硫酸法和氯化法钛白生产工艺能耗分析

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1、硫酸法和氯化法钛白生产工艺能耗分析前言　　钛白粉是一种重要的无机化工产品，广泛应用于涂料、塑料、造纸、化纤、橡胶、印刷油墨等行业。其用量被一些经济学家作为衡量一个国家人民生活水平高低的重要指标。钛白的生产方法有硫酸法和氯化法两种方法(简称“两法”)两法的优劣势，众说纷纭，本文从化学热力学出发来分析两种生产方法的理论能耗和实际能耗以及氯化钛渣冶炼的能耗，使我们对“两法”的能耗有较全面的认识。　　1、“两法”理论能耗的计算　　1.1硫酸法钛白理论能耗的计算　　硫酸法钛白生产工艺有二十多个生产工序，其化学反应主要有酸解、水解、煅烧等工序　　(1)酸解过程的主要化学反应方程式如下①

2、：　　Ti02+H2S04=TiOS04十H20-24.45KJ_(1)　　FeO+H2S04=FeS04+H20-l21.40KJ——(2)　　(1)式+(2)式得：　　Ti02+：FeO+2H20=FeS04.+TiS04+2H20-145.85KJ　　(2)水解过程在室温强烈稀释条件下进行主要化学反应式如下：　　TiOS04(L)+3H20(L)=Ti(OH)4(L)+H2504(L)——-(3)　　-69.3-68.3174-136.76②-194.548　　△H=(-×194.548).136.76+69.3+3*68.3174　　=-57.06kcal/mol=

3、-238.84KJ/mol　　(3)煅烧　　煅烧过程的主要热化学反应式如下：　　Ti02·XS03·YH20=Ti02+XS03↑+YH2O+△H——(4)　　水合二氧化钛的煅烧反应中是加热脱水和脱硫的过程，它还涉及到Ti02粒子的成长、聚集和晶型转化等过程，锐钛型、金红石型钛白的生成热为-944.5KJ/mol。　　总的理论能耗　　145.85+238.84+944.5=1329.19KJ/m01吨产品总的理论能耗为：　　1000/80*1329.19*1000=16614.8*1000KJ　　=O.567tce　　1.2氯化法钛白理论能耗的计算　　氯化法生产工艺有氯化、

4、T＇iCCl4的精制，氧化和后处理等工序，具有化学反应有氯化与氧化反应工序。　　(1)氯化反应过程的主要化学反应方程式④　　Ti02(s)+2C12(g)+C(s)=TiCl4(g)+C02(g)+△H——(1)　　△H=(-393.77)+(一225.68)-(-225.6)一393.85KJ/mol　　(2)氧化反应过程的主要化学反应方程式　　TiCl4+02(g)=Ti02(R)+2C12(g)+△H-——(2)　　△H=一181.6KJ/mol　　总的理论能耗　　1000/80(393.85+181.6)*1000=7.19*1000000KJ/产品　　=0.246

5、tce/t产品　　2、硫酸法氯化法综合能耗的计算　　吨钛白的能耗对比仅计算硫酸法和氯化法工艺流程内的能源介质消耗，对其它非能源介质的主辅材料，如47%的钛铁矿，92%的高钛渣，焦碳、液氯、硫酸铝等外购物质，不计入范围之内。　　硫酸法和氯化法钛白两种生产工艺主要能源介质消耗情况如表1所示。氯化法高钛渣冶炼的能耗。　　3、“曲法”的评述　　3.1化学热力学理论分析　　硫酸法的理论能耗为O.567tCE/吨产品，氯化法的理论能耗为0.246tCE/吨产品。由此可见，氯化法的理论能耗比硫酸法低，就其生产方法本身具有节能优势。　　3.2两法节能成果　　2007年山东省制定了硫酸法二氧

6、化钛产品能耗限额DB.37标准⑨，对金红石型钛白粉综合能耗分限额值，2008年为2.15tce/t，2010年为2.05tce/t，2012年为1.95tce/t(未含硫酸浓缩)。近几年来钛白生产企业往规模化方向发展，例如，全国年产量达50--l00kt/a的生产企业有10家，其综合产量为5384.56t，占全国总量的51.4%，前30位，产能在20kt/a以上的企　　业综合产量932888t，占全国总量的89.1%，企业向规模化发展的结果使得能耗大为降低。加上节能降耗取的显著的成果，全国前30位生产企业综合能耗平均约在1.82tce/t，其中先进企业约在1.7tce~，比

7、照山东省制定的DB.37标准规定能耗限额2012年为1.95tceR，已提前并超前达标，由此看出硫酸法尚有很大的节能空间。　　氯化法全国只有锦州铁合金一家，生产规模15kt/a，生产方法采用熔盐氯化技术，自2004年以来，全流程打通，并达到设计能力，最高纪录创出连续运行32天的好成绩，吨产品的消耗达到设计要求。　　3.3理论能耗与综合能耗的分析　　(1)硫酸法的分析　　硫酸法的理论能耗0.567tce/t而实际能耗是2.13tce/t，能耗效率=理论能耗/综合能耗=0.567/2.13=26.6%。产生能耗效率低的