海绵钛还原工序生产技术规程

'还原生产技术规程QB/XL-JS.05.TI.01-20101.基本原理镁还原法生产海绵钛是四氯化钛和镁在惰性气体的保护下发生还原反应，生成海绵钛和氯化镁。其反应在还原反应器中进行，钛是典型过渡元素，所以上述反应具有分步还原的特征，较为复杂，其主要反应是：TiCl4（g）+Mg（l）=Ti（s）+MgCl2（l）+519kJ中间反应为：TiCl4+Mg=TiCl2+MgCl2TiCl2+Mg=Ti+MgCl2在一定条件下（反应区域温度低、镁量不足）时易发生下列歧化反应：TiCl4+TiCl2=2TiCl3TiCl4+Ti=2TiCl23TiCl4+Ti=4TiCl32TiCl3+Ti=3TiCl2当在适宜的反应温度和有足量镁的条件下，上述低价氯化钛会还原成金属钛，2TiCl3+3Mg=2Ti+3MgCl2TiCl2+Mg=Ti+MgCl2 在还原过程中由于氯化镁的不断生成、积累，占据了反应器的部分空间，同时对反应起阻滞作用；因此，在还原过程中要定时排放氯化镁。镁还原法生产海绵钛的还原反应是个剧烈的放热反应，如反应温度达到975℃时，钛和铁开始出现明显的熔合现象，当温度达到1085℃会生成Ti-Fe合金，反应过程中温度越高将越增加产品中的杂质铁含量；因此，生产中通过对反应带进行强制通风的方法来控制反应温度。在还原生产中如出现镁的区域性相对不足会增加低价氯化钛的生成，低价氯化钛在产品拆卸过程中容易着火，对真空系统污染较大，同时对产品质量也有一定程度的影响，因此在生产过程中要加入过量的精镁来减少低价氯化钛的生成。还原结束后所得产物为Ti、Mg、MgCl2、低价氯化物，其中前三者含量分别为：50~60%、30~36%、6~12%；之后使用真空蒸馏的方法将其中的Mg和MgCl2除去。 2.工艺流程精镁精四氯化钛送镁电解车间循环水还原炉氯化镁氩气含钛坨的反应器送蒸馏安装3.主要设备编号名称数量主要参数1桥式天车3Q=50/10t，L=25.5m，H=20m2还原电炉22炉壳法兰内径：2080mm，炉壳高度：5477mm，N=600+60KW3反应器25*重量：12500（空）/26500（满），尺寸：内径1800mm，壁厚40/36mm，长4450mm。4TiCl4储罐3H=12550mm，V容=100m3，重量17080kg。工作压力0.015MPa。5高位槽2Φ1516×2620×8mm，V容=3.2m3，工作压力0.015MPa。6滑阀真空泵33型号H-180,Q=180l/s,极限真空度1.3Pa， N=15KW。7风机22N=7.5kW,n=3000r.p.m，Q=6500m3/h;P=2690Pa。8补偿圈33Φ外=2280mmΦ内=2045H=95mm9还原反应器紧急冷却器1Φ（法兰）=2080mm，H=5885mm，重量：32920kg。10氯化镁抬包4V=4.96m，Q=5t。4.原材料要求产品质量要求化学成分应符合下列要求：4.1镁：MR-0Mg≥99.95%，Fe≤0.030%，Si≤0.004%，Cl≤0.004%,N≤0.003%，O≤0.004%；MR-１Mg≥99.90%，Fe≤0.035%，Si≤0.005，Cl≤0.005%,N≤0.004%，O≤0.004%；4.2精四氯化钛：PPT-0TiCl4≥99.97%，V≤0.0002%,氯化钛中的氧≤0.0001%，Si≤0.0002%，氯化乙酰和光气总量≤0.0002%，CS2≤0.00004%；PPT-1 TiCl4≥99.96%，V≤0.0006%，氯化钛中的氧≤0.0005%，Si≤0.0010%，氯化乙酰和光气总量≤0.0003%，CS2≤0.00006%；4.3氩气：Ar≥99.99%，O≤0.0007%，N≤0.005%，H2O≤0.0009，CO2≤0.0005；4.4压缩空气：压力0.6MPa，露点-40℃；4.5循环冷却水：进口温度：32℃，出口温度45℃，PH:6.5～8.5，硬度:107～530mg/L，悬浮固体物质:≤8mg/L，进水压力：最大值0.6MPa。4.6低温冷却水：进口温度为15℃；出口温度为20℃。4.7产品质量要求本工段生产的产品为含钛坨的反应器，在反应器内要求：海绵钛：50～60%精镁：30～36%氯化镁：6～12%5.主要过程及主要技术条件5.1主要过程5.1.1入炉准备：作好生产前的准备工作，使各生产设备、原辅料均满足生产、安全要求。5.1.2加料控制：还原过程中TiCl4加料速度控制稳定、准确。 5.1.3温度控制：通过控制通风冷却强度、料速等使还原反应温度处于设定范围内。5.1.4压力控制：保持反应器中压力在规定范围（4.9~24.5kPa）内，使反应物始终处于氩气保护之下。5.1.5氯化镁排放控制：按时排放氯化镁，使反应液面处于适当的位置，保持一定的反应空间，使还原过程平稳进行。5.1.6停料判定：根据温度、压力、镁利用率等生产数据准确判断还原停料时间。5.1.7穿火要求：排放最后一次氯化镁要排放干净，以减少蒸馏负荷。5.2主要技术条件5.2.1四氯化钛供给系统控制要求：①呼吸系统控制工艺参数：压力4.9~14.7kPa，O2≤0.2%。②四氯化钛储料系统密封性检测要求：检测压力正压49.0kPa，一小时内系统压力不允许变化。③四氯化钛流量计和加料管道的密封性检测要求：检测压力为正29.4kpa，一小时内系统压力不允许变化。④储罐高位槽液位控制：a.储罐最高液位9.0m，储罐最低液位1.0m，紧急情况下储罐允许的最高液位10m，b.高位槽工作液位1~1.1m。5.2.2反应器伸长量和使用垫圈数量的关系反应器延伸量（mm）0~150151~200201~250251~300301~350补偿圈数量012345.2.3单炉设计产能：7.5t。 5.2.4单炉加镁量：空反应器13.0~13.6t，含冷凝物的反应器：8.6~9.0t。5.2.5抽空脱水时温度控制：400~550℃。5.2.6加镁温度要求：80~820℃。5.2.7单炉TiCl4加料量：29~30t（按加镁13.0~13.6t计）。5.2.8开始加TiCl4温度要求：780~820˚C。5.2.9反应带温度控制：1#、2#740~800℃；3#780~820℃；4#800~850℃。5.2.10反应器内压力控制范围：4.9~24.5kPa。5.2.11还原停料时间判定：①四氯化钛加入量达到预先设定的量；②镁的利用率达到58±2%；③反应器内压力上升较快，频繁超过24.3kPa。5.2.12还原炉停料恒温控制：反应器要保持如下温度至少1小时1#、2#，850~900℃；3#、4#，900~920℃。5.2.13还原反应器炉内冷却要求：炉内冷却800~850℃，方可吊出；6.环境要求还原炉在加TiCl4和排MgCl2时会产生废气，其中中含有TiCl4、SiCl4、HCl、Cl2等有害物质，需经尾气处理系统净化后才能排放。 7.还原生产记录表7.1《新反应器验收记录》7.2《还原生产过程原始记录》7.3《还原加镁记录》7.4《尾气处理原始记录》'