CN115231613B - 一种硫酸法钛白偏钛酸绝热蒸发降温工艺方法 - Google Patents
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Abstract
一种硫酸法钛白偏钛酸绝热蒸发降温工艺方法，利用闪蒸的形式给钛白粉生产工艺中的水解后水合二氧化钛降温，包括如下步骤：步骤一，水解罐中水解后的物料泵送至闪蒸器，通过闪蒸器对水解后的悬浊液进行降压绝热蒸发，闪蒸后的物料由闪蒸器底部输入液封储槽，随后泵入下工序使用；步骤二，步骤一中蒸发出的水蒸汽经过气液分离装置的分离后进入冷凝器或水喷射泵冷凝后排出。该工艺利用闪蒸的形式给钛白粉生产工艺中的水解后水合二氧化钛降温，结合闪蒸器的结构，可以避免传统降温装置的容易结垢、堵塞的缺点，还可以有效利用物料的热量。
Description
技术领域
本发明涉及硫酸法钛白粉生产工艺领域，具体涉及一种硫酸法钛白粉水解后物料降温工艺。
背景技术
硫酸法是目前国内生产颜料级TiO2的主要工艺，生产过程主要包括酸解、结晶、过滤、浓缩、水解、水洗、盐处理、煅烧、初粉碎、包膜、干燥、后粉碎等工序，水解工序是将硫酸钛溶液在一定工艺下进行水解反应，最终反应所得物主要是温度为110℃的25％-30％的硫酸以及含量180g/L左右的水合二氧化钛又称偏钛酸(H2TiO3)，同时还存在近饱和的硅钙离子。因为后续工序一般采用隔膜压滤机或高位摩尔机组进行固液分离过滤并水洗固体水合二氧化钛，该类过滤水洗设备温度耐受一般为70℃，高于此温度设备容易变形老化。故而对水解后所得物料需进行冷却至70℃以下方可进入后工序。后续水洗工序所分离出的25％左右的废硫酸一般大部分通过废酸的蒸发浓缩提浓至50％的浓度后回用至酸解。本文申请专利或发明的技术主要针对水解后物料降温这一工艺过程。
对水解后的高温水合二氧化钛悬浊液冷却这一工艺过程，国内工艺一般采用循环冷却水作冷媒，使用块孔式石墨换热器对水解后的高温物料进行间壁传热冷却，冷却后放入储槽以备后工序取用。冷却水通过冷却塔降温后循环使用。
水解后悬浊液含有大量硅钙离子，同时具有较高的固含量，因为这些物料特性，现有工艺所使用的的块孔式石墨换热器存在着容易结垢，堵塞的弊端，检修费时费力，降温效果不好还会损害后续设备。同时，该部分物料由110℃降低至60℃的热量未加以利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硫酸法钛白偏钛酸绝热蒸发降温工艺方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本技术方案如下：
一种硫酸法钛白偏钛酸绝热蒸发降温工艺方法，利用闪蒸的形式给钛白粉生产工艺中的水解后水合二氧化钛降温，包括如下步骤：
步骤一，水解罐中水解后的物料泵送至闪蒸器，通过闪蒸器对水解后的悬浊液进行降压绝热蒸发，闪蒸后的物料由闪蒸器底部输入液封储槽，随后泵入下工序使用；
步骤二，步骤一中蒸发出的水蒸汽经过气液分离装置的分离后进入冷凝器或水喷射泵冷凝后排出；
其中，所述水解罐连通所述闪蒸器，所述闪蒸器上部连通所述气液分离装置，所述闪蒸器下部连通所述液封储罐，所述气液分离装置连通所述冷凝器，所述冷凝器连通真空系统。
进一步地，所述闪蒸器内压力为0.01-0.02Mpa。
进一步地，所述气液分离装置中的物料由所述气液分离装置底部进入所述液封储槽。
进一步地，所述闪蒸器附带三个闪蒸管，所述闪蒸器主体为上椭圆封头带旋流器及蒸汽出口，所述闪蒸器中部为圆柱体，所述圆柱体上开三个高度不同的闪蒸管切线进口，所述闪蒸管通过90°弯头连接所述切线进口，所述闪蒸器底部为椎底带出料法兰口。
进一步地，所述闪蒸器通过闪蒸器底部带液封的出料管连通所述液封储罐。
进一步地，所述真空系统采用水环真空泵。
进一步地，所述气液分离装置采用旋风分离器。
进一步地，所述冷凝器连通冷却塔。
本发明的有益效果如下：
1.本工艺方法采用闪蒸形式对水解后的悬浊液进行降压绝热蒸发来替代间壁换热实现降温的工艺目的，水解后物料泵送至闪蒸器内，闪蒸器内压力一般视降温需求设置为 0.01-0.02Mpa，该压力通过水环真空泵或其他真空装置获得，物料进入闪蒸器内，由于压力的降低，变为过热溶液，瞬间沸腾蒸发，所蒸发出的水蒸汽经过气液分离装置的分离后进入冷凝器或水喷射泵冷凝后排出。闪蒸后的物料由闪蒸器底部带液封并具有一定高度的出料管输入液封储槽，随后泵入下工序使用。这样，可以通过闪蒸器利用悬浊液的高温使其进一步蒸发，在降温的同时，得到浓度更高的物料。
2.同时，由于采用闪蒸器的结构，在物料进入闪蒸管后立即过热蒸发出大量蒸汽，在管内形成高速蒸汽流夹带物料通过90°弯头后切线进入闪蒸器罐体，在罐体内形成旋转气流，冲刷防止结壁，同时增大蒸发面积；旋转气流方向与闪蒸器内顶部旋流叶片为同旋向，最大程度利用离心力进行气液分离防止酸滴进入后续的冷凝真空系统。这样，可以避免传统冷却工艺带来的容易结垢，堵塞的弊端。
附图说明
图1为现有技术的水解降温流程图；
图2为本发明的降温工艺流程图；
图3为本发明的闪蒸器结构图；
图4为本发明的闪蒸器俯视图；
图5为本发明水解降温系统流程图。
图中各个标号意义为：
1、水解罐；2、闪蒸器；3、气液分离装置；4、冷凝器；5、液封储罐；6、真空系统； 7、冷却塔；21、闪蒸管；22、上椭圆封头；23、旋流器；24、蒸汽出口；25、闪蒸管切线进口；26、90°弯头；27、出料法兰口。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
一种硫酸法钛白偏钛酸绝热蒸发降温工艺方法，其特征在于，利用闪蒸的形式给钛白粉生产工艺中的水解后水合二氧化钛降温，包括如下步骤：
步骤一，水解罐1中水解后的物料泵送至闪蒸器2，通过所述闪蒸器2对水解后的悬浊液进行降压绝热蒸发，闪蒸后的物料由所述闪蒸器2底部输入液封储罐5，随后泵入下工序使用；
步骤二，步骤一中蒸发出的水蒸汽经过气液分离装置3的分离后进入冷凝器4或水喷射泵冷凝后排出；
其中，所述水解罐1连通所述闪蒸器2，所述闪蒸器2上部连通所述气液分离装置3，所述闪蒸器2下部连通所述液封储罐5，所述气液分离装置3连通所述冷凝器4，所述冷凝器4连通真空系统6。
进一步地，所述闪蒸器内压力为0.01-0.02Mpa。
进一步地，所述气液分离装置中的物料由所述气液分离装置底部进入所述液封储槽。
进一步地，所述闪蒸器2附带三个闪蒸管21，所述闪蒸器2主体为上椭圆封头22带旋流器23及蒸汽出口24，所述闪蒸器2中部为圆柱体，所述圆柱体上开三个高度不同的闪蒸管切线进口25，所述闪蒸管21通过90°弯头26连接所述切线进口25，所述闪蒸器底部为椎底带出料法兰口27。
进一步地，所述闪蒸器2通过闪蒸器底部带液封的出料管连通所述液封储罐5。
进一步地，所述真空系统6采用水环真空泵。
进一步地，所述气液分离装置3采用旋风分离器。
进一步地，所述冷凝器4连通冷却塔7。
本工艺方法采用闪蒸形式对水解后的悬浊液进行降压绝热蒸发来替代间壁换热实现降温的工艺目的，水解后物料泵送至闪蒸器内，闪蒸器内压力一般视降温需求设置为0.01-0.02Mpa，该压力通过水环真空泵或其他真空装置获得，物料进入闪蒸器内，由于压力的降低，变为过热溶液，瞬间沸腾蒸发，所蒸发出的水蒸汽经过气液分离装置的分离后进入冷凝器或水喷射泵冷凝后排出。闪蒸后的物料由闪蒸器底部大气腿输入液封储槽，随后泵入下工序使用。
闪蒸器为防腐材质，附带三个闪蒸立管。主体为上椭圆封头带旋流器及蒸汽出口，中部为圆柱体，上开三个高度不同的闪蒸管切线进口，底部为椎底带出料法兰口。
特殊设计点在于三个闪蒸管及进料口，闪蒸管是依据蒸发出的水蒸气体积确定管径，在物料进入闪蒸管后立即闪蒸出大量蒸汽，在管内形成高速蒸汽流夹带物料通过90°弯头后切线进入闪蒸器罐体，在罐体内形成旋转气流，冲刷防止结壁，同时增大蒸发面积。旋转气流方向与闪蒸器内顶部旋流叶片为同旋向，最大程度利用离心力进行气液分离防止酸滴进入后续的冷凝真空系统。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
最后应说明的是，本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。
Claims (8)
1.一种硫酸法钛白偏钛酸绝热蒸发降温工艺方法，其特征在于，利用闪蒸的形式给钛白粉生产工艺中的水解后水合二氧化钛降温，包括如下步骤：
步骤一，水解罐(1)中水解后的物料泵送至闪蒸器(2)，通过所述闪蒸器(2)对水解后的悬浊液进行降压绝热蒸发，闪蒸后的物料由所述闪蒸器(2)底部输入液封储罐(5)，随后泵入下工序使用；
步骤二，步骤一中蒸发出的水蒸气经过气液分离装置(3)的分离后进入冷凝器(4)或水喷射泵冷凝后排出；
其中，所述水解罐(1)连通所述闪蒸器(2)，所述闪蒸器(2)上部连通所述气液分离装置(3)，所述闪蒸器(2)下部连通所述液封储罐(5)，所述气液分离装置(3)连通所述冷凝器(4)，所述冷凝器(4)连通真空系统(6)；
所述闪蒸器(2)附带三个闪蒸管(21)，所述闪蒸器(2)主体为上椭圆封头(22)带旋流器(23)及蒸汽出口(24)，所述闪蒸器(2)中部为圆柱体，所述圆柱体上开三个高度不同的闪蒸管切线进口(25)，所述闪蒸管(21)通过90°弯头(26)连接所述切线进口(25)，所述闪蒸器底部为椎底带出料法兰口(27)；闪蒸管依据蒸发出的水蒸气体积确定管径，在物料进入闪蒸管后立即闪蒸出大量蒸汽，在管内形成高速蒸汽流夹带物料通过90°弯头后切线进入闪蒸器罐体，在罐体内形成旋转气流，冲刷防止结壁，同时增大蒸发面积；旋转气流方向与闪蒸器内顶部旋流叶片为同旋向，最大程度利用离心力进行气液分离防止酸滴进入后续的真空系统。
2.如权利要求1所述的硫酸法钛白偏钛酸绝热蒸发降温工艺方法，其特征在于，所述闪蒸器内压力为0.01-0.02Mpa。
3.如权利要求1所述的硫酸法钛白偏钛酸绝热蒸发降温工艺方法，其特征在于，所述气液分离装置中的物料由所述气液分离装置底部进入所述液封储槽。
4.如权利要求1或3任一所述的硫酸法钛白偏钛酸绝热蒸发降温工艺方法，其特征在于，所述闪蒸器(2)采用防腐材质。
5.如权利要求1所述的硫酸法钛白偏钛酸绝热蒸发降温工艺方法，其特征在于，所述闪蒸器(2)通过闪蒸器底部带液封的出料管连通所述液封储罐(5)。
6.如权利要求1所述的硫酸法钛白偏钛酸绝热蒸发降温工艺方法，其特征在于，所述真空系统(6)采用水环真空泵。
7.如权利要求1所述的硫酸法钛白偏钛酸绝热蒸发降温工艺方法，其特征在于，所述气液分离装置(3)采用旋风分离器。
8.如权利要求1所述的硫酸法钛白偏钛酸绝热蒸发降温工艺方法，其特征在于，所述冷凝器(4)连通冷却塔(7)。
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