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利用碳素铬铁氯化生产海绵铬工艺路线选择

一、氯化工序

（一）、工艺路线选择

将碳素铬铁粉按一定料速加入预先加热至规定温度的沸腾氯化炉内，通氯气反应生成粗三氯化铬。其中铁也与氯气反应生产副产物三氯化铁。

三氯化铬和三氯化铁物化性质如下：

密度（g/m3）

熔点（℃）

沸点（℃）



CrCl3

2.87

1152（950升华）

1300



FeCl3

2.9

282

315



要想将氯化后的三氯化铬和三氯化铁在后续冷凝器中进行冷凝分离，冷凝器温度需控制在315℃以上，但现有设备达不到该工艺条件。因此计划不控制冷凝器温度，使三氯化铬和三氯化铁一同被冷凝下来，三氯化铁在提纯工序中除去。

工艺参数预设定如下：

1、氯气供应压力：0.3～0.6MPa。

2、加料量：55-65kg/h

3、通氯量：110-120kg/h 。

流量计格数与通氯量对照表

流量计格数 m3/h

QN=30

QN=40

QN=50

QN=60



通 氯 量 kg/h

GS=60

GS=80

GS=100

GS=120



4、氯化炉反应段温度：1200～1350℃

5、扩大段温度：1100～1200℃。（难点，需讨论研究）

6、冷凝器温度：≥300℃。

7、过道温度：1100～1200℃。（难点，需讨论研究）

8、炉床压力≤0.013MPa。

（二）配料计算

主要反应：

2Cr+3Cl2→2CrCl3

2Fe+3Cl2→2FeCl3

Si+2Cl2→SiCl4

每吨粗三氯化铬单耗计算：

若该工序铬回收率为98%，氯气利用率95%

反应①： 2Cr + 3Cl2 → 2CrCl3

104 213 317

X Y 1000÷0.98

解得：X=104×1000÷0.98÷317=334.8kg

Y=213×1000÷0.98÷317=685.6kg

所以，1吨三氯化铬需要碳素铬铁重量：334.8kg÷0.65=515kg

515kg碳素铬铁提供Fe和Si重量分别为：

Fe重量=515kg×24.5%=126kg

Si重量=515kg×1.5%=7.7kg

反应②： 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3

104 213 317

126 M

M=126×213÷104=258kg

反应③： Si + 2Cl2 → SiCl4

104 213 317

7.7 K

K=7.7×213÷104=15.8kg

则1吨三氯化铬需要氯气重量：

（685.6kg+258kg+15.8kg）÷99.8%÷95%=1012kg

而应用该工艺，1吨粗三氯化铬包含冷凝在高温冷凝器中的650kg粗三氯化铬（含CrCl398.5%）和冷凝在低温冷凝器中的350kg粗三氯化铬（含CrCl350%）

因此，1吨三氯化铬折合粗三氯化铬1226.6kg。

因此，生产1吨粗三氯化铬需要碳素铬铁重量420kg，生产1吨粗三氯化铬需要氯气重量825kg。

二、提纯

根据三氯化铬与杂质氯化物的沸点或升华点的不同，控制一定的温度，将粗三氯化铬中杂质氯化物去除，获得合格的精三氯化铬。

提纯过程将三氯化铁及四氯化硅等低沸点物质蒸发出去，而高沸点的三氯化铬留在炉内。

温度预设为350～700 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 104 285

N Z 1000×99%÷90%

解得：N=72×1000×99%÷90%÷104=761.5kg

Z=317×1000×99%÷90%÷104=3353kg

则需要镁锭重量：761.5×1.2÷99.9%=915kg

需要精三氯化铬重量：3353÷99.98%=3354kg

若按单某某500kg海绵铬计算，则装炉量为粗CrCl3 1677kg，镁锭458kg。

四、蒸馏

由于蒸馏工序与海绵锆生产情况一样，需将海绵铬中残留的镁及氯化镁蒸馏出去，因此工艺路线和参数设置先参照海绵锆生产。

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