Mg还原TiCl 4 动力学研究

发布时间：2022-08-02 19:53

　　镁热还原法生产海绵钛在海绵钛工业生产中占有绝对的地位。大型化工业生产技术沿用的仍是1.5t或2t的小炉型的理论机理,指导大型化设备生产海绵钛具有一定的局限性,对镁热还原法大型化设备的还原反应动力学机理研究还很欠缺。为了优化镁热还原法生产海绵钛的大型化还原反应器的还原过程动力学条件,提高还原反应速率以及工业生产效率,本文采用模型函数配合法分析计算了不同温度区间下的不同温度条件下的反应活化能。然后通过反应的活化能求解出还原反应速率常数并确定了反应的限制性环节。讨论了加料速度、反应温度、反应压力对还原反应过程的影响规律,并分析出对海绵钛工业生产有利的还原反应温度、压力以及加料速度。在贵州某钛厂进行的镁热还原法生产海绵钛的还原过程的试验是在温度为730℃-890℃下进行的,此时Mg和MgCl₂为液态,TiCl₄是气态,主要的化学反应为气液反应,随着化学反应的进行,温度逐渐升高,化学反应速度也会逐渐加快。根据反应活化能分析出反应动力学机理函数,确定了镁热还原法生产海绵钛的还原过程中的主要限速环节为气态的TiCl₄和液态的Mg之间的... 

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【学位级别】：硕士

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摘要
Summary
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 海绵钛生产工艺
        1.2.1 镁热还原法
        1.2.2 钠热还原法
        1.2.3 熔盐电解法
    1.3 Kroll法生产工艺概况
        1.3.1 高钛渣的生产
        1.3.2 粗四氯化钛的生产
        1.3.3 四氯化钛的精制
        1.3.4 还原蒸馏工艺
    1.4 Kroll法的还原过程的研究现状
        1.4.1 Kroll法的还原过程的热力学研究
        1.4.2 Kroll法的还原过程的动力学研究
    1.5 研究的内容和意义
        1.5.1 研究内容
        1.5.2 研究意义
2 Mg还原TiCl_4动力学试验和理论基础
    2.1 试验方案
        2.1.1 试验设备
        2.1.2 试验内容
        2.1.3 试验步骤
    2.2 试验结果及分析
        2.2.1 TiCl_4加入量的试验结果及分析
        2.2.2 转化分数 α 的试验结果及分析
        2.2.3 压力的试验结果及分析
        2.2.4 温度的试验结果及分析
    2.3 动力学分析的理论基础
        2.3.1 还原反应的转化率和反应速率
        2.3.2 阿仑尼乌斯方程
        2.3.3 活化能
    2.4 本章小结
3 动力学分析基础及结果计算
    3.1 计算方法-模型函数配合法
    3.2 动力学参数的计算内容
        3.2.1 10℃为温度区间的化学反应的活化能
        3.2.2 15℃为温度区间的化学反应的活化能
        3.2.3 20℃为温度区间的化学反应的活化能
        3.2.4 5℃为温度区间的化学反应的活化能
    3.3 动力学参数的结果分析
    3.4 本章小结
4 动力学因素对还原过程的影响规律
    4.1 加料速度对还原过程的影响规律
        4.1.1 小炉型理论中加料速度的影响规律
        4.1.2 加料速度对还原反应前期的影响规律
        4.1.3 加料速度对还原反应中期的影响规律
        4.1.4 加料速度对还原反应后期的影响规律
    4.2 反应温度对还原过程的影响规律
        4.2.1 小炉型理论中反应温度的影响规律
        4.2.2 反应温度对还原反应前期的影响规律
        4.2.3 反应温度对还原反应中期的影响规律
        4.2.4 反应温度对还原反应后期的影响规律
    4.3 反应压力对还原过程的影响规律
        4.3.1 小炉型理论中反应压力的影响规律
        4.3.2 反应压力对还原反应的影响规律
    4.4 本章小结
5 结论
致谢
参考文献
附录



本文编号：3669144