанием конуса устанавливают шиберный затвор и герметично присоединяют кюбель. Для предотвращения конденсации паров TiCl4 кюбель обогревают.
Состав твердых возгонов зависит от способа производства и качества сырья. При хлорировании титановых шлаков в шахтных электрических печах возгоны содержат главным образом хлориды магния, железа, марганца, алюминия и др. При хлорировании в расплаве солей увеличивается содержание хлоридов натрия и калия.
Для окончательной очистки парогазовой смеси от твердых частиц после конденсаторов устанавливают рукавные фильтры из стекловолокна. Очень важно поддерживать в фильтрах постоянную температуру, несколько превышающую точку росы TiGl4. Более высокая температура вызывает разрушение фильтрующей ткани и способствует проскоку паров AlCl3, при понижении температуры происходит конденсация TiCl4, стеклянная ткань покрывается вязкой массой, что увеличивает давление в системе. Обычно в конденсаторах улавливается 50—60% всех возгонов, в фильтрах 40—50%. После фильтров количество твердых частиц в газах составляет 1,5—2 г/м3.
В последние годы начали применять так называемые солевые фильтры, представляющие собой колонны с насадкой из кусков поваренной соли. Температура в колонне 350—450 °С. Хлориды железа и алюминия, содержащиеся в парогазовой смеси, проходя колонну, образуют с NaCl легкоплавкие эвтектические соединения типа NaAlCl4 и NaFeCl4. Расплав стекает вниз и периодически удаляется из колонны.
После полного отделения твердых хлоридов парогазовая смесь поступает в конденсаторы жидких хлоридов.
Схема совместной конденсации состоит в том, что выходящую из реактора парогазовую смесь резко охлаждают и из нее одновременно конденсируются твердые и жидкие хлориды. Охлаждение проводят в оросительных конденсаторах, где в качестве орошающей жидкости используется охлажденный четыреххлористый титан. Оросительный конденсатор состоит из двух труб, соединенных внизу общим конусом. В верхней части каждой трубы установлены форсунки для разбрызгивания TiCl4. Полнота конденсации и улавливания твердых хлоридов определяется плотностью орошения и температурой газов на выходе из конденсатора (последняя обычно не превышает 70 °С). Освобожденный от твердых частиц газовый поток направляют в холодильники для конденсации оставшегося TiCl4 {10—20%). Первые по ходу холодильники охлаждают водой, последний — рассолом.
Образовавшаяся в оросительном конденсаторе пульпа стекает в промежуточный бак, из которого часть TiCl4 с помощью погружного насоса подаётся на орошение; остальную пульпу собирают в сгустителе для отделения четыреххлористого титана от твердых хлоридов. Осветленный хлорид направляют в сборник технического продукта. Сгущенная пульпа поступает в испаритель для отгонки оставшегося четыреххлористого титана (примерно 6—7% общего количества TiCl4). Для этого в испаритель добавляют поваренную соль и нагревают массу до 500 °С. Четыреххлористый титан отгоняется,
а твердые возгоны образуют с хлористым натрием при 500 °С расплав,, который периодически удаляют через летку.
В промышленной практике обычно применяют комбинированную* схему конденсации, включающую сухие конденсаторы для отделения основной массы твердых хлоридов и оросительные конденсаторы, где улавливаются только уносимые после первых аппаратов твердые хлориды. На рис. 10-12 показана технологическая схема конденсации и разделения хлоридов в производстве четыреххлористого титана.
