CN115414684A - 一种钛白粉制取氯化阶段精制四氯化钛的蒸馏设备及蒸馏工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钛白粉制取氯化阶段精制四氯化钛的蒸馏设备及蒸馏工艺，包括：底座，所述底座上设置有箱体，所述箱体内安装有蒸馏盒，所述蒸馏盒上设置有翻动组件，所述翻动组件用于将所述蒸馏盒内的钛液盛起并倾倒回所述蒸馏盒中；所述底座上还设置有加压组件，所述加压组件上设置有与所述箱体内壁适配的盖板，所述加压组件可驱使所述盖板升降，且所述加压组件可在所述盖板与所述箱体分离后，带动所述盖板螺纹升降；所述箱体内还对称设置有两组伸缩板件，两组所述伸缩板件同安装在所述盖板上的导风结构适配，所述导风结构用于将两组所述伸缩板件之间的热蒸汽抽送至形成于所述伸缩板件与所述箱体之间的间隙中，以加快蒸馏速度。
Description
技术领域
本发明涉及一种四氯化钛制取领域，具体是一种钛白粉制取氯化阶段精制四氯化钛的蒸馏设备及蒸馏工艺。
背景技术
在制备四氯化钛的过程中，大多采用硫酸法，即通过硫酸与钛白粉反应生成二氧化钛，后通过氯化使二氧化钛生成四氯化钛，在这个过程中，钛白粉的精度关于四氯化钛的产量以及生成速度。
为了制备具有优越颜料性能的钛白粉，要求水解得到的偏钛酸的颗粒细而均匀,这样对水解所用的钛液的浓度有一定的要求,用经过结晶过滤的钛液来制作是不能胜任的，因为钛液浓度低，则水解得到的偏钛酸的颗粒便会变粗。实践证明，只有钛液的TiO2含量在200g/l以上时，才能制造出具有优越颜料性能的钛白。为此，必须先要将钛液进行蒸馏，使其浓度达到涂料钛白生产的要求。
现有的蒸馏设备在使用时，液体经加热后产生蒸汽，并在容器内的蒸汽达到一定的压力值后排出容器，这种方式造成了在蒸馏过程中，蒸汽排出的速度较慢，使得整个蒸馏的过程较长，而整个蒸馏的过程中，始终需要对液体保持加热状态，造成了大量的能源损失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钛白粉制取氯化阶段精制四氯化钛的蒸馏设备及蒸馏工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种钛白粉制取氯化阶段精制四氯化钛的蒸馏设备，包括：
底座，所述底座上设置有箱体，所述箱体内安装有蒸馏盒，所述蒸馏盒上设置有翻动组件，所述翻动组件用于将所述蒸馏盒内的钛液盛起并倾倒回所述蒸馏盒中；
所述底座上还设置有加压组件，所述加压组件上设置有与所述箱体内壁适配的盖板，所述加压组件可驱使所述盖板升降，且所述加压组件可在所述盖板与所述箱体分离后，带动所述盖板螺纹升降；
所述箱体内还对称设置有两组伸缩板件，两组所述伸缩板件同安装在所述盖板上的导风结构适配，所述导风结构用于将两组所述伸缩板件之间的热蒸汽抽送至形成于所述伸缩板件与所述箱体之间的间隙中。
作为本发明进一步的方案：所述翻动组件包括固定在所述底座上的一号气缸，所述一号气缸伸缩端连接有连接件，所述连接件上呈圆周等距安装有多个盛装槽，所述盛装槽与设置在所述蒸馏盒内的齿合结构连接，所述齿合结构可在所述盛装槽上升至预定高度后，使所述盛装槽翻转。
作为本发明再进一步的方案：所述盛装槽转动安装在所述连接件上，所述齿合结构包括与所述盛装槽的转轴同轴固定连接的齿轮，所述齿轮与固定在所述蒸馏盒内的齿条板适配。
作为本发明再进一步的方案：所述加压组件包括固定安装在所述底座上的立轴以及套设在所述立轴上的升降套筒，所述升降套筒与所述盖板连接，且所述升降套筒上开设有连接槽，所述连接槽内滑动安装有套环，所述套环与设置在所述立轴上的二号气缸连接；
所述升降套筒与所述立轴之间设置有导向结构。
作为本发明再进一步的方案：所述导向结构包括固定在所述升降套筒内壁上的凸柱以及开设在所述立轴上的导向槽；
所述导向槽包括竖直槽体以及螺旋槽体，所述竖直槽体与所述立轴的中心轴心平行，所述螺旋槽体沿所述立轴的长度方向呈90°螺旋状。
作为本发明再进一步的方案：所述伸缩板件包括固定于箱体内的扇形板以及滑动设置在所述扇形板内的伸缩板，所述伸缩板上安装有贯穿所述扇形板的突出部，所述突出部与设置在所述扇形板上的立杆滑动连接，所述立杆上套设有弹簧，所述弹簧的一端与所述立杆的端部连接，另一端与所述突出部连接。
作为本发明再进一步的方案：所述导风结构包括固定在所述盖板上的透气环以及叶片，所述叶片的转轴贯穿所述盖板并连接设置在所述盖板上的驱动装置。
一种使用所述设备在制取钛白粉的过程中精制四氯化钛的蒸馏工艺，包括以下步骤：
步骤一：控制加压组件动作，带动盖板上升，并在盖板与箱体发生分离后，使盖板螺旋上升，与箱体错位；
步骤二：将待蒸馏的钛液倾倒至蒸馏盒中，并控制加压组件反向动作，以使盖板对箱体进行封堵；
步骤三：利用蒸馏盒对钛液进行加热；
步骤四：通过控制加压组件动作，改变盖板在箱体内的深度，从而改变箱体内的压强；
步骤五：待钛液沸腾后，控制导风结构以及翻动组件动作，加速蒸馏。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
通过设置的伸缩板件以及导风结构，可对产生的水蒸气进行导向，加快水蒸气的排出速度，同时在水蒸气的作用下，使箱体内的热量散失更慢，避免了箱体内热量被大量带走，使加热盘需要长时间的满负荷运作，且在加压组件以及电动压力调节阀的作用下，使得箱体内的压强可调，进而改变箱体内液体的沸点，使液体更快的沸腾，从而降低加热盘在加热过程中的能源消耗；
通过设置的翻动组件，提高沸腾状态下液体与空气之间的接触面积，使其蒸发速度加块。
附图说明
图1为钛白粉制取氯化阶段精制四氯化钛的蒸馏设备一种实施例的结构示意图。
图2为钛白粉制取氯化阶段精制四氯化钛的蒸馏设备一种实施例中又一角度的结构示意图。
图3为图2中A处的结构放大示意图。
图4为钛白粉制取氯化阶段精制四氯化钛的蒸馏设备一种实施例中加压组件的结构示意图。
图5为钛白粉制取氯化阶段精制四氯化钛的蒸馏设备一种实施例中升降套筒与凸柱的结构示意图。
图6为钛白粉制取氯化阶段精制四氯化钛的蒸馏设备一种实施例中箱体、伸缩板件、加热盘、蒸馏盒以及翻动组件的结构示意图。
图7为钛白粉制取氯化阶段精制四氯化钛的蒸馏设备一种实施例中翻动组件的结构示意图。
图8为钛白粉制取氯化阶段精制四氯化钛的蒸馏设备一种实施例中伸缩板件的结构示意图。
图中：1、底座；2、箱体；3、扇形板；4、伸缩板；5、加热盘；6、蒸馏盒；7、盛装槽；8、连接件；9、齿轮；10、齿条板；11、一号气缸；12、立杆；13、弹簧；14、立轴；15、二号气缸；16、套环；17、升降套筒；18、连接槽；19、凸柱；20、导向槽；21、驱动装置；22、盖板；23、透气环；24、叶片；25、电动压力调节阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
另外，本发明中的元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
请参阅图1~8，本发明实施例中，一种钛白粉制取氯化阶段精制四氯化钛的蒸馏设备，包括：底座1、翻动组件、加压组件、伸缩板件以及导风结构；
所述底座1上设置有箱体2，所述箱体2内安装有蒸馏盒6，所述蒸馏盒6的底部设置有加热盘5，且所述蒸馏盒6上设置有翻动组件，所述翻动组件用于将所述蒸馏盒6内的钛液盛起并倾倒回所述蒸馏盒6中，其中，所述箱体2的底部安装有与之导通的电动压力调节阀25；
所述翻动组件包括固定在所述底座1上的一号气缸11，所述一号气缸11伸缩端连接有连接件8，所述连接件8上呈圆周等距安装有多个盛装槽7，所述盛装槽7与设置在所述蒸馏盒6内的齿合结构连接，所述齿合结构可在所述盛装槽7上升至预定高度后，使所述盛装槽7翻转；
所述盛装槽7转动安装在所述连接件8上，所述齿合结构包括与所述盛装槽7的转轴同轴固定连接的齿轮9，所述齿轮9与固定在所述蒸馏盒6内的齿条板10适配。
在初始状态下，盛装槽7位于蒸馏盒6内的钛液液面以下，且在当加热盘5使蒸馏盒6内的钛液沸腾时，一号气缸11的动作端向上运动，并驱使连接件8向上运动，使得盛装槽7由钛液液面下向上运动，并盛有部分钛液，在此过程中，齿轮9将跟随盛装槽7同步上升，至盛装槽7与齿轮9上升至齿轮9与齿条板10啮合时，齿轮9将带动盛装槽7发生偏转，以使盛装槽7内的钛液回流至蒸馏盒6中，以通过增大钛液与空气件的接触面积，来加速钛液的蒸馏效果。
具体的，在齿轮9与齿条板10分离状态下，盛装槽7的开口向上，即此时盛装槽7的重心位于其转轴的下部，且二者处于同一竖直面。
请参阅图4，所述底座1上还设置有加压组件，所述加压组件上设置有与所述箱体2内壁适配的盖板22，所述加压组件可驱使所述盖板22升降，且所述加压组件可在所述盖板22与所述箱体2分离后，带动所述盖板22螺纹升降；
所述加压组件包括固定安装在所述底座1上的立轴14以及套设在所述立轴14上的升降套筒17，所述升降套筒17与所述盖板22连接，且所述升降套筒17上开设有连接槽18，所述连接槽18内滑动安装有套环16，所述套环16与设置在所述立轴14上的二号气缸15连接；
所述升降套筒17与所述立轴14之间设置有导向结构，所述导向结构包括固定在所述升降套筒17内壁上的凸柱19以及开设在所述立轴14上的导向槽20；
所述导向槽20包括竖直槽体以及螺旋槽体，所述竖直槽体与所述立轴14的中心轴心平行，所述螺旋槽体沿立轴14的长度方向呈90°螺旋状。
初始状态下，凸柱19位于螺旋槽体的上部，此时盖板22与箱体2之间处于错位状态，以使在该状态下，向蒸馏盒6中添加钛液更加方便，而当陶冶添加完成后，控制二号气缸15的动作端回收，此时二号气缸15通过套环16带动升降套筒17向下运动，而套环16与升降套筒17转动连接，且升降套筒17上的凸柱19滑动在螺旋槽体中，此时随着升降套筒17的下降，盖板22将以立轴14的中心轴线做圆周运动，并在凸柱19滑动至螺旋槽体的端部时，盖板22的中心轴线与箱体2的中心轴线共线，后在升降套筒17继续下降的过程中，凸柱19将滑动在竖直槽体中，此时盖板22将保持其中心轴线与箱体2的中心轴线共线并向下运动，同时在盖板22进入到箱体2后，随着盖板22下降的距离越大，箱体2内的压强越大，同时降低钛液在箱体2中的沸点，以在使钛液沸腾时，加热盘5所需要的加热时间更短，所消耗的电力更小。
通过上述设置，一方面使得在朝蒸馏盒6中添加钛液时，更加方便，另一方面通过改变盖板22在箱体2中的深度可改变箱体2内的压强，进而改变钛液在箱体2内的沸点，提高加热速度，降低能源损耗。
进一步的，上述的电动压力调节阀25具有调节导通能力，使箱体2中的压强在预设压力下，其内部的水蒸气可由电动压力调节阀25处逸出，并配合盖板22在箱体2中的深度不同造成的压强不同，使箱体2中的压强达到预设压力后，水蒸气排出。
请参阅图6、图8，所述箱体2内还对称设置有两组伸缩板件，两组所述伸缩板件同安装在所述盖板22上的导风结构适配，所述导风结构用于将两组所述伸缩板件之间的热蒸汽抽送至形成于所述伸缩板件与所述箱体2之间的间隙中；
所述伸缩板件包括固定于箱体2内的扇形板3以及滑动设置在所述扇形板3内的伸缩板4，所述伸缩板4上安装有贯穿所述扇形板3的突出部，所述突出部与设置在所述扇形板3上的立杆12滑动连接，所述立杆12上套设有弹簧13，所述弹簧13的一端与所述立杆12的端部连接，另一端与所述突出部连接；
所述导风结构包括固定在所述盖板22上的透气环23以及叶片24，所述叶片24的转轴贯穿所述盖板22并连接设置在所述盖板22上的驱动装置21。
当蒸馏盒6内的钛液沸腾后，驱动装置21将带动叶片24旋转，并将蒸馏盒6上产生的水蒸气抽向箱体2的上部，并透过透气环23，进入到伸缩板件与箱体2之间的间隙中，加速水蒸气的排出速度，且水蒸气在伸缩板件与箱体2之间的间隙运动时，可被缓慢的降温，同时在水蒸气的作用下，可使伸缩板件内的温度损失更小。
进一步的，当透气环23跟随盖板22下降时，其将与伸缩板4抵接，并驱使伸缩板4朝向扇形板3内部运动，避免了盖板22下降时与伸缩板件发生干涉。
作为本发明的一种实施例，还提出了一种使用所述设备在制取钛白粉的过程中精制四氯化钛的蒸馏工艺，包括以下步骤：
步骤一：控制加压组件动作，带动盖板22上升，并在盖板22与箱体2发生分离后，使盖板22螺旋上升，与箱体2错位；
步骤二：将待蒸馏的钛液倾倒至蒸馏盒6中，并控制加压组件反向动作，以使盖板22对箱体2进行封堵；
步骤三：利用蒸馏盒6对钛液进行加热；
步骤四：通过控制加压组件动作，改变盖板22在箱体2内的深度，从而改变箱体2内的压强；
步骤五：待钛液沸腾后，控制导风结构以及翻动组件动作，加速蒸馏。
综上所述，初始状态下，凸柱19位于螺旋槽体的上部，此时盖板22与箱体2之间处于错位状态，以使在该状态下，向蒸馏盒6中添加钛液更加方便，而当陶冶添加完成后，控制二号气缸15的动作端回收，此时二号气缸15通过套环16带动升降套筒17向下运动，而套环16与升降套筒17转动连接，且升降套筒17上的凸柱19滑动在螺旋槽体中，此时随着升降套筒17的下降，盖板22将以立轴14的中心轴线做圆周运动，并在凸柱19滑动至螺旋槽体的端部时，盖板22的中心轴线与箱体2的中心轴线共线，后在升降套筒17继续下降的过程中，凸柱19将滑动在竖直槽体中，此时盖板22将保持其中心轴线与箱体2的中心轴线共线并向下运动，同时在盖板22进入到箱体2后，随着盖板22下降的距离越大，箱体2内的压强越大，同时降低钛液在箱体2中的沸点，以在使钛液沸腾时，加热盘5所需要的加热时间更短，所消耗的电力更小。
通过上述设置，一方面使得在朝蒸馏盒6中添加钛液时，更加方便，另一方面通过改变盖板22在箱体2中的深度可改变箱体2内的压强，进而改变钛液在箱体2内的沸点，提高加热速度，降低能源损耗。
进一步的，上述的电动压力调节阀25具有调节导通能力，使箱体2中的压强在预设压力下，其内部的水蒸气可由电动压力调节阀25处逸出，并配合盖板22在箱体2中的深度不同造成的压强不同，使箱体2中的压强达到预设压力后，水蒸气排出。
当蒸馏盒6内的钛液沸腾后，驱动装置21将带动叶片24旋转，并将蒸馏盒6上产生的水蒸气抽向箱体2的上部，并透过透气环23，进入到伸缩板件与箱体2之间的间隙中，加速水蒸气的排出速度，且水蒸气在伸缩板件与箱体2之间的间隙运动时，可被缓慢的降温，同时在水蒸气的作用下，可使伸缩板件内的温度损失更小。
进一步的，当透气环23跟随盖板22下降时，其将与伸缩板4抵接，并驱使伸缩板4朝向扇形板3内部运动，避免了盖板22下降时与伸缩板件发生干涉。
在初始状态下，盛装槽7位于蒸馏盒6内的钛液液面以下，且在当加热盘5使蒸馏盒6内的钛液沸腾时，一号气缸11的动作端向上运动，并驱使连接件8向上运动，使得盛装槽7由钛液液面下向上运动，并盛有部分钛液，在此过程中，齿轮9将跟随盛装槽7同步上升，至盛装槽7与齿轮9上升至齿轮9与齿条板10啮合时，齿轮9将带动盛装槽7发生偏转，以使盛装槽7内的钛液回流至蒸馏盒6中，以通过增大钛液与空气件的接触面积，来加速钛液的蒸馏效果。
具体的，在齿轮9与齿条板10分离状态下，盛装槽7的开口向上，即此时盛装槽7的重心位于其转轴的下部，且二者处于同一竖直面。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.一种钛白粉制取氯化阶段精制四氯化钛的蒸馏设备，其特征在于，包括：
底座（1），所述底座（1）上设置有箱体（2），所述箱体（2）内安装有蒸馏盒（6），所述蒸馏盒（6）上设置有翻动组件，所述翻动组件用于将所述蒸馏盒（6）内的钛液盛起并倾倒回所述蒸馏盒（6）中；
所述底座（1）上还设置有加压组件，所述加压组件上设置有与所述箱体（2）内壁适配的盖板（22），所述加压组件可驱使所述盖板（22）升降，且所述加压组件可在所述盖板（22）与所述箱体（2）分离后，带动所述盖板（22）螺纹升降；
所述箱体（2）内还对称设置有两组伸缩板件，两组所述伸缩板件同安装在所述盖板（22）上的导风结构适配，所述导风结构用于将两组所述伸缩板件之间的热蒸汽抽送至形成于所述伸缩板件与所述箱体（2）之间的间隙中。
2.根据权利要求1所述的一种钛白粉制取氯化阶段精制四氯化钛的蒸馏设备，其特征在于，所述翻动组件包括固定在所述底座（1）上的一号气缸（11），所述一号气缸（11）伸缩端连接有连接件（8），所述连接件（8）上呈圆周等距安装有多个盛装槽（7），所述盛装槽（7）与设置在所述蒸馏盒（6）内的齿合结构连接，所述齿合结构可在所述盛装槽（7）上升至预定高度后，使所述盛装槽（7）翻转。
3.根据权利要求2所述的一种钛白粉制取氯化阶段精制四氯化钛的蒸馏设备，其特征在于，所述盛装槽（7）转动安装在所述连接件（8）上，所述齿合结构包括与所述盛装槽（7）的转轴同轴固定连接的齿轮（9），所述齿轮（9）与固定在所述蒸馏盒（6）内的齿条板（10）适配。
4.根据权利要求1所述的一种钛白粉制取氯化阶段精制四氯化钛的蒸馏设备，其特征在于，所述加压组件包括固定安装在所述底座（1）上的立轴（14）以及套设在所述立轴（14）上的升降套筒（17），所述升降套筒（17）与所述盖板（22）连接，且所述升降套筒（17）上开设有连接槽（18），所述连接槽（18）内滑动安装有套环（16），所述套环（16）与设置在所述立轴（14）上的二号气缸（15）连接；
所述升降套筒（17）与所述立轴（14）之间设置有导向结构。
5.根据权利要求4所述的一种钛白粉制取氯化阶段精制四氯化钛的蒸馏设备，其特征在于，所述导向结构包括固定在所述升降套筒（17）内壁上的凸柱（19）以及开设在所述立轴（14）上的导向槽（20）；
所述导向槽（20）包括竖直槽体以及螺旋槽体，所述竖直槽体与所述立轴（14）的中心轴心平行，所述螺旋槽体沿所述立轴（14）的长度方向呈90°螺旋状。
6.根据权利要求1所述的一种钛白粉制取氯化阶段精制四氯化钛的蒸馏设备，其特征在于，所述伸缩板件包括固定于箱体（2）内的扇形板（3）以及滑动设置在所述扇形板（3）内的伸缩板（4），所述伸缩板（4）上安装有贯穿所述扇形板（3）的突出部，所述突出部与设置在所述扇形板（3）上的立杆（12）滑动连接，所述立杆（12）上套设有弹簧（13），所述弹簧（13）的一端与所述立杆（12）的端部连接，另一端与所述突出部连接。
7.根据权利要求1所述的一种钛白粉制取氯化阶段精制四氯化钛的蒸馏设备，其特征在于，所述导风结构包括固定在所述盖板（22）上的透气环（23）以及叶片（24），所述叶片（24）的转轴贯穿所述盖板（22）并连接设置在所述盖板（22）上的驱动装置（21）。
8.一种使用如权利要求1所述的设备在制取钛白粉的过程中精制四氯化钛的蒸馏工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：控制加压组件动作，带动盖板（22）上升，并在盖板（22）与箱体（2）发生分离后，使盖板（22）螺旋上升，与箱体（2）错位；
步骤二：将待蒸馏的钛液倾倒至蒸馏盒（6）中，并控制加压组件反向动作，以使盖板（22）对箱体（2）进行封堵；
步骤三：利用蒸馏盒（6）对钛液进行加热；
步骤四：通过控制加压组件动作，改变盖板（22）在箱体（2）内的深度，从而改变箱体（2）内的压强；
步骤五：待钛液沸腾后，控制导风结构以及翻动组件动作，加速蒸馏。
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- 2022-09-14 CN CN202211117942.9A patent/CN115414684A/zh active Pending
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