CN105854324B - 喷射式气液接触蒸发器 - Google Patents

Abstract

一种用于气液接触法浓缩钛白废酸的喷射式气液接触蒸发器，其特征是：一级蒸发器的高温热风进口管与高温热风炉连接，过热蒸汽出口管与连通管的进口连接；连通管的出口与二级蒸发器的高温气体进口管连接；二级蒸发器壳体上部设除沫器，二级蒸发器的蒸汽出口管与气液分离器的进口连接，气液分离器上部有气体排出口，下部有凝结水出口；二级蒸发器壳体内装有多组喷头组，喷头组与废酸进口管连接；二级蒸发器的废酸出口与耐酸泵的进口连接；耐酸泵的出口与热废酸进口管连接；热废酸进口管与耐高温喷头连接；一级蒸发器下部设浓缩酸出口管；二级蒸发器下部设废酸排出管。它具有热交换充分、不易堵塞、结构简单、运行稳定、操作容易、投资省等优点。

Description

喷射式气液接触蒸发器

技术领域

本发明涉及一种采用气液接触法浓缩钛白废酸的喷射式气液接触蒸发器。

背景技术

自硫酸法钛白粉生产以来，环保中最难解决的是废酸的有效回用，因为含酸浓度为20%左右的废酸要占处理废物的70%。按生产水解液中F值1.9计算，即1吨二氧化钛对应1.9吨硫酸，其中有约7成进入水解滤液，即折100%的1.33吨硫酸,还有其中因铁钛比带来的硫酸亚铁，总的加起来近1.7吨硫酸根，剩下的3成以洗水进入稀废酸。废酸的浓缩除杂处理回用或再用一直是行业内挥之不去又接纳不了的严重问题。为此，国内外学者一直坚持不懈地研究废酸的综合利用。发展至今，综合利用的途径较多，而应用于工业生产的有废酸浓缩法、中和法、因地制宜采用多种方法治理废酸的方法。

纵观国内外硫酸法钛白粉企业处理废酸的方法，采用废酸浓缩是最主要的方法，国外一些大型硫酸法钛白粉企业都使用浓缩法处理废酸。废酸浓缩法就是加热废酸，使硫酸浓度增加，然后返回酸解工序。目前，浓缩法一般采用多效蒸发浓缩，采用的蒸发设备为列管式石墨蒸发器，但存在难以克服的几个问题：（1）能耗高；（2）蒸发管道易堵塞，运行不稳定；（3）设备材质要求高，投资大；（4）操作复杂，维修困难。

至今也没发现相关文献报道一种热交换充分、不易堵塞、结构简单、运行稳定、操作容易、投资省，又适用于中小型硫酸法钛白粉企业浓缩钛白废酸的喷射式气液接触蒸发器。

发明内容

本发明的目的是提供一种热交换充分、不易堵塞、结构简单、投资省的浓缩钛白废酸的蒸发设备，具体是一种喷射式气液接触蒸发器。

本发明是这样实现的，喷射式气液接触蒸发器由浓缩酸出口管、高温热风进口管、一级蒸发器壳体、耐高温喷头、过热蒸汽出口管、连通管、热废酸进口管、耐酸泵、废酸出口管、高温气体进口管、除沫器、蒸汽出口管、废酸进口管、喷头组、二级蒸发器壳体、废酸排出管、气液分离器组成，其特征是：一级蒸发器的高温热风进口管，与高温热风炉连接；一级蒸发器的过热蒸汽出口管与连通管的进口连接；连通管的出口与二级蒸发器的高温气体进口管连接；二级蒸发器壳体上部设置除沫器，将气-汽体夹带的细小液沫分离；二级蒸发器的蒸汽出口管与气液分离器的进口连接，气液分离器上部有气体排出口，下部有凝结水出口；二级蒸发器壳体内装有多组喷头组，喷头组与废酸进口管连接；二级蒸发器的废酸出口管与耐酸泵的进口连接；耐酸泵的出口与热废酸进口管连接；热废酸进口管与耐高温喷头连接；一级蒸发器壳体下部设有浓缩酸出口管；二级蒸发器壳体下部设有废酸排出管。

上述喷射式气液接触蒸发器的耐高温喷头在一级蒸发器壳体内均布，喷头组在二级蒸发器壳体内均布，喷头喷射的雾滴与上升的气体接触均匀。

上述喷射式气液接触蒸发器由一级蒸发器和二级蒸发器组合而成，一级蒸发器壳体采用耐高温、耐腐蚀的材料制成。

本发明的工作原理是：操作时，高温热风由高温热风进口管进入一级蒸发器壳体，由下往上，与耐高温喷头喷射的废酸雾滴直接接触，由于接触面积较大，接触时间长，热交换充分，高温热风得以迅速降温，而近沸点的废酸则大量被蒸发，产生大量的过热蒸汽，此时热风夹带着过热蒸汽经连通管进入二级蒸发器壳体、由下往上，与喷头组喷射的废酸雾滴直接接触，由于接触面积较大，接触时间长，热交换充分，热风和夹带的过热蒸汽得以迅速降温，而废酸则被加热，并大量蒸发，此时，热风夹带着蒸汽经除沫器，将气（汽）体夹带的细小液沫分离，然后经蒸汽出口管进入气液分离器，热风夹带着蒸汽在气液分离器内高速旋转，将热风夹带的大液滴甩到壳体壁面上，后进入除沫器，将气体夹带的细小液沫分离，气体经气液分离器上部的气体排出口排出，凝结水从下部的凝结水出口排出；喷头组连接废酸进口管，与废酸输送管连接，废酸通过喷头组喷射形成雾滴状，与热风和夹带的过热蒸汽接触而被加热，并大量蒸发，剩余部分流入二级蒸发器下部，近沸点的废酸再经耐酸泵送到一级蒸发器耐高温喷头，喷射形成雾滴状，与高温热风充分接触，近沸点的废酸则大量被蒸发，浓缩后的废酸最后流入一级蒸发器下部成为待处理的浓废酸。

本发明的优点是：

1热交换效率高：由于气（汽）体与雾状液滴直接接触，且接触面积大，接触时间长，热交换充分，换热效率高。

2结构简单：利用液体传递能量、质量和热量，本身没有运动部件,故有结构简单,无需维修等特点。

3工作可靠：由于采用通孔较大，且喷射雾化较好的喷头，故不易堵塞。

4 安装方便：采用二级蒸发器，因此，体积小，重量轻，便于安装。

附图说明

图1是本发明喷射式气液接触蒸发器的结构主视示意图。

如图1所示，喷射式气液接触蒸发器由由浓缩酸出口管1、高温热风进口管2、一级蒸发器壳体3、耐高温喷头4、过热蒸汽出口管5、连通管6、热废酸进口管7、耐酸泵8、废酸出口管9、高温气体进口管10、除沫器11、蒸汽出口管12、废酸进口管13、喷头组14、二级蒸发器壳体15、废酸排出管16、气液分离器17组成。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。

如图1所示本发明的结构主视示意图中可看到，喷射式气液接触蒸发器由浓缩酸出口管1、高温热风进口管2、一级蒸发器壳体3、耐高温喷头4、过热蒸汽出口管5、连通管6、热废酸进口管7、耐酸泵8、废酸出口管9、高温气体进口管10、除沫器11、蒸汽出口管12、废酸进口管13、喷头组14、二级蒸发器壳体15、废酸排出管16、气液分离器17组成，其特征是：一级蒸发器的高温热风进口管2，与高温热风炉连接；一级蒸发器的过热蒸汽出口管5与连通管6的进口连接；连通管6的出口与二级蒸发器的高温气体进口管10连接；二级蒸发器壳体15上部设置除沫器11，将气（汽）体夹带的细小液沫分离；二级蒸发器的蒸汽出口管12与气液分离器17的进口连接，气液分离器17上部有气体排出口，下部有凝结水出口；二级蒸发器壳体15内装有多组喷头组14，喷头组14与废酸进口管13连接；二级蒸发器的废酸出口管9与耐酸泵8的进口连接；耐酸泵8的出口与热废酸进口管7连接；热废酸进口管7与耐高温喷头4连接；一级蒸发器壳体3下部设有浓缩酸出口管1；二级蒸发器壳体15下部设有废酸排出管16。

操作时，高温热风由高温热风进口管2进入一级蒸发器壳体3，由下往上，与耐高温喷头4喷射的废酸雾滴直接接触，由于接触面积较大，接触时间长，热交换充分，高温热风得以迅速降温，而近沸点的废酸则大量被蒸发，产生大量的过热蒸汽，此时热风夹带着过热蒸汽经连通管6进入二级蒸发器壳体15、由下往上，与喷头组14喷射的废酸雾滴直接接触，由于接触面积较大，接触时间长，热交换充分，热风和夹带的过热蒸汽得以迅速降温，而废酸则被加热，并大量蒸发，此时，热风夹带着蒸汽经除沫器11，将气-汽体夹带的细小液沫分离，然后经蒸汽出口管12进入气液分离器17，热风夹带着蒸汽在气液分离器17内高速旋转，将热风夹带的大液滴甩到壳体壁面上，后进入除沫器，将气体夹带的细小液沫分离，气体经气液分离器17上部的气体排出口排出，凝结水从下部的凝结水出口排出；喷头组14连接废酸进口管13，与废酸输送管连接，废酸通过喷头组14喷射形成雾滴状，与热风和夹带的过热蒸汽接触而被加热，并大量蒸发，剩余部分流入二级蒸发器下部，近沸点的废酸再经耐酸泵8送到一级蒸发器耐高温喷头4，喷射形成雾滴状，与高温热风充分接触，近沸点的废酸则大量被蒸发，浓缩后的废酸最后流入一级蒸发器下部成为待处理的浓废酸。

Claims (2)

1.一种采用喷射式气液接触蒸发器浓缩钛白废酸的方法，适用于硫酸法制取钛白粉而产生的废酸的浓缩工艺，该方法采用的主要部件包括：浓缩酸出口管（1）、高温热风进口管（2）、一级蒸发器壳体（3）、耐高温喷头（4）、过热蒸汽出口管（5）、连通管（6）、热废酸进口管（7）、耐酸泵（8）、废酸出口管（9）、高温气体进口管（10）、除沫器（11）、蒸汽出口管（12）、废酸进口管（13）、喷头组（14）、二级蒸发器壳体（15）、废酸排出管（16）、气液分离器（17），其特征是：一级蒸发器的高温热风进口管（2），与高温热风炉连接；一级蒸发器的过热蒸汽出口管（5）与连通管（6）的进口连接；连通管（6）的出口与二级蒸发器的高温气体进口管（10）连接；二级蒸发器壳体（15）上部设置除沫器（11），将气-汽体夹带的细小液沫分离；二级蒸发器的蒸汽出口管（12）与气液分离器（17）的进口连接，气液分离器（17）上部有气体排出口，下部有凝结水出口；二级蒸发器壳体（15）内装有多组喷头组（14），喷头组（14）与废酸进口管（13）连接；二级蒸发器的废酸出口管（9）与耐酸泵（8）的进口连接；耐酸泵（8）的出口与热废酸进口管（7）连接；热废酸进口管（7）与耐高温喷头（4）连接；一级蒸发器壳体（3）下部设有浓缩酸出口管（1）；二级蒸发器壳体（15）下部设有废酸排出管（16）。

2.根据权利要求1所述的一种采用喷射式气液接触蒸发器浓缩钛白废酸的方法，其特征在于：一级蒸发器壳体（3）采用耐高温、耐腐蚀的材料制成。