一种用于除去VOCl3中TiCl4的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种用于除去VOCl3中TiCl4的系统，该系统包括反应净化塔、POCl3进料装置、粗VOCl3进料装置、N2净化装置以及VOCl3冷凝精制装置。本发明专利技术还提供了使用上述系统除去VOCl3中TiCl4的方法。本发明专利技术的系统和方法的工艺操作简便，适于大规模工业化生产，TiCl4杂质的去除效果好，整个过程的产物都可以回收利用，几乎不产生废弃物，满足循环经济的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种用于除去VOCl3中TiCl4的系统和方法
本专利技术总体涉及用于除去VOCl3中TiCl4的系统和方法。
技术介绍
目前有许多含钒原料氯化提钒和氯化产物VOCl3制备高纯V2O5的相关报道。但值得注意的是，提钒转炉产出的钒渣中除了含有10～20％的V2O5之外，还含有10％左右的TiO2。钒渣加碳氯化条件下，TiO2也被氯化，生成的TiCl4进入粗VOCl3，这必然会降低VOCl3以及V2O5产品的纯度。然而，现有的钒渣氯化提钒相关技术几乎没有提供去除VOCl3中的TiCl4的方法。而要以钒渣氯化产出的VOCl3为原料制备高纯度V2O5，就必须充分脱除TiCl4。现有生产实践已经充分表明精馏不能有效分离VOCl3和TiCl4，因此，不能用精馏的方法去除VOCl3中的TiCl4。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于除去VOCl3中TiCl4的系统和方法。本专利技术公开的用于除去VOCl3中TiCl4的系统包括：反应净化塔，其反应室内设置有搅拌装置、加热装置和过滤装置，过滤装置位于搅拌装置和加热装置的下方；POCl3进料装置，其包括POCl3储罐，POCl3储罐与反应净化塔连接；粗VOCl3进料装置，其包括粗VOCl3储罐，粗VOCl3储罐与反应净化塔连接；N2净化装置，其包括N2干燥装置、压缩机以及高压N2储罐，高压N2储罐与反应净化塔连接；以及VOCl3冷凝精制装置，其包括冷凝塔以及精VOCl3储罐，冷凝塔的进口与反应净化塔的出口连接，冷凝塔的出口与精VOCl3储罐连接。在本专利技术的一个优选实施例中，N2干燥装置包括压缩机和干燥塔。在本专利技术的一个优选实施例中，该系统进一步包括尾气吸收罐，冷凝塔还包括出气口，冷凝塔的出气口与尾气吸收罐的进气口连通，尾气吸收罐的出气口与N2干燥装置的压缩机连通。在本专利技术的一个优选实施例中，POCl3储罐、VOCl3储罐、高压N2储罐、反应净化塔以及冷凝塔的出口均设有控制阀。在本专利技术的一个优选实施例中，POCl3储罐与反应净化塔之间设有转子流量计，粗VOCl3储罐与反应净化塔之间也设有转子流量计。在本专利技术的一个优选实施例中，加热装置为环形盘管，其位于过滤装置的上方3～10cm处，搅拌装置位于加热盘管上方5～10cm处，反应净化塔高度与直径比为1.5～3.5，净化塔出口直径d与净化塔身直径D比为0.02～0.1。在本专利技术的一个优选实施例中，干燥塔内的干燥剂包括但不限于碱石灰、硅胶、浓硫酸、P2O5等。根据本专利技术的另一方面，提供一种除去VOCl3中TiCl4的方法，该方法包含下列步骤：1)按比例将POCl3储罐中的POCl3以及VOCl3储罐中的VOCl3分别引入反应净化塔的反应室内；2)利用加热装置将步骤1)中加入的POCl3和VOCl3加热，同时利用搅拌装置进行搅拌；3)搅拌结束后静置；4)向反应室顶部通入N2进行加压过滤；5)使滤液流入冷凝塔中并将挥发的VOCl3气体冷凝为液态；6)使冷凝塔中的液体流入精VOCl3储罐。在本专利技术的一个优选实施例中，步骤1)中POCl3和VOCl3的摩尔比为(1.02～1.06):1。在本专利技术的一个优选实施例中，步骤2)中加热后的温度为40～60℃；和/或搅拌的转速为50～200转/min，搅拌时间为20～40min。在本专利技术的一个优选实施例中，步骤3)中静置时间为120～240min。在本专利技术的一个优选实施例中，步骤4)加压过滤的N2压力控制在0.5～1MPa，和/或步骤5)冷凝是利用冰盐水将气相冷却到5～15℃。在本专利技术的一个优选实施例中，加压过滤时所用N2是经过干燥和加压处理的N2，其中N2含水率在0.2％以下。在本专利技术的一个优选实施例中，该方法进一步包括将冷凝塔出气口排出的气体通入尾气吸收罐，之后使尾气吸收罐排出的气体回到N2干燥装置进行循环利用。在本专利技术的一个优选实施例中，尾气吸收可以采用碱性溶液，碱性溶液包括但不限于氨水、氢氧化钠、氢氧化钾等。在本专利技术的一个优选实施例中，该方法进一步包括将过滤所得滤泥加热至140℃使其分解为TiCl4和POCl3，进行冷凝分别回收TiCl4和POCl3。通过使用本专利技术的上述系统和方法，可以获得以下多种有益效果：(1)工艺操作简便，适于大规模工业化生产，TiCl4杂质的去除效果好；(2)除杂产物呈固相，很容易和VOCl3液体分离，可以获得高纯度VOCl3，可直接用于化工行业或制备高纯V2O5；(3)除杂所得固态产物的组成非常简单，可以回收利用；(4)整个过程的产物都可以回收利用，几乎不产生废弃物，满足循环经济的要求。附图说明图1示出了根据本专利技术的一个实施例的用于除去VOCl3中TiCl4的系统的示意图；图2示出了根据本专利技术的一个实施例的用于除去VOCl3中TiCl4的方法的流程示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合具体实施例及附图，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。经研究发现TiCl4与VOCl3的混合体系中不存在稳定化合物，而POCl3能够和TiCl4结合成TiCl4·POCl3和TiCl4·2POCl3，两者的熔点分别为110℃和107℃，而VOCl3的熔点为-78.9℃，这表明在某一温度范围内VOCl3呈液态而TiCl4·POCl3和TiCl4·2POCl3呈稳定的固态。因此可以利用POCl3将VOCl3中的TiCl4沉淀，再用过滤的方法将两者分离，从而有效脱除VOCl3中的TiCl4，显著提高VOCl3的纯度。另一方面，VOCl3中即使残留有微量POCl3，也会在VOCl3氧化制备高纯V2O5的过程中被氧化为P2O5并挥发进入气相中，所以不会影响V2O5产品的纯度。基于上述专利技术构思，本专利技术提供一种用于除去VOCl3中TiCl4的系统。如图1所述，该系统包括反应净化塔10、POCl3储罐6、粗VOCl3储罐5、N2净化装置以及VOCl3冷凝精制装置。反应净化塔10包括POCl3进料口、粗VOCl3进料口(在该实施例中POCl3进料口和粗VOCl3进料口共用一个进料口)、高压N2入口、滤液出口、搅拌器12、过滤床14、加热器11、反应室、温度计9以及液位计13。POCl3进料口和高压N2入口位于反应净化塔上部，加热器11为环形盘管，位于过滤床12的以上3～10cm处，搅拌器12位于加热盘管11以上5-10cm处，反应净化塔的塔身高度与塔身直径比(H/D)为1.5～3.5，反应净化塔10的滤液出口设有阀门，以控制加压过滤过程中设备压力和速度，滤液出口与冷凝塔15的进口相连，净化塔出口的直径与塔身直径的比(d/D)为0.05～0.3。N2净化装置包括依次连接的空气压缩机1、干燥器2、空气压缩机3、高压N2储罐4。高压N2储罐4的出口设有控制阀并与反应净化塔的高压N2入口相连。POCl3进料装置包括POCl3储罐6、流量计7和控制阀。POCl3储罐6出口设有控制阀，以控制POCl3的进料量。POCl3储罐出口与反应净化塔10的POCl3进料口相连接。粗VOCl3进料装置包括粗VOCl3储罐5、控制阀以及流量计8，VOCl3储罐5的出口与反应净化塔10的VOCl3进料口相连接。VOCl3冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于除去VOCl3中TiCl4的系统，其特征在于，所述系统包括：反应净化塔，其反应室内设置有搅拌装置、加热装置和过滤装置，过滤装置位于搅拌装置和加热装置的下方；POCl3进料装置，其包括POCl3储罐，POCl3储罐与反应净化塔连接；粗VOCl3进料装置，其包括粗VOCl3储罐，粗VOCl3储罐与反应净化塔连接；N2净化装置，其包括N2干燥装置、压缩机以及高压N2储罐，高压N2储罐与反应净化塔连接；以及VOCl3冷凝精制装置，其包括冷凝塔以及精VOCl3储罐，冷凝塔的进口与反应净化塔的出口连接，冷凝塔的出口与精VOCl3储罐连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于除去VOCl3中TiCl4的系统，其特征在于，所述系统包括：反应净化塔，其反应室内设置有搅拌装置、加热装置和过滤装置，过滤装置位于搅拌装置和加热装置的下方；POCl3进料装置，其包括POCl3储罐，POCl3储罐与反应净化塔连接；粗VOCl3进料装置，其包括粗VOCl3储罐，粗VOCl3储罐与反应净化塔连接；N2净化装置，其包括N2干燥装置、压缩机以及高压N2储罐，高压N2储罐与反应净化塔连接；以及VOCl3冷凝精制装置，其包括冷凝塔以及精VOCl3储罐，冷凝塔的进口与反应净化塔的出口连接，冷凝塔的出口与精VOCl3储罐连接。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述N2干燥装置包括压缩机和干燥塔。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括尾气吸收罐，冷凝塔包括出气口，冷凝塔的出气口与尾气吸收罐的进气口连通，尾气吸收罐的出气口与N2干燥装置的压缩机连通。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，POCl3储罐、VOCl3储罐、高压N2储罐、反应净化塔以及冷凝塔的出口均设有控制阀。5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，POCl3储罐与反应净化塔之间设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩志彪，邓君，曹志成，冯鲁兴，员晓，刘亮，唐敬坤，吴道洪，
申请(专利权)人：江苏省冶金设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32