四氯化钛醇解法制备纳米二氧化钛的新方法技术

本发明专利技术涉及一种以四氯化钛醇解法制备纳米二氧化钛的新方法，该法是：第一步合成钛醇盐液：将TiCl4、醇、胺比例混合，过高效换热器，带走反应热，入陈化槽，保温陈化16～24h后，滤除胺化盐酸盐结晶，得钛醇盐液；第二步钛醇盐液醇解法制纳米TiO2：得钛醇盐液入蒸馏塔(器)，加热蒸出溶剂醇，过冷凝器，回收再生醇，脱水后循环利用，蒸余物即干凝胶态钛醇盐，粉细后入炉经250～500℃煅烧1～5h得TiO2纳米粉；第三步再生胺：以轻烧镁制成Mg(OH)2乳与胺化盐酸盐晶体比例混合，加热反应，蒸出胺，冷凝回收，脱水胺循环利用，蒸胺后副产氯化镁产品。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种以，属化学工艺

技术介绍
纳米TiO2广泛应用于电子、纺织、化纤、建材、塑料、橡胶、日化、空气净化、废水废物降解处理等领域。尤其是在大气，污水污染治理上，在公共卫生，抗菌材料上它是不可替代的理想原料，是公认的应用最广范，市场需求最大的纳米材料之一。当今，大气污染，水体污染日益恶化，已成为人类共同面对的最大生存难题，已研发的污染治理方案无数，唯一切实可行之法是广泛应用纳米TiO2独特优异的光催化功能......但阻碍大规模应用纳米TiO2的主要障碍是优质的纳米TiO2成本太高！目前市场平均在20万元/吨，富国也很少用来治理污染，穷国人民连想都不敢想，而大气水体污染治理必须全球一体才奏效！ 长期以来，寻找成本低廉、工艺简单的制备方法来生产性能优良的纳米TiO2，是纳米材料界公认的世界性难题之一。本专利技术在已公开众多制备方法中瞄中钛醇盐法，它投资最少，反应条件平和，工艺简单，成本低，适合国情......2002年I月30日授权CN1078565C专利技术专利即“清华专利”，反复研究后，认为其方法简单，产品优质，粒度4nm 10nm，正好适合光催化要求......小试，才亲自尝到TiCl4见空气(尤其是湿气)，马上就大量散发HCl气及TiO2纳米白色烟雾的厉害......过去听说二战中，纳粹以TiCl4作烟雾毒气原料毒害盟军士兵，亲自尝试，呛的人气都喘不过来！合作人无不痛斥“清华专利”。它不宜大生产，污染难治，只宜防护条件好下，实验家做做而已。它要求“缓慢滴加TiCl4”，TiCl4分子量189.9，Cr占142，约75%，产一吨TiO2耗2. 4吨TiCl4放出HCl与6吨30%盐酸相等。 小试按毫升计，相对于日产3. 4吨年产I千吨TiO2纳米生产线，小试液表面积千万倍增长， 超声震荡能量集中，反应热经超声能使液面HCl挥发力散热力百倍增强，大生产如何能比？ 我们要的规模化大生产，就必须解决钛醇盐合成中脱Cl—难题。开始，以教材讲，醇中加定量氨，再加TiCl4。依反应式TiCl4+4C2H50H+4NH3 — Ti (OC2H5) 4+4NH4Cl I 滤除 NH4Cl，得清亮的 Ti (OC2H5) 4 液，蒸去溶剂醇(冷凝回收循环用)，留下Ti (OC2H5) 4干凝胶，发现总是残存不少NH4Cl晶体无法分离，一起加热醇解，产品中NH4Cl早已气化，对产品质量影响不大。但大生产要在不锈钢罐内高温醇解,气化的NH4Cl,分解成NH3+HC1气，对醇解器腐蚀严重，对产品质量影响也就大了......万般无奈下，作了理论分析生产I吨TiO2纳米粉，理论耗TiCl4约2. 4吨。产HCl 50.7謂，重1.83吨。与Ti结合之醇，可称结合醇也50. 7KM，作液相反应不与钛反应的醇，可称溶剂醇。结合醇必须满足，溶剂醇应以满足液相操作，中和盐酸盐晶体滤除易进行为最低要求，越少越好。加氨为中和，得NH4Cl在乙醇，尤其是甲醇中溶解较大，使干态钛醇盐含NH4Cl高，高温煅烧醇解就影响醇解器寿命，影响产品质量，找能与HCl中和，且副产氯化盐醇不溶碱性物就好。很快查到乙二胺(CN2^NH2)2碱性，易溶于醇，与HCl中和成(OC2H5)2 2HC1，不溶于醇，易滤过除之。沸点117. 7°C。反应式TiCl4+4C2H50H+2 (CN2 NH2) 2 — Ti (OC2H5) 4+2 (CN2 NH2) 2 2HC1 I 实验已证明乙二胺用后，产品TiO2纳米粉质量大好，醇解器腐蚀几乎看不到，将优质轻烧镁(MgO)制成Mg (OH) 23.1 3. 3KM/m3浓衆，每m3加400公斤乙二胺二盐晶体，入蒸氨塔，反应式Mg (OH) 2+2 (CN2 NH2) 2 2HC1 — MgCl2+ (CN2 NH2) 2 t +2H20蒸出胺，过冷凝器液化回收脱水后循环使用，蒸余液是浓MgCl2副产品，全过程清洁生产。
技术实现思路
第一步制钛醇盐液计量泵A，进口接TiCl4I槽出口，泵A出口接均质机一入口， 计量泵B进口与醇(甲醇、乙醇、正〈异〉丙醇)贮槽出口相接，泵B出口接均质机另一入口 ；醇贮液内先加入定量乙二胺并混匀，匀质机出液口接高效换热器，换热后液入陈化槽，连接好钛醇盐制作设备，检查无误。可按生产I吨TiO2纳米粉，耗3N 4N纯度TiCl42. 4吨比醇152KM，醇中预加乙二胺25KM(约1.5吨)。将泵A泵B均质机开动，可连续生产。换热器可调出液温度55 60V为好’入陈化槽保温50±5°C下陈化16h 24h为宜。陈化好液，过常规离心机，滤除乙二胺二盐酸盐晶体，得清亮钛醇盐液为上品；第二步得钛醇盐液入蒸馏塔(器)，加热65°C 100°C促使溶剂醇气化，醇气化过冷凝器液化回收循环利用，蒸干得干凝胶态钛醇盐，粉细后，入醇解器经250 500°C煅烧I 5h出料冷后即得主产品，TiO2纳米粉；第三步以优质轻烧镁(MgO ^ 90% )与热水制成含MgO > 3.1 3. 3KM/m3矿浆，每m3矿浆加3KM，约400公斤乙二胺二盐晶体，入蒸胺塔加热100°C 120°C反应，蒸出乙二胺气，冷凝液化，脱水胺循环利用，蒸胺余液为浓度> 30% MgCl2液可制成副产品，实现清洁生产。今日纯度彡3N 4N TiCljIj厂价约9千元/吨，甲醇价约2600元/吨，乙二胺价2. 4万元/吨，产一吨TiO2耗TiCl42. 4吨，甲醇醇解后结合醇成乙烯烧掉理论损失1. 6吨实际损1. 7吨。乙二醇循环中回收率97%以上，加上人工、水电、天然气、租金折旧等，年千吨规模生产厂，职工36名，税前成本4±0. 5万元/吨。纵然出厂价降为目前市场价50%，也有过半利税率。我国为钛资源大国，应以本专利技术为基研，再深化研究，将钛醇盐水解生产规模化，水解结合醇可再生，成本可进一步降低，则纳米TiO2国货无敌。权利要求1.本专利技术是一种以，其特征在于合成钛醇盐液将TiCl4、醇(包括甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇)、胺(及无水氨)比例混合，强烈搅拌后，过高效换热器，带走反应热，入陈化槽，保温50±5°C下陈化16h 24h，滤除胺(氨)化盐酸盐结晶，得清亮钛醇盐液；所用胺(氨)首选乙二胺。2.钛醇盐液醇解法制纳米TiO2:将钛醇盐液入蒸馏塔(器)，加热65°C 100°C促使溶剂醇气化分离，醇气过冷凝器，冷凝液化回收再生醇循环利用，蒸余为干凝胶态钛醇盐，取出粉细，入醇解器，加热250 500°C下煅烧I 5h出料冷却后即得主产品TiO2纳米粉。3.再生胺以轻烧镁(MgO^ 90% )热水混合，制成含MgO彡3.1 3. 3KM/m3氢氧化镁矿浆，每m3矿浆加3KM，约400公斤乙二胺二盐酸盐晶体，入蒸胺塔，加热100°C 120°C，蒸出乙二胺，冷凝回收循环利用，蒸余液制取MgCl2为副产。全文摘要本专利技术涉及一种以，该法是第一步合成钛醇盐液将TiCl4、醇、胺比例混合，过高效换热器，带走反应热，入陈化槽，保温陈化16～24h后，滤除胺化盐酸盐结晶，得钛醇盐液；第二步钛醇盐液醇解法制纳米TiO2得钛醇盐液入蒸馏塔(器)，加热蒸出溶剂醇，过冷凝器，回收再生醇，脱水后循环利用，蒸余物即本文档来自技高网...

【技术保护点】
合成钛醇盐液：将TiCl4、醇(包括甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇)、胺(及无水氨)比例混合，强烈搅拌后，过高效换热器，带走反应热，入陈化槽，保温50±5℃下陈化16h～24h，滤除胺(氨)化盐酸盐结晶，得清亮钛醇盐液；所用胺(氨)首选乙二胺。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱作远，
申请(专利权)人：朱作远，
类型：发明
国别省市：