logo search
Лекции по МРМ

2.4.7.4. Очистка технического тетрахлорида титана

Очистка технического четыреххлористого титана проводится с целью окончательной очистки от растворенных в нем примесей. Содержание примесей в техническом TiCl4 колеблется в пределах, %: Si 0,01 – 0,3; Al 0,01 – 0,1; Fe 0,01 – 0,02; V 0,01 – 0,3; TiOCl2 0,04 – 0,5; COCl2 0,005 – 0,15; Cl 0,003 – 0,08; S 0,01 – 0,08.

Кроме перечисленных, в хлориде титана часто содержатся примеси хлоридов ниобия, тантала, хрома и примеси органических соединений.

Хлорид титана очищают от большинства примесей ректификацией, основанной на различии температур кипения хлоридов. Однако ректификации предшествует очистка от примеси ванадия.

Химическая очистка TiCl4 от окситрихлорида ванадия. Наибольшее распространение получили способы с применением в качестве реагентов медного или алюминиевого порошка, сероводорода, низших хлоридов титана. Очистка ректификацией затруднительна, так как у TiCl4 и VOCl3 близки температуры кипения (136 и 127 оС соответственно).

Очистка медным порошком – наиболее эффективный и универсальный метод, так как, кроме ванадия, медный порошок удаляет серу и частично органические соединения. Он сравнительно прост в аппаратурном оформлении, при этом медный порошок не образует соединений, загрязняющих TiCl4. Восстановление протекает через стадию образования CuTiCl4:

Cu + TiCl4 = CuTiCl4 (2.95)

CuTiCl4 + VOCl3 = VOCl2 + CuCl + TiCl4 (2.96)

Получаемые медно-ванадиевые осадки содержат, %: Ti 6 – 8; V 4 – 6; Cl 45, остальное – кислород и примеси других элементов.

Вследствие высокой стоимости медного порошка стали применять для восстановления порошок алюминия. В этом случае:

3 TiCl4 + Al = 3 TiCl3 + AlCl3 (2.97)

TiCl3 + VOCl3 = VOCl2 + TiCl4 (2.98)

TiOCl2 + AlCl3 = AlOCl ↓ + TiCl4 (2.99)

Осадок, содержащий VOCl2, TiCl3, AlCl3, направляется на извлечение ванадия.

В зарубежной промышленной практике известен также сероводородный метод очистки. Суть этого метода состоит в том, что растворимые в TiCl4 соединения ванадия и алюминия энергично взаимодействуют с H2S, образуя нерастворимые осадки. Этот метод относительно дешев по издержкам производства, но сложен в аппаратурном оформлении.

Ректификация является наиболее эффективным методом из наиболее распространенных методов разделения и очистки веществ с заметно различающимся давлением паров при температуре процесса. Ректификацию тетрахлорида титана проводят в колоннах из нержавеющей стали с дырчатыми тарелками. На первой стадии отделяют тетрахлорид титана от примеси кремния (температура кипения SiCl4 58 оС) и других летучих примесей, поддерживая в верхней части колонны температуру паров 132 – 135 оС. Температура в кубе колонны 140 – 150 оС. Кубовый остаток, содержащий TiCl4 и примеси высококипящих хлоридов и оксихлоридов, поступат во сторую колонну, в верхней части которой поддерживают температуру 134 – 135 оС, в нижней 137 – 138 оС. Отбираемый дистиллят – чистый тетрахлорид титана. Примеси высококипящих хлоридов остаются в кубовом остатке.

Очищенный тетрахлорид титана содержит 10-3 – 10-5 % примесей (предел чувствительности спектрального анализа). Извлечение титана из технического тетрахлорида в очищенный 96 %.