CN107758621A - 一种二氧化钛生产的氯气回收系统及其回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二氧化钛生产的氯气回收系统及其回收方法，包括气固分离器，气固分离器的粉体输出端连接粉体收集装置，气固分离器的气体输出端连接CCl₄液体箱，CCl₄液体箱的液体输出端连接脱气回收单元，CCl₄液体箱的气体输出端连接尾气处理单元，脱气回收单元用于对CCl₄液体进行脱气处理，脱气回收单元的液体输出端连接CCl₄液体箱，CCl₄液体箱为液体流动式吸收箱。本发明解决了传统回收工艺中出现的回收效率并不高、吸收剂的用量较大、产生的废液量较多、氯气纯度不够等问题，同时，通过改变传统洗气吸收氯气的方式，使吸收液以流动的状态对气体进行洗气，由此提高了，CCl₄液体对氯气的吸收效率，克服了现有的不足。

Description

一种二氧化钛生产的氯气回收系统及其回收方法

技术领域

本发明涉及二氧化钛生产技术领域，特别涉及一种二氧化钛生产的氯气回收系统及其回收方法。

背景技术

在二氧化钛的生产体系中，通过TiCl₄气相氧化法得到二氧化钛的同时，也会产生相当量的氯气副产物，为了避免资源的浪费，一般都会设置氯气回收系统，然而，传统的氯气回收系统的回收效率并不高，吸收剂的用量较大，产生的废液量较多，氯气纯度不够等问题，排放的尾气中依然含有一定量的氯气，对环境污染较严重，因此，生产二氧化钛的企业一般都属于高污染企业，是政府环保督查重点监控对象。

通过对传统二氧化钛生产企业的生产工艺进行调查分析得到，导致上述问题的主要原因是：氯气回收系统设置和吸收剂种类选择不合理，其采用的是苯来作为吸收剂（由于CCl₄属于国家管控化工产品，其毒性较强，对环境破坏力大，鉴于传统工艺不成熟的情况，为了取得生产资格和通过环评，企业一般不选择CCl₄来作为氯气的吸收剂），而氯气在苯中的溶解度一般，低于在CCl₄中的溶解度，经苯吸收后的尾气中依然含有相当量的氯气，吸收后的尾气在被碱性溶液再次洗气后，对外排放，在此过程中，碱性吸收溶液的消耗量很大，废液量较多，企业为了节约生产成本，会偷偷减少碱性吸收溶液的使用量，由此导致排放的尾气中含有超标的氯气；苯吸收氯气后一般通过蒸馏的方式来使苯脱吸，由此获得氯气，然而，由于氯气在苯中的溶解度一般，在蒸馏脱吸过程中，氯气的逸出量较少，为了达到快速脱吸以尽快回收苯，其通常做法是会将蒸馏温度提高至苯的沸点之上，即达到80℃以上，以使苯在沸腾状态下脱吸，进而达到提高脱吸速率的技术效果，这样的做法会使脱吸出来的氯气中含有相当量的苯，由此导致回收的氯气纯净度较低，苯的使用量和消耗量较大。

同时，传统洗气吸收氯气的方式通过将气体通入吸收液箱的底部，使吸收液箱内的吸收液呈“沸腾”状态，进而对气体进行洗气，这样的设置方式，会使吸收液箱的体积设置较大，高度较高，在吸收液达到饱和吸收后，就要停工重新全部更换吸收液后才能继续进行洗气工作，这不仅增大了吸收液吸收箱的投入成本，其在运行过程中，不能实现持续作业，对氯气的吸收效率较低。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种二氧化钛生产的氯气回收系统及其回收方法，以解决现有技术所存在的不足。

本发明采用的技术方案如下：一种二氧化钛生产的氯气回收系统，包括气固分离器，其特征在于，气固分离器的粉体输出端连接粉体收集装置，气固分离器的气体输出端连接CCl₄液体箱的一个输入端，CCl₄液体箱的液体输出端连接脱气回收单元，CCl₄液体箱的气体输出端连接尾气处理单元，脱气回收单元用于对CCl₄液体进行脱气处理，脱气回收单元的气体输出端连接氯气回收罐，脱气回收单元的液体输出端连接CCl₄液体箱，CCl₄液体箱为液体流动式吸收箱，CCl₄液体箱通过流动的CCl₄液体来对混合气体进行洗气。

在本发明中，利用CCl₄液体来克服传统技术对CCl₄应用地偏见，氯气在CCl₄中具有良好地溶解度，CCl₄液体能够大量吸收混合混合气体中的氯气，进而使尾气中的氯气含量大幅降低，尾气在经过尾气处理单元处理是，碱液消耗量少和废液产生量少，进而无需企业为了降低生产成本而刻意去减少碱液的使用量，含有通脱气回收单元的设置，消除了CCl₄应用时易造成环境污染的顾虑，实现CCl₄的重复使用，解决了传统回收工艺中出现的回收效率并不高、吸收剂的用量较大、产生的废液量较多、氯气纯度不够等问题。同时，通过改变传统洗气吸收氯气的方式，吸收液以流动的状态对气体进行洗气，解决现有吸收液箱存在的不能实现持续化作业、对氯气的吸收效率较低的问题。

进一步，为了更好地本发明的CCl₄液体箱，CCl₄液体箱包括箱体，箱体的上部通过密封盖密封，密封盖的顶部设有气体出口，气体出口与连接尾气处理单元，密封盖上，气体出口的两端分别设有液体进口和液体出口，箱体内充满CCl₄液体，箱体的内部固定安装有具有排气孔的排气管道，排气管道浸没于CCl₄液体中，箱体的下部设有气体进口，气固分离器的气体输出端通过气体进口连通排气管道。

由于上述结构的设置，首先通过液体进口向CCl₄液体箱内填满CCl₄液体，然后向液体出口内插入管路，通过管路对外抽送CCl₄液体，工作时，通过气体进口向排气管道内输送含有氯气的气体，排气管道通过排气孔向CCl₄液体箱内不断地排出气体，这样的排气方式不仅可以通过排气管是气体在CCl₄液体箱内成均匀分布，由此来提高CCl₄液体的利用率，使CCl₄液体能够充分吸收氯气，其还可以延长气体在CCl₄液体箱内的停留时间，在单位时间内气体流量相同的情况下，CCl₄液体箱内能够容纳更多的气体，由此使CCl₄液体具有足够的时间来对氯气进行吸收；吸收后的气体从CCl₄液体逸出，然后通过气体出口排出，而吸收了氯气的CCl₄液体通过液体出口排出，只要满足CCl₄液体的抽送量与输入量相同，就能维持CCl₄液体箱内的CCl₄液体重量保持不变，进而实现了持续化作业。

进一步，为了使排气管道能更好地排气，延长气体在箱内的停留时间，排气孔为单向排气孔，在竖直方向上，排气管道折叠分布于箱体内。

为了更好地实施本发明的脱气回收单元，脱气回收单元包括用于对来料进行升温的换热器，换热器的一个输入端通过管路连接CCl4液体箱的液体出口，换热器的一个输出端连接氯气回收罐，换热器的另一个输出端连接CCl₄液体箱的液体进口，换热器的一个输出端通过苯吸收箱连接氯气回收罐。

上述中，通过换热器来帮助CCl₄脱气，换热器具有地管式结构能够提高CCl₄的换热效率，促使其快速地释放出氯气，而不需要将其加热至CCl₄的沸点之上，由此减少了CCl₄的逸出量，有效地提高了氯气的纯净度，同时，本发明并不要求CCl₄全部脱气，只要能将其中80%的氯气脱除即可，剩余的CCl₄通过循环管路输送至CCl₄液体箱中继续使用，进而提高了CCl₄吸收剂的利用功率，无需使用大量的CCl₄来回收氯气。同时，利用苯吸收箱来吸收CCl₄液体，提高了氯气的纯净度，减少了CCl₄液体的消耗，由于CCl₄的逸出量较少，因此无需短时间对苯吸收箱进行分离回收，待苯吸收箱吸收的CCl₄达到一定浓度后，在对其进行分离，在大幅提高氯气纯净度的同时，有效减少了CCl₄的损耗，防止了CCl₄泄漏污染环境的问题。

进一步，为了从苯吸收箱中回收CCl₄，并使苯吸收箱重新具备吸收CCl₄的功能，苯吸收箱一个输出端连接蒸馏器，蒸馏器的一个输出端连接苯吸收箱的一个输入端，蒸馏器的另一个输出端连接CCl₄液体箱的液体进口。通过蒸馏器来对苯吸收箱内的苯液进行蒸馏，由于苯的沸点高于CCl₄的沸点，在设置蒸馏温度在CCl₄的沸点附近，在加热过程中，苯液首先逸出的氯气和少量CCl₄，该部分气体直接通入苯吸收箱来处理，待蒸馏温度达到60℃以上，逸出地气体中主要以CCl₄为主，将该部分气体冷凝后得到溶有小部分氯气的CCl₄液体，将该部分液体直接通入CCl₄液体箱中进行重复利用，待苯液中的气体逸出量明显减少且较少时，停止蒸馏，将剩余苯液冷却后直接通过苯吸收箱中继续使用。整个过程苯、CCl₄和氯气均无消耗和排放，进而在达到零排放的同时，有效减少了原料的消耗量。

本发明还包括一种二氧化钛生产的氯气回收系统的回收方法，包括以下步骤：

步骤1、O₂与TiCl₄在管式高温反应器中混合反应后得到混合气流，混合气流经气固分离器分离后得到粉体和混合气体，粉体通过气固分离器的粉体输出端被送至粉体收集装置内，混合气体通过气固分离器的气体输出端被送至CCl₄液体箱内进行洗气，以回收混合气体中的氯气；

步骤2、CCl₄液体箱对混合气体进行洗气，箱内温度不超过50℃，以减少CCl₄液体的挥发，洗气后的混合气体通过CCl₄液体箱的气体出口送至尾气处理单元，经尾气处理单元对洗气后的混合气体进行处理并达到排放标准后，直接对外排放；

步骤3、CCl₄液体箱将洗气后的CCl₄液体通过液体出口送至换热器内，换热器对洗气后的CCl₄液体进行换热升温，使洗气后的CCl₄液体的温度达到60-75℃，然后将产生的气体送至苯吸收箱内进行洗气，剩余的CCl₄液体经冷却后通过液体进口送入CCl₄液体箱内继续使用；

步骤4、苯吸收箱对换热器送来的气体在50℃以下进行洗气，洗气后的气体直接送至氯气回收罐内，洗气后的苯被送至蒸馏器内进行蒸馏；

步骤5、蒸馏器对洗气后的苯进行蒸馏，蒸馏温度控制在70-76℃，得到蒸馏气体和蒸馏液体，蒸馏气体经冷凝成液体后通过液体进口送入CCl₄液体箱内继续使用，蒸馏液体经冷却后送入苯吸收箱内继续使用。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明提供的一种二氧化钛生产的氯气回收系统及其回收方法，通过优化氯气回收系统，改进氯气回收工艺，以解决传统回收工艺中出现的回收效率并不高、吸收剂的用量较大、产生的废液量较多、氯气纯度不够等问题，同时，改变传统洗气吸收氯气的方式，延长氯气在吸收液箱内的停留时间，使吸收液以流动的状态对气体进行洗气，进而使CCl₄液体箱实现了连续化作业，在排放的气体中，氯气的含量极低，提高了吸收液对氯气的吸收效率，克服了现有存在的不足。

附图说明

图1是本发明的一种二氧化钛生产的氯气回收系统结构示意图；

图2是本发明的CCl₄液体箱结构示意图；

图3是本发明的排气管道管壁剖面结构示意图。

图中标记：1为气固分离器，2为粉体收集装置，3为CCl₄液体箱，301为气体进口，302为箱体，303为密封盖，304为气体出口，305液体进口，306为液体出口，307为排管道，308为排气孔，309为瓣膜，4为换热器，5为氯气回收罐，6为苯吸收箱，7为蒸馏器，8为CCl₄液体储罐, 9为管式高温反应器。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和图2所示，一种二氧化钛生产的氯气回收系统，包括气固分离器1，气固分离器1的粉体输出端连接粉体收集装置2，气固分离器1的气体输出端连接CCl₄液体箱3的气体进口301，CCl₄液体箱3包括箱体302，箱体302的上部通过密封盖303密封，密封盖303的顶部设有气体出口304，气体出口304与连接尾气处理单元，密封盖303上，气体出口304的两端分别设有液体进口305和液体出口306，箱体302内充满CCl₄液体，箱体302的内部固定安装有具有排气孔308的排气管道307，排气管道307浸没于CCl₄液体中。CCl₄液体箱的液体输出端连接脱气回收单元，CCl₄液体箱的气体输出端连接尾气处理单元，脱气回收单元用于对CCl₄液体进行脱气处理，脱气回收单元的气体输出端连接氯气回收罐5，脱气回收单元的液体输出端连接CCl₄液体箱3，CCl₄液体箱3为液体流动式吸收箱，CCl₄液体箱3通过流动的CCl₄液体来对混合气体进行洗气。

上述中，排气孔308具有单向导通功能，具体地址说，排气孔308为单向排气孔，如图3所示，单向排气孔内设置有瓣膜309，瓣膜309为两个对称设置的半月牙形薄片，彼此接触相对，薄片的游离缘朝向排气管道307的外部。进一步地说，在竖直方向上，排气管道折叠分布于箱体内。

为了更好地实施本发明的脱气回收单元，脱气回收单元包括用于对CCl₄液体进行升温的换热器4，换热器4的一个输入端通过管路连接CCl₄液体箱3的液体出口306，换热器4的一个输出端连接氯气回收罐5，换热器4的另一个输出端连接CCl₄液体箱3的液体进口305，换热器4的一个输出端通过苯吸收箱6连接氯气回收罐5。

进一步地，为了从苯吸收箱6中回收CCl₄，并使苯吸收箱6重新具备吸收CCl₄的功能，苯吸收箱6一个输出端连接蒸馏器7，蒸馏器7的一个输出端连接苯吸收箱7的一个输入端，蒸馏器7的另一个输出端连接CCl₄液体箱3的液体进口305。通过蒸馏器7来对苯吸收箱6内的苯液进行蒸馏，由于苯的沸点高于CCl₄的沸点，在设置蒸馏温度在CCl₄的沸点附近，在加热过程中，苯液首先逸出的氯气和少量CCl₄，该部分气体直接通入苯吸收箱来处理，待蒸馏温度达到60℃以上，逸出地气体中主要以CCl₄为主，将该部分气体冷凝后得到溶有小部分氯气的CCl₄液体，将该部分液体直接通入CCl₄液体箱3中进行重复利用，待苯液中的气体逸出量明显减少且较少时，停止蒸馏，将剩余苯液冷却后直接通过苯吸收箱6中继续使用。整个过程苯、CCl₄和氯气均无消耗和排放，进而在达到零排放的同时，有效减少了原料的消耗量。

本发明还包括一种二氧化钛生产的氯气回收系统的回收方法，包括以下步骤：

步骤1、O₂与TiCl₄在管式高温反应器9中混合反应后得到混合气流，混合气流经气固分离器1分离后得到粉体和混合气体，粉体通过气固分离器1的粉体输出端被送至粉体收集装置2内，混合气体通过气固分离器1的气体输出端被送至CCl₄液体箱3的气体进口301内，气体进口301将混合气体送至排气管道307内，排气管道307通过排气孔308向CCl₄液体箱3内释放混合气体，以使CCl₄液体与混合气体混合，进而进行洗气作业；

步骤2、CCl₄液体箱3对混合气体进行洗气时，箱体302内的温度不应超过50℃，以减少CCl₄液体的挥发，洗气后的混合气体通过CCl₄液体箱3的气体出口304送至尾气处理单元，经尾气处理单元对洗气后的混合气体进行处理并达到排放标准后，直接对外排放；

步骤3、经洗气后的CCl₄液体通过液体出口306被输送至换热器4内，再CCl₄液体箱3内的液体进口305补充新的CCl₄液体；

步骤4、换热器4对洗气后的CCl₄液体进行换热升温，使洗气后的CCl₄液体的温度达到60-75℃（具体温度根据实际情况来调节），然后将产生的气体送至苯吸收箱6内进行洗气，剩余的CCl₄液体送入CCl₄液体储罐8内，经冷却后CCl₄液体储罐8通过液体进口305送入CCl₄液体箱3内继续使用；

步骤5、苯吸收箱6对换热器4送来的气体在50℃以下进行洗气，洗气后的气体直接送至氯气回收罐5内，洗气后的苯被送至蒸馏器7内进行蒸馏；

步骤6、蒸馏器7对洗气后的苯进行蒸馏，蒸馏温度控制在70-76℃（具体温度根据实际情况来调节），得到蒸馏气体和蒸馏液体，蒸馏气体经冷凝成液体后通过液体进口305送入CCl₄液体箱3内继续使用，蒸馏液体经冷却后送入苯吸收箱6内继续使用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种二氧化钛生产的氯气回收系统，包括气固分离器，其特征在于，气固分离器的粉体输出端连接粉体收集装置，气固分离器的气体输出端连接CCl4液体箱的一个输入端，CCl4液体箱的液体输出端连接脱气回收单元，CCl4液体箱的气体输出端连接尾气处理单元，脱气回收单元用于对CCl₄液体进行脱气处理，脱气回收单元的气体输出端连接氯气回收罐，脱气回收单元的液体输出端连接CCl4液体箱，CCl₄液体箱为液体流动式吸收箱，CCl₄液体箱通过流动的CCl₄液体来对混合气体进行洗气。

2.如权利要求1所述的二氧化钛生产的氯气回收系统，其特征在于，CCl₄液体箱包括箱体，箱体的上部通过密封盖密封，密封盖的顶部设有气体出口，气体出口与连接尾气处理单元，密封盖上，气体出口的两端分别设有液体进口和液体出口，箱体内充满CCl₄液体，箱体的内部固定安装有具有排气孔的排气管道，排气管道浸没于CCl₄液体中，箱体的下部设有气体进口，气固分离器的气体输出端通过气体进口连通排气管道。

3.如权利要求2所述的二氧化钛生产的氯气回收系统，其特征在于，排气孔为单向排气孔，在竖直方向上，排气管道折叠分布于箱体内。

4.如权利要求2所述的二氧化钛生产的氯气回收系统，其特征在于，脱气回收单元包括用于对来料进行升温的换热器，换热器的一个输入端通过管路连接CCl4液体箱的液体出口，换热器的一个输出端连接氯气回收罐，换热器的另一个输出端连接CCl4液体箱的液体进口，换热器的一个输出端通过苯吸收箱连接氯气回收罐。

5.如权利要求4所述的二氧化钛生产的氯气回收系统，其特征在于，苯吸收箱一个输出端连接蒸馏器，蒸馏器的一个输出端连接苯吸收箱的一个输入端，蒸馏器的另一个输出端连接CCl4液体箱的液体进口。

6.如权利要求5所述的二氧化钛生产的氯气回收系统的回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、O₂与TiCl₄在管式高温反应器中混合反应后得到混合气流，混合气流经气固分离器分离后的粉体和混合气体，粉体通过气固分离器的粉体输出端被送至粉体收集装置内，混合气体通过气固分离器的气体输出端被送至CCl₄液体箱内进行洗气，以回收混合气体中的氯气；

步骤2、CCl₄液体箱对混合气体进行洗气，箱内温度不超过50℃，洗气后的混合气体通过CCl₄液体箱的气体出口送至尾气处理单元，经尾气处理单元对洗气后的混合气体进行处理并达到排放标准后，直接对外排放；

步骤3、CCl₄液体箱将洗气后的CCl₄液体通过液体出口送至换热器内，换热器对洗气后的CCl₄液体进行换热升温，使洗气后的CCl₄液体的温度达到60-75℃，然后将产生的气体送至苯吸收箱内进行洗气，剩余的CCl₄液体经冷却后通过液体进口送入CCl₄液体箱内继续使用；

步骤4、苯吸收箱对换热器送来的气体在50℃以下进行洗气，洗气后的气体直接送至氯气回收罐内，洗气后的苯被送至蒸馏器内进行蒸馏；

步骤5、蒸馏器对洗气后的苯进行蒸馏，蒸馏温度控制在70-76℃，得到蒸馏气体和蒸馏液体，蒸馏气体经冷凝成液体后通过液体进口送入CCl₄液体箱内继续使用，蒸馏液体经冷却后送入苯吸收箱内继续使用。