CN103949074A - 一种钛液浓缩的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钛液浓缩的方法及装置，其包括如下步骤：(1)提供稀钛液，将稀钛液送入一级预热器和二级预热器预热；(2)预热后的稀钛液进入薄膜蒸发器脱水浓缩；(3)利用稀钛液脱水浓缩产生的二次蒸汽，通过洗涤、中和后经一级压缩机、二级压缩机升压、升温，送入薄膜蒸发器作为加热汽源；(4)脱水浓缩后的合格浓钛液，进入浓钛液泵送到浓钛液储存槽完成浓缩过程。由于本发明的加热蒸汽来自薄膜蒸发器产生的二次蒸汽经压缩升温、升压而来，无需生蒸汽，节能效果明显；另外一级预热器的热源来自中和洗涤塔的排浓热水，二级预热器的热源来自薄膜蒸发器出来的凝结水，凝结水潜热也得到了有效利用。另外，钛液浓缩的装置也一并公开。

Description

一种钛液浓缩的方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种钛液浓缩的方法及钛液浓缩的装置，尤其涉及运用于硫酸法钛白粉的工业生产中的钛液浓缩的方法及其装置。

背景技术

由于钛液容易发生早期水解，只能在真空下低温浓缩，按照常规的双效真空蒸发浓缩，一效的钛液沸点在600mmHg真空度下为65~70℃，二次蒸发的饱和温度约为60℃，那么二效中的钛液需在720mmHg真空度、48~50℃下蒸发浓缩。真空度受到冷凝水温的影响，夏天要将二次蒸汽冷凝冷却到这么低的温度是很困难的，采用蒸汽喷射泵可以到达这一要求，但增加了蒸汽消耗，与原出发点相悖；同时，双效蒸发浓缩操作难度大，很容易产生一效蒸发器的局部过热、硫酸氧钛结晶堵塞蒸发器加热管等。所以，我国的钛白厂家目前还是采用单效薄膜蒸发浓缩，每吨钛白粉产品需要消耗蒸汽5~6吨。

鉴于上述缺陷，本发明采用二次蒸汽再压缩提供能源生产浓钛液，是一种替代单效薄膜蒸发和多效蒸发浓缩钛液的节能新技术。

发明内容

本发明主要是为解决钛液浓缩生产成本高而提供一种低能耗钛液浓缩的新工艺、新技术。所要解决的技术问题在于：提供一种钛液浓缩的方法，所述钛液浓缩的方法是利用浓缩过程中蒸发产生低温二次蒸汽汽化潜热，降低能耗。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种钛液浓缩的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)提供稀钛液，将稀钛液送入一级预热器和二级预热器与中和洗涤塔排浓水、薄膜蒸发器产生并储存于凝结水罐的蒸汽凝结水进行换热，预热稀钛液；

(2)预热后的稀钛液进入薄膜蒸发器脱水浓缩，产生的二次蒸汽在中和洗涤塔中洗涤、中和后经一级压缩机、二级压缩机压缩做功后达到设计参数的蒸汽，该蒸汽通过蒸汽母管进入薄膜蒸发器加热室作为热源；

(3)进入薄膜蒸发器的蒸汽换热后产生高温冷凝水经凝结水罐进入二级预热器中预热稀钛液，换热后的凝结水通过碱液（如NaOH液）调节系统进入中和洗涤塔对二次蒸汽清洗、中和产生的浓排液进入一级预热器预热清钛液；

 (4) 稀钛液加热蒸发后，经汽液分离合格浓度浓钛液进入浓钛液储罐，通过浓钛液泵送到浓钛液储存槽完成浓缩过程。

进一步地，所述蒸发系统包括薄膜蒸发器、以及薄膜蒸发器上加热蒸汽进口、凝结水出口，稀钛液进口、浓钛液出口，以及二次蒸汽出口进一步地，所述一级预热器的热源来自中和洗涤塔的排浓凝结水，所述二级预热器的热源来自薄膜蒸发器出来的蒸汽凝结水。

进一步地，所述薄膜蒸发器的热源在启动阶段来自外管提供的0.4Mpa的饱和蒸汽，系统正常运行后来自经二级压缩机压缩后的蒸汽。

进一步地，所述薄膜蒸发器的真空环境是由一级压缩机抽吸经中和洗涤塔提供。

进一步地，所述中和洗涤塔是由凝结水加NaOH溶液调节PH值对二次蒸汽喷淋洗涤其中溶解固形物并调节PH值为中性。

进一步地，所述一级压缩机、二级压缩机采用离心式机械蒸汽压缩机或罗茨蒸汽压缩风机。

进一步地，所述薄膜蒸发器的加热室均采用氟化石墨材料或高强度石墨管。

进一步地，所述一级预热器和二级预热器均采用板式换热器或列管式石墨换热器。

采用上述技术方案，本发明的至少包括如下有益效果：

由于将需要冷凝的二次蒸汽通过压缩再次利用，以替代新鲜蒸汽，不但避免了使用新鲜蒸汽，而且彻底摒弃了冷却塔，大大降低了运行费用，真正做到了环保节能、节水、节约费用。

由于一级预热器的热源来自洗涤塔排浓液，二级预热器的热源来自薄膜蒸发器出来的蒸汽凝结水，所以凝结水余热得到了有效利用，降低了能耗。

常规蒸发中需要大量冷却水冷却二次蒸汽的热量（使之冷凝），然后冷却水的热量再通过冷却塔冷却将热量释放到大气中，不但消耗新鲜蒸汽，同时冷却塔消耗大量循环水以及电能（泵）运行，造成三重浪费。

本发明所要解决的另一技术问题在于：提供一种钛液浓缩的装置。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种钛液浓缩的装置，其包括：一级预热器、二级预热器、薄膜蒸发器、中和洗涤塔、一级蒸汽压缩机、二级蒸汽压缩机、加碱（NaOH）系统，所述二级预热器一端与一级预热器相连，且另一端与薄膜蒸发器相连，所述中和洗涤塔位于薄膜蒸发器和一级蒸汽压缩机之间，所述二级蒸汽压缩机进口与一级蒸汽压缩机出口相连、出口与加热蒸汽母管相连。

进一步地，所述薄膜蒸发器加热室均采用钛管材料或高强度石墨管，所述一级预热器和二级预热器均采用板式或列管式石墨换热器。所述一级蒸汽压缩机和二级蒸汽压缩机均采用罗茨或离心式等机械蒸汽压缩机。

附图说明

图1为本发明一种钛液浓缩的方法示意图。

其中：1.一级预热器，2.中和洗涤塔, 3.一级压缩机, 4.二级压缩机, 5.薄膜蒸发器，6.凝结水罐，7. 二级预热器，8.浓钛液储罐。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，一种钛液浓缩的装置，其包括：如图1所示，一种钛液浓缩的装置，其包括：一级预热器1、二级预热器7、薄膜蒸发器5、凝结水罐6、中和洗涤塔2、一级压缩机3, 二级压缩机4及浓钛液储罐8。二级预热器7一端与一级预热器1相连，且另一端与薄膜蒸发器5相连。凝结水罐6位于薄膜蒸发器5凝结水出口，中和洗涤塔2一端与薄膜蒸发器5二次蒸汽出口相连、另一端与一级压缩机进口相连，浓钛液储罐8一端与薄膜蒸发器5浓液出口相连。二级压缩机4一端和一级压缩机3出口相连、另一端与鲜蒸汽母管相连后进入薄膜蒸发器5加热蒸汽入。

一级预热器1的热源来自中和洗涤塔2排浓液，二级预热器7的热源来自薄膜蒸发器5出来的蒸汽凝结水罐6。薄膜蒸发器5的热源开车是由外管提供的0.4Mpa的饱和蒸汽；正常运行是由4对薄膜蒸发器5产生的二次蒸汽经中和洗涤塔2洗涤后、经一级压缩机3、二级压缩机4压缩作功后达到设计参数的蒸汽，薄膜蒸发器5的真空环境是由一级压缩机3经中和洗涤塔2提供。薄膜蒸发器5的加热室均采用钛管或高强度石墨管。一级预热器1和二级预热器7均采用板式或列管式石墨换热器。

一种钛液浓缩的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)提供稀钛液，将清钛液送入一级预热器1和二级预热器7与中和洗涤塔2排浓水、薄膜蒸发器5产生并储存于凝结水罐6的蒸汽凝结水进行换热，预热稀钛液；

(2)预热后的清钛液进入薄膜蒸发器5脱水浓缩，产生的二次蒸汽在中和洗涤塔2中洗涤、中和后经一级压缩机1、二级压缩机7压缩做功后达到设计参数的蒸汽，该蒸汽通过蒸汽母管进入薄膜蒸发器5加热室作为热源；

(3)进入薄膜蒸发器5的蒸汽换热后产生高温冷凝水经凝结水罐6进入二级预热器中预热稀钛液，换热后的凝结水通过碱液（如NaOH液）调节系统进入中和洗涤塔2对二次蒸汽清洗、中和产生的浓排液进入一级预热器1预热稀钛液；

 (4) 稀钛液加热蒸发后，经汽液分离合格浓度浓钛液进入浓钛液储罐8，通过浓钛液泵送到浓钛液储存槽完成浓缩过程。

稀钛液由泵送入一级预热器1和二级预热器7，预热后的稀钛液进入薄膜蒸发器5脱水浓缩，蒸发浓缩后的浓钛液再溢流进入浓钛液储罐8，利用稀钛液经薄膜蒸发器5脱水浓缩后，浓钛液储罐8合格浓度的浓钛液用浓钛液泵送到浓钛液储存槽完成浓缩过程。在薄膜蒸发器5进行汽液分离后产生的二次蒸汽（PH：1—2，溶解固形物5000-7000mg/L）进入中和洗涤塔，经加碱液的水洗涤、中和后的产生的二次蒸汽（微碱性）进入一级压缩机压缩（压力提高60-90KPa、温度提高6—8℃），并形成真空。然后进入二级压缩机压缩（压力提高60-90KPa、温度提高6—8℃）。压缩后的蒸汽薄膜蒸发器5的加热室。由于系统充分利用了蒸发浓缩产生的二次蒸汽潜热，使装置的能耗大幅度下降。

薄膜蒸发器5的加热室均采用钛管或高强度石墨管，比常规的酚醛浸渍石墨或普通石墨管，耐腐、耐压、耐急冷急热等性能都有很大的提高，完全能够满足高工艺要求。二次蒸汽再压缩浓缩装置与常规的单效真空系统薄膜浓缩装置相比，取消了大气冷凝器以及真空泵。实际中根据各厂的具体情况有所不同。例如：有生蒸汽系统可在开车时采用生蒸汽作为加热热源，可节省开车时间，无生蒸汽系统也可利用一级压缩机1抽真空实现开车，但开车时间较长。

与现有技术相比，本发明中薄膜蒸发器5的二次蒸汽汽化潜热与凝结水的显热均得到了较好的利用。运行参数表明二次蒸汽再压缩钛液浓缩工艺中二次蒸汽得到100%的充分利用，节能效果显著，通过压缩机做功升压、升温达到合格参数的蒸汽，蒸发1吨水的蒸汽消耗为0吨，仅需46度电；比当前国内钛白行业普遍采用的单效薄膜浓缩工艺（蒸发1吨水的蒸汽消耗为1.25-1.5吨）降低90%的能耗，折算1吨钛白粉产品，在钛液浓缩工序上可节约蒸汽消耗1.25-1.5吨/吨。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种钛液浓缩的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)提供稀钛液，将稀钛液送入一级预热器和二级预热器，与中和洗涤塔排浓水、薄膜蒸发器产生并储存于凝结水罐的蒸汽凝结水进行换热，预热稀钛液；

(2)预热后的稀钛液进入薄膜蒸发器脱水浓缩，产生的二次蒸汽在中和洗涤塔中洗涤、中和后经一级压缩机、二级压缩机压缩做功后达到设计参数的蒸汽，该蒸汽通过蒸汽母管进入薄膜蒸发器加热室作为热源；

(3)进入薄膜蒸发器的蒸汽换热后产生高温冷凝水经凝结水罐进入二级预热器中预热稀钛液，换热后的凝结水通过碱液（如NaOH液）调节系统进入中和洗涤塔对二次蒸汽清洗、中和产生的浓排液进入一级预热器预热清钛液；

 (4) 稀钛液加热蒸发后，经汽液分离合格浓度浓钛液进入浓钛液储罐，通过浓钛液泵送到浓钛液储存槽完成浓缩过程。

2.如权利要求1所述的钛液浓缩的方法，其特征在于：所述薄膜蒸发器、二号薄膜蒸发器、及位于一号薄膜蒸发器和二号薄膜蒸发器之间的凝结水槽，所述二级预热器与一号薄膜蒸发器连接，所述二号薄膜蒸发器与多级闪蒸器连接。

3.如权利要求2所述的钛液浓缩的方法，其特征在于：所述一级预热器的热源来自一号薄膜蒸发器和多级闪蒸器的二次蒸汽，所述二级预热器的热源来自二号薄膜蒸发器出来的生蒸汽凝结水。

4.如权利要求3所述的钛液浓缩的方法，其特征在于：所述二号薄膜蒸发器的热源是由外管提供的0.4Mpa的饱和蒸汽。

5.如权利要求4所述的钛液浓缩的方法，其特征在于：所述一号薄膜蒸发器的热源是由二号薄膜蒸发器提供的二次蒸汽。

6.如权利要求5所述的钛液浓缩的方法，其特征在于：所述一号薄膜蒸发器与多级闪蒸器的真空环境是由冷凝二次蒸汽的大气冷凝器及真空泵提供。

7.如权利要求6所述的钛液浓缩的方法，其特征在于：所述一号薄膜蒸发器和二号薄膜蒸发器的加热室均采用氟化石墨材料或高强度石墨管。

8.如权利要求7所述的钛液浓缩的方法，其特征在于：所述一级预热器和二级预热器均采用圆形块孔式或列管式石墨换热器。

9.一种钛液浓缩的装置，其特征在于，包括：一级预热器、二级预热器、一号薄膜蒸发器、凝结水槽、二号薄膜蒸发器、多级闪蒸器、浓钛液泵、及浓钛液储存槽，所述二级预热器一端与一级预热器相连，且另一端与一号薄膜蒸发器相连，所述凝结水槽位于一号薄膜蒸发器和二号薄膜蒸发器之间，所述二号薄膜蒸发器与多级闪蒸器相连，所述浓钛液泵一端与多级闪蒸器相连，且另一端与浓钛液储存槽相连。

10.如权利要求9所述的钛液浓缩的装置，其特征在于：所述一号薄膜蒸发器和二号薄膜蒸发器的加热室均采用氟化石墨材料或高强度石墨管，所述一级预热器和二级预热器均采用圆形块孔式或列管式石墨换热器。