TiAl金屬間化合物多孔材料的新用途及TiCl₄生產(chǎn)方法

專(zhuān)利名稱(chēng)：TiAl金屬間化合物多孔材料的新用途及TiCl₄生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)物料的過(guò)濾，具體涉及采用耐熱耐腐蝕的過(guò)濾元件對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的 粗氣體進(jìn)行氣一固分離。
背景技術(shù)：
很多化工生產(chǎn)過(guò)程中都會(huì)得到氣體產(chǎn)物，然后經(jīng)過(guò)淋洗塔、冷凝和循環(huán)泵槽等進(jìn)行冷卻 處理，再經(jīng)過(guò)濃縮機(jī)進(jìn)行初步液渣排放，隨后打入高位槽以便于最終過(guò)濾得到所需產(chǎn)品，其 中采用的過(guò)濾器通常是布袋過(guò)濾器。這主要是由于含有大量雜質(zhì)的高溫氣體具有極強(qiáng)的腐蝕 性能，而傳統(tǒng)的過(guò)濾材料受到材料本身在極端條件下耐腐蝕性能不足的限制，難以應(yīng)用于這 一苛刻領(lǐng)域。冷凝后含有大量固體顆粒的液體在隨后的布袋過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾。由于受到布袋 過(guò)濾精度以及材質(zhì)等因素的影響， 一方面導(dǎo)致過(guò)濾后的液體的純度受到限制，另一方面，極 易造成布袋過(guò)濾通量的大幅度衰減并失效，由此需要頻繁的更換布袋以保障生產(chǎn)效率，而在 更換過(guò)程中將造成大量的氣體泄漏或水解從而導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染。
比如，TiCU的生產(chǎn)。我國(guó)鈦冶金廠主要采用對(duì)高鈦渣或金紅石等原料進(jìn)行還原氯化的 方法生產(chǎn)粗TiCU，這種粗TiCU通常含有大量的固體顆粒，極大影響后續(xù)海綿鈦或鈦白的質(zhì) 量。因此，必須對(duì)這些固體雜質(zhì)進(jìn)行去除才能進(jìn)行后序深加工過(guò)程。傳統(tǒng)的主要工藝流程是 :流化床一收塵器一淋洗塔(冷凝)一濃縮機(jī)一低位貯槽一高位槽一布袋過(guò) 濾器一產(chǎn)品槽一后序加工。首先將從流化床產(chǎn)出的高溫粗TiCU氣體經(jīng)過(guò)收塵器以進(jìn)行 初步固渣排放，然后循環(huán)經(jīng)過(guò)淋洗塔(冷凝)以進(jìn)行冷卻液化，再經(jīng)過(guò)濃縮機(jī)進(jìn)行初步液渣 排放，隨后將溢流在低位貯槽的TiCl4液體送入高位槽以便于后序過(guò)濾過(guò)程的進(jìn)行，最后采 用布袋過(guò)濾器對(duì)粗TiCl4液體進(jìn)行液一固分離，從而得到滿足后序加工要求的TiCU液體。
從上述工藝步驟可以看出，從流化床產(chǎn)出的TiCl4氣體在經(jīng)過(guò)6大主要工序并最終進(jìn)入高 位槽的整個(gè)過(guò)程中，并不存在一個(gè)針對(duì)TiCU氣體的有效的過(guò)濾工序，導(dǎo)致冷卻下來(lái)的粗 TiCU液體中仍然含有大量的雜質(zhì)。這主要是由于含有大量雜質(zhì)的高溫TiCl4氣體具有極強(qiáng)的 腐蝕性能，而傳統(tǒng)的過(guò)濾材料受到材料本身在極端條件下耐腐蝕性能不足的限制，難以應(yīng)用 于這一苛刻領(lǐng)域。這種含有大量固體顆粒的粗TiCl4液體在隨后的布袋過(guò)濾過(guò)程中，由于受 到布袋過(guò)濾精度以及材質(zhì)等因素的影響， 一方面導(dǎo)致過(guò)濾后的TiCU液體的純度受到限制， 另一方面，極易造成布袋過(guò)濾通量的大幅度衰減并失效，由此需要頻繁的更換布袋以保障生 產(chǎn)效率，而在更換過(guò)程中將造成大量的TiCU水解從而導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染、資源浪費(fèi)。
TiAl金屬間化合物多孔材料綜合了陶瓷材料和金屬材料的性能優(yōu)點(diǎn)，具有優(yōu)異的抗環(huán)境 腐蝕性能、力學(xué)性能，可加工性能以及可焊接性能等，同時(shí)，TiAl金屬間化合物多孔材料具 有優(yōu)異的抗高溫性能，80(TC仍然可以保持孔結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。目前為止，未見(jiàn)TiAl金屬間化合 物多孔材料作為過(guò)濾元件應(yīng)用于高溫氣一固分離，以提高過(guò)濾精度并簡(jiǎn)化工藝，解決現(xiàn)有過(guò) 濾器更換過(guò)程中造成的環(huán)境污染等方面的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提高過(guò)濾精度并簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，同時(shí)避免生產(chǎn)中頻繁更換 過(guò)濾器濾芯造成的環(huán)境污染、資源浪費(fèi)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是提供TiAl金屬間化合物多孔材料作為過(guò)濾元件應(yīng)用于高溫氣一固分 離的用途。
本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一條新的TiCU生產(chǎn)工藝。具體包括以下步驟
a、 流化床中高鈦渣或金紅石等原料進(jìn)行還原氯化得到TiCU氣體；
b、 收塵器進(jìn)行初步固渣排放；
c、 TiAl金屬間化合物多孔材料作為過(guò)濾元件進(jìn)行氣一固分離，進(jìn)行渣體收集和排放；
d、 過(guò)濾后的TiCU氣體經(jīng)冷凝后形成液體，進(jìn)入濃密機(jī)或中間容器，使液體中固體渣自 然沉降，得到高品質(zhì)的TiCU產(chǎn)品。
所得的TiCU液體中固體雜質(zhì)含量小于O. 5%，達(dá)到企業(yè)生產(chǎn)要求。
本發(fā)明采用TiAl金屬間化合物多孔材料作為過(guò)濾元件，過(guò)濾一段時(shí)間后，可以進(jìn)行反沖 洗(采用TiCU濾氣或惰性氣體等)，實(shí)現(xiàn)過(guò)濾元件的再生，反沖洗結(jié)束后繼續(xù)過(guò)濾不需開(kāi) 蓋更換過(guò)濾器濾芯。其中，過(guò)濾壓力控制在0.001 0. lMPa，反沖洗壓力控制在O. 002 0.15MPa。
為了進(jìn)一步提高TiCU的純度，可以在d步驟得到的產(chǎn)品，采用布袋作為過(guò)濾元件進(jìn)行液 一固分離。過(guò)濾壓力控制在0.01 1.00MPa。所得的TiCU液體中固體雜質(zhì)含量小于O. 3%。
為了進(jìn)一步提高TiCU的純度，也可以在d步驟得到的產(chǎn)品，采用TiAl金屬間化合物多孔 材料作為過(guò)濾元件進(jìn)行液一固分離。所得的TiCU液體中固體雜質(zhì)含量小于O. 1%。
過(guò)濾一段時(shí)間后，可以采用TiCU濾液進(jìn)行反沖洗，或者采用惰性氣體等進(jìn)行反沖洗， 反沖洗結(jié)束后繼續(xù)過(guò)濾不需開(kāi)蓋更換過(guò)濾器。其中，過(guò)濾壓力控制在O. 050 0. 400MPa，反 沖洗壓力控制在O. 10 0. 60MPa 。
TiAl金屬間化合物多孔材料具有優(yōu)異的抗高溫孔結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，在80(TC溫度下能夠保持 孔結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。TiAl金屬間化合物多孔材料作為過(guò)濾元件可以分離的固體顆粒直徑可達(dá)到l y m以下。
與現(xiàn)有過(guò)濾方法相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、 以氣一固分離工藝為基礎(chǔ)的新型過(guò)濾方法，減少了大量液體渣的排放，提高了生產(chǎn) 效率，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)節(jié)約了資源和能源。
2、 采用耐熱耐腐蝕的TiAl金屬間化合物多孔材料作為過(guò)濾元件進(jìn)行氣一固分離，結(jié)合 反沖洗工藝，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)密封式過(guò)濾生產(chǎn)，在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，減輕或避免了傳統(tǒng)工 藝中由于頻繁更換過(guò)濾元件所帶來(lái)的嚴(yán)重的環(huán)境污染。
3、 采用具有良好孔結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和高過(guò)濾精度的TiAl金屬間化合物多孔材料作為過(guò)濾元 件進(jìn)行氣一固分離，過(guò)濾質(zhì)量穩(wěn)定可靠，易于排除大量的固體渣，同時(shí)結(jié)合液一固分離工藝 ，進(jìn)一步提高了物料的純度。
具體實(shí)施 實(shí)施例l
首先，將從流化床產(chǎn)出的TiCU氣體經(jīng)過(guò)收塵器以進(jìn)行初步固渣排放；然后，采用TiAl 金屬間化合物多孔材料作為過(guò)濾元件，對(duì)這種TiCU氣體直接進(jìn)行氣一固分離，過(guò)濾壓力為 0.002MPa，過(guò)濾3個(gè)小時(shí)后，采用惰性氣體進(jìn)行反沖洗，反沖洗壓力控制在O. 050MP，反沖洗 時(shí)間5秒，反沖洗結(jié)束后繼續(xù)過(guò)濾，過(guò)濾后的TiCl4氣體進(jìn)入淋洗塔冷凝后再進(jìn)入濃密機(jī)，使 遺留的液體渣自然沉降，得到固含量O. 5。/。的TiCU產(chǎn)品。
實(shí)施例2
首先，將從流化床產(chǎn)出的TiCU氣體經(jīng)過(guò)收塵器以進(jìn)行初步固渣排放；然后，采用TiAl 金屬間化合物多孔材料作為過(guò)濾元件，對(duì)這種TiCU氣體直接進(jìn)行氣一固分離，過(guò)濾壓力為 0.030MPa，過(guò)濾4個(gè)小時(shí)后，采用TiCU濾氣進(jìn)行反沖洗，反沖洗壓力控制在O. 050MP，反沖 洗時(shí)間10秒，反沖洗結(jié)束后繼續(xù)過(guò)濾，過(guò)濾后的TiCl4氣體進(jìn)入淋洗冷凝后再進(jìn)入濃密機(jī)， 使遺留的液體渣自然沉降，得到固含量為0.45。/。的TiCU產(chǎn)品；為了進(jìn)一步提高TiCU液體的 純度，將濃密機(jī)內(nèi)的TiCU液體溢流至低位貯槽后，采用加壓泵壓入高位槽，采用布袋對(duì)含 有少量固體雜質(zhì)的TiCU液體進(jìn)行液一固分離，過(guò)濾壓力控制在O. 050MPa，最終得到固含量 為O. 3"/。的TiCl4液體。
實(shí)施例3
首先，將從流化床產(chǎn)出的TiCU氣體經(jīng)過(guò)收塵器以進(jìn)行初步固渣排放；然后，采用TiAl
金屬間化合物多孔材料作為過(guò)濾元件，對(duì)這種TiCU氣體直接進(jìn)行氣一固分離，過(guò)濾壓力為 0.040MPa，過(guò)濾6個(gè)小時(shí)后，采用TiCU濾氣進(jìn)行反沖洗，反沖洗壓力控制在O. 090MP，反沖 洗時(shí)間8秒，反沖洗結(jié)束后繼續(xù)過(guò)濾，過(guò)濾后的TiCl4氣體進(jìn)入淋洗塔冷凝后再進(jìn)入濃密機(jī)， 使遺留的液體渣自然沉降，得到固含量為O. 5。/。的TiCU產(chǎn)品；為了進(jìn)一步提高TiCU液體的純 度，將濃密機(jī)內(nèi)的TiCU液體溢流至低位貯槽后，采用加壓泵壓入高位槽，采用TiAl金屬間 化合物過(guò)濾元件對(duì)含有少量固體雜質(zhì)的TiCl4液體進(jìn)行液一固分離，過(guò)濾壓力控制在 0.200MPa，過(guò)濾8個(gè)小時(shí)后進(jìn)行反沖洗，反沖洗劑采用氬氣，反沖洗壓力控制在O. 260Mpa， 最終得到固含量小于O. P/。的高純度TiCU液體。
權(quán)利要求
1.TiAl金屬間化合物多孔材料作為過(guò)濾元件應(yīng)用于高溫氣-固分離中的用途。
2.TiAl金屬間化合物多孔材料作為過(guò)濾元件應(yīng)用于T^"生產(chǎn)工藝中 ，分離T^"氣體與固體雜質(zhì)的用途。
3.TW"生產(chǎn)方法，其特征在于包括以下步驟a、 流化床中高鈦渣或金紅石等原料進(jìn)行還原氯化得到11(]14氣體；b、 收塵器進(jìn)行初步固渣排放；c、 TiAl金屬間化合物多孔材料作為過(guò)濾元件進(jìn)行氣一固分離，進(jìn)行渣體收集和排放， 過(guò)濾壓力控制在O. 001 0. lMPa;d、 過(guò)濾后的TiG"氣體經(jīng)冷凝，即得到TiG"液體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的T^"生產(chǎn)方法，其特征在于連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中，c步驟過(guò)濾一段時(shí)間后，采用T^"濾氣或惰性氣體進(jìn)行反沖洗，實(shí)現(xiàn)過(guò)濾元件的再 生，反沖洗壓力控制在0.002 0. 15MPa，反沖洗后繼續(xù)過(guò)濾。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的TiG"生產(chǎn)方法，其特征在于d步驟之后還 包括將d步驟得到的產(chǎn)品，采用布袋作為過(guò)濾元件進(jìn)行液一固分離得到高品質(zhì)的T^"產(chǎn) 品，其中過(guò)濾壓力控制在0.01 1.00MPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的TiG"生產(chǎn)方法，其特征在于d步驟之后還 包括將d步驟得到的產(chǎn)品，采用TiAl金屬間化合物多孔材料作為過(guò)濾元件進(jìn)行液一固分離 ，過(guò)濾壓力控制在O. 01 1. OOMPa 。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的T^"生產(chǎn)方法，其特征在于連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中，過(guò)濾一段時(shí)間后采用T^"濾液進(jìn)行反沖洗，或者采用惰性氣體進(jìn)行反沖洗，反沖洗 壓力控制在O. 02 1. 60Mpa，反沖洗結(jié)束后繼續(xù)過(guò)濾。
8.根據(jù)權(quán)利要求5和6所述的T^"生產(chǎn)方法，其特征在于液一固分 離后的濾渣送入收塵器或者流化床，進(jìn)行循環(huán)利用。
全文摘要
本發(fā)明涉及TiAl金屬間化合物多孔材料的新用途及TiCl₄生產(chǎn)方法。本發(fā)明提供了TiAl金屬間化合物多孔材料在高溫氣-固分離中的新用途，能夠提高過(guò)濾精度并簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)渣體有效分離及排出，同時(shí)避免生產(chǎn)中頻繁更換過(guò)濾器濾芯造成的環(huán)境污染。本發(fā)明還提供了一種TiCl₄生產(chǎn)新方法包括高鈦渣或金紅石等原料進(jìn)行還原氯化得到的粗TiCl₄氣體，經(jīng)收塵器進(jìn)行初步固渣排放，采用TiAl金屬間化合物多孔材料作為過(guò)濾元件直接進(jìn)行氣-固分離，過(guò)濾后得到的TiCl₄氣體經(jīng)冷凝等階段后進(jìn)入濃密機(jī)或中間容器，使遺留在TiCl₄液體中的固體渣自然沉降，或經(jīng)液-固分離，得到高品質(zhì)的TiCl₄液體。本發(fā)明為化工生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)采用氣-固分離改變生產(chǎn)工藝，節(jié)約能源，提高產(chǎn)品純度，改善環(huán)保等方面提供了一個(gè)新的選擇。
文檔編號(hào)B01D46/00GK101337145SQ20081030391
公開(kāi)日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2008年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月18日
發(fā)明者徐進(jìn)輝, 濤 汪, 賀躍輝, 麟 高 申請(qǐng)人:成都易態(tài)科技有限公司