年产3500吨海绵钛生产新工艺项目可行性研究报告

年产3500吨海绵钛生产新工艺项目可行性研究报告内容摘要：

油焦为原料，在 1000℃ 的高 温下，通入氯气进行氯化反应，生成四氯化钛，其化学反应式为 : TiO2+2Cl2+C=TiCl4+CO2 目前国际上普遍采用沸腾氯化法制取四氯化钛，我国四氯化钛 的生产是从来用固定床氯化炉开始的，在二十世纪 70 年代研制成功流态化沸 腾氯化法制四氯化钛技术，目前已达到国际先进水平。 公司规采用 Φ 米沸腾氯化炉的沸腾氯化法工艺，已长期稳定地用于生产。 本次新工艺采用目前国际先进水平的沸腾氯化法生产工艺，为提高单炉产能，采用 Ф 米沸腾氯化炉。 (2) 海绵钛的生产是以精四氯化钛为原料，在 800~900℃ 的温度 下，用镁还原四氯化钛生成海绵钛，其化学反应式为 : TiCl4+2Mg=Ti+2MgCl2 目前国际上生产海绵钛采用的主要方法是镁热还原法 (克劳尔 法 )。 我国海绵钛生产一开始就采用镁热还原技术路线，按 照设备配置不同镁还原法又分为串联式和并联式两种制海绵钛技术。 近年来对 3 吨 /炉串联式联合法制海绵钛技术的工艺和设备进行了优化、改造，并在该厂成功生产多年，效果较好。 因此本次海绵铁扩建工程采用 3 吨 /炉串联式联合炉工艺。 (3)电解工序是将制取海绵钛生产过程中产生的氯化镁进行电解。 电解镁经精炼后，以熔体镁的形式返回还原车间。 电解产生的氯气送往氯化车间生产四氯化钛。 镁电解车间 (1998 年停产 )系采用无隔板槽镁电解工艺，该工艺为当今世界较为先进的电解镁生产工艺。 本次改扩建后，规模达到年产 5000t，将产生 2 万多吨氯化镁。 恢复镁电解车间，其电解镁的生产能力可满足 5000t/a 海绵钛生产对还原剂镁的需求。 生产工艺流程说明 (1)钛渣氯化生产四氯化钛工艺 原料高钛渣和石油焦先经破碎和风选，按配比混合后加入到沸腾氯化炉中，通入氯气进行氯化反应。 沸腾氯化炉出来的混合气体经收尘、淋洗及过滤后得到的粗四氯化钦进入粗四氯化钛贮槽。 沸腾氯化炉炉渣及过滤排出的残渣经回收利用后排放。 （ 2）四氯化钛精制生产工艺 粗四氯化钛中含有许多杂质 (气态杂质、液态杂质和固态杂质 )，作为生产海绵钛的原料，必须经过除高 低沸点杂质和除钒等净 化处理。 粗四氯化钛进入浮阀蒸馏塔和精馏塔，除去低沸点杂质和高沸点杂质，再采用铝粉除钒 (铝粉除钒技术引进 )钒含量低于 %及色度合格后，送入精四氯化钛贮槽，作为生产海绵钦的原料，其申部分精四氯化钛亦作为产品出售。 分离出来的低沸点物和高沸点物，送回收工序回收处理。 (3)海绵钦还原 蒸馏生产工艺 来自精四氯化钛贮槽的精四氯化钛，进入还原 蒸馏工序。 由镁电解车间来的熔体金属镁加入还原反应器内。 精四氯化钛加入反应器内与镁反应生成海绵钛和氯化镁，氯化镁送镁电解车间回收镁和氯气。 还原 结束后进行真空蒸馏，拆卸，从反应器申取出海绵钛坨送破碎包装工序。 (4)海绵钦被碎和包装 来自还原 蒸馏工序的海绵钛经精整、破碎、筛分、磁选、混均、取样及包装后，作为产品出售。 精整过程的等外钛作为副产品出售。 目前海绵钛的破碎能力为 1500 吨 /年，海绵钛经油压机压碎后，再用鄂式破碎机联动线进行多次破碎后混匀包装。 生产实践表明该工艺方案破碎能力较小，满足不了生产要求。 为此，新增一台1000 吨油压机，并对 1500 吨油压机进行改造，增加切削功能。 、主要设备选择计算 （。 ）沸腾氯化炉 计算依据： a. 年工作天数 300 天 b. η 沸腾床生产能力： 25t/m178。 .d c. 沸腾氯化炉规格：Ф 140010000mm 单台氯化炉每日产能 :（粗四氯化钛） 单台氯化炉年产粗四氯化钛产能 :11544t/a 氯化炉台数 :3 台 考虑到氯化工艺生产的特性，本项目 Ф 1400Х 10000mm 沸腾氯化炉建 4 台，其中 1 台备用。 （ 2）浮阀蒸馏塔 计算依据 : :300 天。 ： 112 吨； 167 吨四氯化钛。 则所需浮阀蒸馏塔截面积为 F=112/167=0、 67m178。 选蒸馏面积为 0， 37m178。 的 Ф 690mm23 节不锈钢浮阀蒸馏塔 2台，与之配套的 Ф 蒸馏釜 2 台。 （ 3）浮阀精馏塔 计算依据 300 天。 106 吨； c 单位面积精馏处理能力 380 吨 /m178。 39。 四氯化钛； 则所需浮阀精馏塔截面积为 F=106/380=178。 ； 选精馏面积为 平方米 Ф 420mm27 节不锈钢浮阀精馏塔 2 台，与之配套的 Ф 蒸馏釜 2 台。 （ 4）除钒采用引进马克兰钛设计院铝粉除钒技 术。 （ 5）还原一蒸馏联合炉 计算依据 300 天 3 吨 /炉还原蒸馏联合炉，单炉周期生产海绵钛为 ~ 吨，设计取 吨 /炉； 7 天， 724=168h。 则单炉年产海绵钛： 则还原 蒸馏联合炉数为： 32 台 自动控制方案 (1)海绵钛新工艺，主要新增生产工艺设施有 : 氯化工序 :4 台 Ф 10m 沸腾氯化炉 精制工 序 :2 条精制生产线 还原 蒸馏工序 :32 台还原 蒸馏联合炉 （ 2） 海绵钛生产工艺及工艺参数经多年运行，已相当稳定和成熟，新增设备与工厂原有设备型号及性能相近，故新增一次仪表和二次仪表的型号和类别与前期工程相同，以保证生产和工艺的连续性。 (3)鉴于新增 32 台还原 蒸馏联合炉，拟采用微机自动化群控系统。 需要进行生产工艺模型和算法的软件开发和可靠的徽机工控机的 硬件及接口设备配置。 （ 4）为达到环保和安全生产的要求，还需在设备和生产线上配置氯、氯化氢等有害气体的监测仪表和报警设备。 常规仪表配置 方案 (1)新增氯化炉、精制生产线、还原 r 蒸馏联合炉及镁电解槽等设备配置的常规仪表与原钛业生产设备的配置相同。 (2)新增设备的车间设置电气操作控制室，内设仪表操作台，安装二次仪表及报警装置。 (3)在氯化车间和液氯库设置有害气体监测仪，对氯气、氯化氢等有害气体浓度进行监测报警，提高环境保护和安全生产措施水平。 还原一蒸馏联合炉自动控制系统方案 (1)在还原 蒸馏车间，以每三台联合炉共用一台 24 节点的 PLC。 对联合炉的温度、压力、流量进行采样，同时可对温度 (电加热器 )、流量进行自动调节。 现场 的 10 台 PCL 由 R232 口与上位工业控制微机进行数据交换和通讯。 (2)工控微机是由 InterP4 级微机及按工业生产环境而特制的微机，具有高抗干扰和高可靠度等特性。 在以生产工艺模型进行自动控制的软件文持下，对 32 台联合炉进行自动监测、自动调节控制，实现生产自动化。 （ 3 自控系统应用软件具有良好的人机界、报警界面及仿仪表界面。 应用软件还包括生产计划管理、物料管理、产品统计等功能。 (4) 自动控制系统硬件为保证安全生产，采用双机热备份并可与上级 LAN 网联机，以保证系统的安全运行。 自动控制系统安装在生产车间的电 气操作室中，并需要 UPS 等电源供电保证。 创新点 本次新工艺采用目前国际先进水平的沸腾氯化法生产工艺，为提高单炉产能，采用 Ф 米沸腾氯化炉。 对 3 吨 /炉串联式联合法制海绵钛技术的工艺和设备进行了优化、改造，并在该厂成功生产，效果较好。 因此本次海绵铁扩建工程采用 3 吨 /炉串联式联合炉工艺。 精制采用矿物油除矾新技术。 这在全国也是技术领先的。 自动控制系统也领先于同类行企业。 合作单位：中国铝业公司 中国铝业公司是我国最大的铝电解集团。 进几年投入到钛行业中，为我国的钛行业的数量和质量都提供了一个良好的经 济技术保障。 四、市场调查与竞争能力预测 本项目有较好的经济效益；建设规模达到了经济规模的要求，技术装备水平的升级，可提高我国海绵钛行业整体竞争力； 产量扩大可以缓解市场供需之间的矛盾，同时对国防建设有重要意义；增加劳动力市场容量，有利于社会稳定。 建议有关方面尽快批准项目建设，使项目尽快建成投产。 建议 钛厂在项目建设过程中局部工序引进先进技术，如“铝粉除钒”新工艺，提高环保意识，在设计方案中增加环保投资比例，同时对镁电解，。