Практическая работа № 4. Способы рафинирования тетрахлорида титана

Цели работы

- систематизация и закрепление знаний по теме "Рафинирование тетрахлорида титана"

- закрепление умений составлять и объяснять АТС.

Ход работы

1. Изучить виды примесей в техническом тетрахлориде титана.

2. Изучить методы очистки тетрахлорида титана

3. Составить АТС очистки технического тетрахлорида титана от примесей.

4. Подготовиться к защите работы и ответить на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1 Дать определения: пульпа, суспензия, низкокипящий и высококипящий компоненты, флегма, дистиллят, кек.

2 Сделать эскиз ректификационной колонны и объяснить процесс ректификации.

3 Какие примеси отделяются физическими методами?

4 Как отделить от TiCl₄ газы и твёрдые вещества?

5 Почему необходимо применять химические методы очистки технического тетрахлорида титана?

6 Назвать и обосновать самый дорогой и самый дешёвый методы очистки TiCl₄.

7 От чего зависит качество рафинированного TiCl₄?

8 Почему к качеству рафинированного TiCl₄ предъявляют очень жёсткие требования?

Магниетермическое восстановление тетрахлорида титана магнием

Теория процесса восстановления

Восстановление четыреххлористого титана магнием относится к металлотермическому процессу и протекает сложно, ступенчато, через ряд основных стадий:

TiCl₄ + Mg = TiCl₂ + MgCl₂

TiCl₂ + Mg = Ti +MgCl₂

Протекают и другие побочные реакции с образованием низших хлоридов титана TiCl₃ и даже TiCl. В общем виде процесс можно представить реакцией:

TiCl₄ + 2Mg = Ti + 2MgCl₂

Аппаратурное оформление и технология восстановления учитывают свойства титана и магния:

- титан в нагретом состоянии активно взаимодействует с кислородом, азотом, углеродом, парами воды, поэтому процесс восстановления ведут в защитной атмосфере инертного газа – гелия или аргона;

- контакт TiCl₄ и расплавленного магния с воздухом недопустим как с точки зрения их загрязнения, так и по условиямохраны труда. Необходимо обеспечить условия их герметичной загрузки в аппарат;

- способность титана налипать на всех металлических поверхностях реактора и значительное затруднение его извлечения из реактора. Это главное препятствие для создания непрерывного процесса;

- восстановление TiCl₄ магнием – экзотермический процесс, излишнее тепло необходимо отводить;

- при нагреве выше 1353 К титан с железом образует легкоплавкую эвтектику;

- объём образующегося хлорида магния в 10,4 раз превышает объём образующейся титановой губки.