CN207581378U - 硫酸法钛白粉沉降钛液中低位热回收*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种钛白粉生产设备，具体公开了一种硫酸法钛白粉沉降钛液中低位热回收***，包括沉降设备，结晶器，转台过滤机，控过压滤机，浓缩器，水解锅，间壁式换热器，间壁式换热器第一换热腔室连接于沉降设备与结晶器之间的工艺管道上；第二换热腔室连接于转台过滤机与控过压滤机之间的工艺管上或第二换热腔室连接于控过压滤机与浓缩器之间的工艺管道上。本实用新型的优点是：1)有效降低硫酸氧钛溶液制备过程中结晶和浓缩工序中的蒸汽和能量消耗；2)由于***蒸汽消耗的降低相应使得二洗蒸汽的处理费用降低；3)方案易于实施，利于在产业上推广。

Description

硫酸法钛白粉沉降钛液中低位热回收***

技术领域

本实用新型涉及一种钛白粉生产设备，尤其是一种硫酸法钛白粉生产设备。

背景技术

钛白粉是重要的白色颜料和瓷器釉料，与其他白色颜料比较有优越的白度、着色力、遮盖力、耐候性、耐热性、和化学稳定性，特别是没有毒性，是目前世界上性能最好的一种白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品等工业。

国内典型的硫酸法生产钛白主要由下列几个工序组成：原矿粉碎；用硫酸分解精矿制取粗硫酸氧钛溶液；溶液沉降除杂，降温除铁；精溶液再次过滤净化，浓缩得到精制硫酸氧钛溶液；精制硫酸氧钛溶液水解析出偏钛酸；偏钛酸煅烧制得二氧化钛以及按照不同用途对煅烧所得二氧化钛进行各种后处理以弥补它的光活性缺陷，并改变它的表面性质。后处理包括预粉碎，砂磨，分级，无机和有机表面包膜处理，过滤，干燥、气流粉碎和计量包装等，从而获得表面性质好，高白度，分散性高的金红石型二氧化钛成品。

其中，精制硫酸氧钛溶液制备工序的物料的主要流动顺序如图1所示。

在图1所示的工艺中，主要包括以下步骤：

(1)沉降：经酸解得到的粗硫酸氧钛溶液经过沉降除去机械杂质，得到沉降钛液，沉降钛液温度在65～75℃；

(2)结晶：然后送入下工序结晶；结晶工序的目的是在蒸汽喷射泵的作用下降低物料的温度，从而使物料中的硫酸亚铁达到饱和溶解度从而析出，然后经转台过滤分离结晶，从而控制溶液中铁和钛的比例在工艺要求的范围内，通常结晶的温度在18～22℃，结晶后经转台过滤得到转台滤液；

(3)控制过滤：转台滤液后续经过控制过滤，进一步降低钛液中的机械杂质，得到精钛液，精钛液的温度在18～22℃；

(4)浓缩：然后将精钛液逐步升温至65～70℃后以便于进行减压蒸发，蒸发浓缩至所需的钛液浓度，得到可用于水解工序的精制硫酸氧钛溶液。

该传统工艺流程存在的典型问题：1、沉降钛液温度较高，直接进入下工序结晶，完全通过蒸汽的消耗降低物料的温度，能耗较高；2、在浓缩工序中，需要将精钛液预热至65～75℃，因此需要消耗大量的蒸汽；3、上述1、2导致的蒸汽浪费最终将加大污循环的负荷，增加电力消耗。

实用新型内容

为降低硫酸钛溶液制备工序的能耗，并减轻污循环的负荷，申请人提供了一种硫酸法钛白粉沉降钛液中低位热回收方法及回收***。

申请人所采用的技术方案是：硫酸法钛白粉沉降钛液中低位热回收方法，包括以下步骤：

A、沉降：经酸解得到的粗硫酸氧钛溶液经过沉降除去杂质，得到沉降钛液；

B、结晶：沉降钛液送入结晶工序进行结晶处理，并分离亚铁结晶，得到转台滤液；

C、控制过滤：转台滤液经控制过滤，得到精钛液；

D、浓缩：将精钛液升温至目标温度进行减压蒸发，蒸发浓缩至所需的浓度，得到精制硫酸氧钛溶液，精制硫酸氧钛溶液送水解工序进行水解；

其特征在于，还包括以下步骤：将步骤A中得到的沉降钛液送入间壁式换热器中，与步骤B产生的转台滤液或步骤C产生的精钛液进行间接换热；经换热后，沉降钛液温度降低，得到预降温清钛液，将预降温清钛液送后续结晶工序继续处理；转台滤液或精钛液温度上升，分别得到预升温清钛液或预升温精钛液；将预升温清钛液送控制过滤工序继续处理或将预升温精钛液送浓缩工序继续处理。

申请人结合沉降钛液进入结晶工序前需要降温，精钛液进入浓缩前需要预热的特点，合理的提出本方案的新流程。沉降钛液进行换热处理，将多余的热量移除，以降低结晶工序的蒸汽消耗；转台滤液或精钛液作为换热介质，采用间接换热的方式用于沉降钛液的换热，控制合理的换热面积和液体流速，可以使得沉降钛液和转台滤液或精钛液的温差小于5℃，甚至相同。该方式不仅降低了结晶工序蒸汽消耗，同时可以有效降低精钛液升温所需的蒸汽消耗，具有一举两得的目的，同时由于***蒸汽消耗的降低相应使得二洗蒸汽的处理费用降低。

本方案的换热过程应在间壁式换热器中进行，所述的间壁式换热器是指两种不同温度的流体在固定的壁面(称为传热面)相隔的空间里流动，通过璧面的导热和壁表面的对流换热进行热量的传递。参加换热的流体不会混合，传递过程连续而稳定地进行。间壁式换热器的传热面大多采用导热性能良好的金属制造。在某些场合由于防腐的需要，也有用非金属(如石墨，聚四乙烯等)制造的。冷、热流体被一固体壁面隔开通过璧面进行传热。按照传热面的形状与结构特点，间壁式换热器可分为：(1)管式换热器：如套管式换热器、螺旋管式换热器、管壳式换热器、热管式换热器、省煤器等。(2)板面式换热器：如板式换热器、螺旋板式换热器、板壳式换热器等。(3)扩展表面式换热器：如板翅式换热器、管翅式换热器、强化的传热管等。

本实用新型还提供了一种硫酸法钛白粉沉降钛液中低位热回收***，包括在液相路径上依次相连的沉降设备1，结晶器2，转台过滤机3，控过压滤机4，浓缩器5，水解锅6；还包括间壁式换热器，所述间壁式换热器设有由传热面相隔的第一换热腔室和第二换热腔室，所述第一换热腔室连接于沉降设备1与结晶器2之间的工艺管道上；所述第二换热腔室连接于转台过滤机3与控过压滤机4之间的工艺管上或所述第二换热腔室连接于控过压滤机4与浓缩器5之间的工艺管道上。

该***与上述的方法相匹配，便于方法的实施。

所述的“在液相路径上依次相连”指的是各设备沿着钛液在***中的流动路径顺序连接。例如通过工艺管道将各设备依次连接，工艺中，钛液在各设备和管道中流动形成液相路径，从而实现所述的各设备“在液相路径上依次相连”。

本实用新型的有益效果是：1)有效降低硫酸氧钛溶液制备过程中结晶和浓缩工序中的蒸汽和能量消耗；2)由于***蒸汽消耗的降低相应使得二洗蒸汽的处理费用降低；3)方案易于实施，利于在产业上推广。

附图说明

图1是精制硫酸氧钛溶液制备工序的物料流动顺序图。

图2是实施例一的工艺流程图。

图3是实施例二的工艺流程图。

图4是本实用新型实施例一的***的设备流程图。

图5是本实用新型实施例二的***的设备流程图。

图中标记为：1-沉降设备，2-结晶器，3-转台过滤机，4-控过压滤机，5-浓缩器，6-水解锅，7-板式换热器，71-第一换热腔室，72-第二换热腔室。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

实施例一：

如图2、图4所示，本实用新型的硫酸法钛白粉沉降钛液中低位热回收***，包括通过工艺管道依次相连的沉降设备1，结晶器2，转台过滤机3，控过压滤机4，浓缩器5，水解锅6；还包括板式换热器7，所述板式换热器7设有由传热面相隔的第一换热腔室71和第二换热腔室72，所述第一换热腔室71连接于沉降设备1与结晶器2之间的工艺管道上；所述第二换热腔室72连接于转台过滤机3与控过压滤机4之间的工艺管上。

工作时，由沉降设备1沉降得到的沉降钛液通过泵送入板式换热器7的第一换热腔室71 中，进入换热腔室前测得沉降钛液的温度为72℃，然后沉降钛液在第一换热腔室71中与第二换热腔室72中的由前序工艺已经产生的转台滤液进行换热，换热结束后钛液从第一换热腔室71流出得到预降温清钛液，此时测得预降温清钛液的温度为43℃，然后将预降温清钛液泵入结晶器2中进行冷却结晶，冷却至20℃，亚铁结晶析出，结晶结束后钛液进入转台过滤机3过滤去除亚铁结晶得到转台滤液，转台滤液(20℃)通过泵送入板式换热器7第二换热腔室72中，在第二换热腔室72中，转台滤液与后续工艺继续产生的沉降钛液(72℃)进行换热，换热结束后钛液从第二换热腔室72流出得到预降温清钛液，此时测得预降温清钛液的温度为41℃，然后预降温清钛液通过泵送入控过压滤机4中，经控制过滤后得到精钛液，精钛液通过泵送入浓缩器5中，在浓缩器5中将精钛液升温至70℃进行减压蒸发浓缩至所需浓度，得到精制硫酸氧钛溶液，精制硫酸氧钛溶液送浓钛液预热槽加热至95℃后送水锅6进行水解。水解放料样温度为105℃，水解结束后采用冷却水降温至70℃进入压滤机进行一次洗涤。

按本方案连续生产一个月，对精制硫酸氧钛溶液制备工序能耗进行统计，结果见表1。

实施例二：

如图3、图5所示，本实用新型的硫酸法钛白粉沉降钛液中低位热回收***，包括通过工艺管道依次相连的沉降设备1，结晶器2，转台过滤机3，控过压滤机4，浓缩器5，水解锅6；还包括板式换热器7，所述板式换热器7设有由传热面相隔的第一换热腔71和第二换热腔室72，所述第一换热腔室71连接于沉降设备1与结晶器2之间的工艺管道上；所述第二换热腔室72连接于控过压滤机4与浓缩器5之间的工艺管道上。

工作时，由沉降设备1沉降得到的沉降钛液通过泵送入板式换热器7的第一换热腔室71 中，进入换热腔室前测得沉降钛液的温度为72℃，然后沉降钛液在第一换热腔室71中与第二换热腔室72中的由前序工艺已经产生的精钛液进行换热，换热结束后钛液从第一换热腔室 71流出得到预降温清钛液，此时测得预降温清钛液的温度为43℃，然后将预降温清钛液泵入结晶器2中进行冷却结晶，冷却至20℃，亚铁结晶析出，结晶结束后钛液进入转台过滤机3 过滤去除亚铁结晶得到转台滤液，转台滤液(20℃)通过泵送入控过压滤机4中进行控制过滤，控制过滤后得到精钛液，精钛液通过泵送入板式换热器7第二换热腔室72中，在第二换热腔室72中，精钛液与后续工艺继续产生的沉降钛液(72℃)进行换热，换热结束后钛液从第二换热腔室72流出得到预降温精钛液，此时测得预降温精钛液的温度为41℃，然后预降温精钛液通过泵送入浓缩器5中，在浓缩器5中将精钛液升温至70℃进行减压蒸发浓缩至所需浓度，得到精制硫酸氧钛溶液，精制硫酸氧钛溶液送浓钛液预热槽加热至95℃后送水锅6 进行水解。水解放料样温度为105℃，水解结束后采用冷却水降温至70℃进入压滤机进行一次洗涤。

按本方案连续生产一个月，对精制硫酸氧钛溶液制备工序能耗进行统计，结果见表1。

表1：能耗统计表

Claims (2)

1.硫酸法钛白粉沉降钛液中低位热回收***，包括在液相路径上依次相连的沉降设备(1)，结晶器(2)，转台过滤机(3)，控过压滤机(4)，浓缩器(5)，水解锅(6)；其特征在于：还包括间壁式换热器，所述间壁式换热器设有由传热面相隔的第一换热腔室和第二换热腔室，所述第一换热腔室连接于沉降设备(1)与结晶器(2)之间的工艺管道上；所述第二换热腔室连接于转台过滤机(3)与控过压滤机(4)之间的工艺管上或所述第二换热腔室连接于控过压滤机(4)与浓缩器(5)之间的工艺管道上。

2.根据权利要求1所述的硫酸法钛白粉沉降钛液中低位热回收***，其特征在于：所述间壁式换热器为板式换热器(7)、套管式换热器、省煤器中的一种。