[科普中国]-粗四氯化钛精制

粗四氯化钛精制(partfication of crude tita-nium tetrachloride)是指除去粗四氯化钛中的杂质。产出纯四氯化钛的过程，为四氯化钛制取过程的最后一个重要环节。粗四氯化钛含有多种溶解或呈悬浮状的杂质，工业上常采用沉降过滤法除去固体悬浮物，用蒸馏-精馏法和化学法除去溶解在四氧化钛中的硅、铝、铁、钒等氯化物杂质，获得纯度在99. 95%的精四氯化钛。它是生产海绵钛和生产氯化法钛白的重要原料。20世纪50年代，精四氯化钛生产已达到工业规模，世界各国均采用精馏法除SiCl4，采用化学法除钒，但具体作法不尽相同，日本和美国采用矿物油法或H2S法，前苏联主要采用铝法，中国则采用铜法1。

简介粗四氯化钛精制(partfication of crude tita-nium tetrachloride)是指除去粗四氯化钛中的杂质。产出纯四氯化钛的过程，为四氯化钛制取过程的最后一个重要环节。粗四氯化钛含有多种溶解或呈悬浮状的杂质，工业上常采用沉降过滤法除去固体悬浮物，用蒸馏-精馏法和化学法除去溶解在四氧化钛中的硅、铝、铁、钒等氯化物杂质，获得纯度在99. 95%的精四氯化钛。它是生产海绵钛和生产氯化法钛白的重要原料。20世纪50年代，精四氯化钛生产已达到工业规模，世界各国均采用精馏法除SiCl4，采用化学法除钒，但具体作法不尽相同，日本和美国采用矿物油法或H2S法，前苏联主要采用铝法，中国则采用铜法1。

精制方法主要有蒸馏法除高沸点杂质、精馏法除SiCl4和化学法除钒。

1.蒸馏法除高沸点杂质

蒸馏作业在蒸馏塔中进行。塔底温度控制在略高于TiCl4的沸点温度(约413K)，使TiCl4易于气化挥发，而高沸点组分只有部分气化挥发。塔顶温度控制在TiCl4的沸点温度，由于塔内存在一个小的温度梯度和塔顶的自然冷却，部分TiCl4蒸气在塔内凝成液滴而形成内回流。塔内上升的TiCl4蒸气和回流下落的液流接触，进行传热传质过程，使上升蒸气中的高沸点组分含量逐渐减少，起提高分离效果的作用。除高沸点杂质后的TiCl4蒸气由塔顶逸出，经冷凝器冷凝成馏出液，高沸点杂质FeCl3、AlCl3、TiOCl2等在蒸馏釜残液中不断富集，定期排出。

2.精馏法除SiCl4

由于TiCl4和杂质SiCl4的挥发度不同。在精馏塔中借助于气液两相的相互接触，反复多次进行部分气化和部分冷凝。就可使混合液分离为纯组分，从而达到除去SiCl4、提纯TiCl4的目的。

3.化学法除钒

主要有铜法除钒、硫化氢除钒、铝粉除钒和矿物油除钒等方法2。

工艺流程TiCl4易水解，精制设备系统须密闭，并用氩气保护或用酸封，使之不接触空气，以避免TiCl4中氧、氮含量增加。

蒸馏-精馏装置常采用栅板塔和浮阀塔。中国采用浮阀塔，其优点是处理能力大，塔板效率高，但结构较复杂。

粗TiCl4精制工艺流程大体可分为两类。一类是中国采用的蒸馏除高沸点杂质-精馏除SiCl4铜丝塔除钒流程。这类流程亦可省去蒸馏塔，在除钒同时除去高沸点杂质。另一类是美国、前苏联、日本等国采用的铝粉或矿物油等方法除钒-精馏除SiCl4蒸馏除高沸点杂质流程。粗TiCl4精制钛的回收率在95%以上2。

展望随着海绵钛和氯化法钛白生产的发展，精TiCl4工业生产规模将进一步扩大。铜法除钒将被铝法或矿物油法取代。将进一步开发TiCl4精制新工艺和新设备。实现连续生产，并综合回收钒和硅3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学