CN115463439B - 一种偏钛酸冷却和钛液浓缩热耦合系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钛白粉生产工艺领域，具体涉及一种偏钛酸冷却和钛液浓缩热耦合系统及方法。该系统包括：偏钛酸冷却系统、钛液浓缩系统和蒸发冷凝器；所述偏钛酸冷却系统通过蒸发冷凝器与钛液浓缩系统相连。本发明通过偏钛酸冷却系统采用闪蒸降温的方式对高温偏钛酸进行降温，并将闪蒸过程中产生的闪蒸汽输送到蒸发冷凝器，与蒸发冷凝器中的钛液进行热交换，钛液升温后再进入钛液浓缩系统进行浓缩，减少了钛液浓缩系统的能源消耗。
Description
技术领域
本发明涉及钛白粉生产工艺领域，尤其是涉及一种偏钛酸冷却和钛液浓缩热耦合系统及方法。
背景技术
钛白粉，是一种重要的无机化工颜料，主要成分为二氧化钛。钛白粉广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品等工业。
钛白粉生产过程中需要对偏钛酸溶液进行降温，大约从100～110℃降低到60～70℃。目前行业内普遍采用的降温方式是石墨换热器用循环水冷却降温，但由于该物料易堵塞且腐蚀性极强，只能采用石墨换热器。石墨换热器存在使用一段时间后往往会出现堵塞、腐蚀甚至破损，造成换热效果降低，维修维护工作量大且费用高。相关技术中也有采用闪蒸罐进行闪蒸冷却操作，相比于使用石墨换热器冷却，节省了工艺和设备成本，但是，采用闪蒸罐进行闪蒸冷却的过程中闪蒸汽的热量没有回收利用，造成热能的浪费。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种偏钛酸冷却和钛液浓缩热耦合系统，该系统能够采用闪蒸降温的方式对偏钛酸进行降温，利用闪蒸过程中产生的闪蒸汽对钛液进行升温，减少了钛液浓缩系统的能源消耗。
本发明为实现第一目的，提供了一种偏钛酸冷却和钛液浓缩热耦合系统，包括：偏钛酸冷却系统、钛液浓缩系统和蒸发冷凝器；所述偏钛酸冷却系统通过蒸发冷凝器与钛液浓缩系统相连；所述蒸发冷凝器利用偏钛酸冷却系统产生的闪蒸汽对钛液浓缩系统中的钛液进行升温和汽化，减少钛液浓缩系统的蒸汽消耗。
优选的，所述偏钛酸冷却系统包括：偏钛酸闪蒸罐、高温偏钛酸罐、低温偏钛酸罐和偏钛酸泵；所述偏钛酸闪蒸罐的进口与偏钛酸泵相连，所述偏钛酸泵与高温偏钛酸罐相连，所述偏钛酸闪蒸罐的底部出口与低温偏钛酸罐相连，所述偏钛酸闪蒸罐的顶部出口与蒸发冷凝器的第一进口相连。
优选的，所述钛液浓缩系统包括:钛液闪蒸罐、钛液增压泵、钛液泵、稀钛液罐和浓钛液罐；所述稀钛液罐与钛液泵相连，所述钛液泵与所述蒸发冷凝器的第二进口相连，所述蒸发冷凝器的第二出口与所述钛液闪蒸罐的进口相连，所述钛液闪蒸罐顶部出口与真空系统相连，所述钛液闪蒸罐底部出口与钛液增压泵相连，所述钛液增压泵与浓钛液罐相连。
优选的，所述偏钛酸冷却系统还包括：汽水分离器；所述汽水分离器的进口与蒸发冷凝器的第一出口相连，所述汽水分离器的底部出口与低温偏钛酸罐相连，所述汽水分离器顶部出口与真空系统相连。
优选的，所述偏钛酸冷却系统还包括：石墨换热器；所述石墨换热器设置在所述偏钛酸闪蒸罐的底部出口与低温偏钛酸罐之间。
优选的，所述钛液浓缩系统还包括：浓缩器；所述浓缩器的进口与钛液增压泵相连，所述浓缩器的出口与浓钛液罐相连，所述浓缩器顶部出口与真空系统相连。
本发明的第二目的在于提供一种偏钛酸冷却和钛液浓缩热耦合方法，该方法采用闪蒸降温的方式对偏钛酸进行降温，利用闪蒸过程中产生的闪蒸汽对钛液进行升温，减少了钛液浓缩系统的能源消耗。
本发明为实现第二目的，提供了一种偏钛酸冷却和钛液浓缩热耦合方法，包括如下步骤：
S1、偏钛酸冷却系统采用闪蒸方式将高温偏钛酸进行冷却降温，产生的闪蒸汽输送到蒸发冷凝器中；
S2、将钛液输送到蒸发冷凝器中，与闪蒸汽发生热交换升温后输送到钛液浓缩系统进行浓缩。
优选的，所述步骤S1包括：偏钛酸泵将高温偏钛酸罐中的高温偏钛酸输送到偏钛酸闪蒸罐中，经闪蒸后得到低温偏钛酸并输送到低温偏钛酸罐中；偏钛酸闪蒸罐产生的闪蒸汽输送到蒸发冷凝器中，蒸发冷凝器中的闪蒸汽经热交换后形成的蒸汽凝结水流入到汽水分离器中分离，分离后的液体后输送到低温偏钛酸罐中或其他指定地方，分离后的不凝性气体进入真空系统中。
优选的，所述步骤S1还包括：经闪蒸后得到的低温偏钛酸经石墨换热器再次冷却降温后输送到低温偏钛酸罐中。
优选的，所述步骤S2包括：钛液泵将稀钛液罐中的钛液输送到蒸发冷凝器与闪蒸汽发生热交换升温和汽化，升温后的钛液进入钛液闪蒸罐进行闪蒸浓缩，浓缩后的钛液经钛液加压泵输送到浓缩器中再次浓缩，再次浓缩后的钛液输送到浓钛液罐中。
优选的，当从偏钛酸闪蒸罐中闪蒸出的闪蒸汽不足以使钛液汽化时，闪蒸汽输送到蒸发冷凝器中对钛液进行加热，经加热后的钛液直接进入浓缩器。
优选的，在偏钛酸闪蒸罐和蒸发冷凝器之间再增加一个蒸发冷凝器，增加的蒸汽冷凝器中通入低温热水，低温热水与偏钛酸闪蒸罐来的闪蒸汽发生热交换，低温热水变为高温热水后进入下一个蒸发冷凝器再去给钛液加热，经换热后高温热水变为低温热水再进入增加的蒸汽冷凝器中，热水循环使用。
优选的，可以调整各个罐体及蒸发冷凝器的安装高度，物料通过自重流动，系统中的偏钛酸泵、钛液泵、钛液增压泵可以部分或全部取消。
优选的，本系统所需足够负压系统，可以依托系统外的真空系统，也可以自建真空系统。
优选的，增设循环水补充冷却系统，钛液来源不足时使用，将备用的石墨换热器系统取消。
优选的，为了提高余热温度，便于更好的使用，偏钛酸冷却系统可以采用二级或多级闪蒸。
有益效果：
本发明通过偏钛酸冷却系统采用闪蒸降温的方式对高温偏钛酸进行降温，并将闪蒸过程中产生的闪蒸汽输送到蒸发冷凝器，与蒸发冷凝器中的钛液进行热交换，钛液升温后再进入钛液浓缩系统进行浓缩，减少了钛液浓缩系统的能源消耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明偏钛酸冷却和钛液浓缩热耦合系统的结构示意图；
附图标记说明：1：偏钛酸闪蒸罐；2：汽水分离器；3：蒸发冷凝器；4：石墨换热器；5：高温偏钛酸罐；6：偏钛酸泵；7：低温偏钛酸罐；8：钛液闪蒸罐；9：钛液高位槽；10：钛液增压泵；11：钛液泵；12：浓缩器；13：调节阀；14：疏水阀；15：稀钛液罐；16：浓钛液罐。
具体实施方式
下面将结合实施例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。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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
如图1所示，本实施例提供了一种偏钛酸冷却和钛液浓缩热耦合系统，包括：偏钛酸冷却系统、钛液浓缩系统和蒸发冷凝器3；偏钛酸冷却系统通过蒸发冷凝器3与钛液浓缩系统相连；蒸发冷凝器3利用偏钛酸冷却系统产生的闪蒸汽对钛液浓缩系统中的钛液进行升温。
具体的，偏钛酸冷却系统包括：偏钛酸闪蒸罐1、高温偏钛酸罐5、低温偏钛酸罐7和偏钛酸泵6；偏钛酸闪蒸罐1的进口与偏钛酸泵6相连，偏钛酸泵6与高温偏钛酸罐5相连，偏钛酸闪蒸罐1的底部出口与低温偏钛酸罐7相连，偏钛酸闪蒸罐1的顶部出口与蒸发冷凝器3的第一进口相连，偏钛酸泵6将高温偏钛酸罐5中的高温偏钛酸输送到偏钛酸闪蒸罐1中，经闪蒸后得到低温偏钛酸并输送到低温偏钛酸罐7中；偏钛酸闪蒸罐1产生的闪蒸汽输送到蒸发冷凝器3中。
在一个具体实施方式中，偏钛酸冷却系统还包括：汽水分离器2；汽水分离器2的进口与蒸发冷凝器3的第一出口相连，汽水分离器2的底部出口与低温偏钛酸罐7相连，汽水分离器2顶部出口与真空系统相连，蒸发冷凝器3中的闪蒸汽经热交换后形成的蒸汽凝结水流入到汽水分离器2中分离，分离后液体后输送到低温偏钛酸罐7中，分离后的气体进入真空系统中。
在一个具体实施方式中，偏钛酸冷却系统还包括：石墨换热器4；石墨换热器4设置在偏钛酸闪蒸罐1的底部出口与低温偏钛酸罐7之间,经闪蒸后得到的低温偏钛酸经石墨换热器4再次冷却降温后输送到低温偏钛酸罐7中。
具体的，钛液浓缩系统包括：钛液闪蒸罐8、钛液增压泵10、钛液泵11、稀钛液罐15和浓钛液罐16；稀钛液罐15与钛液泵11相连，钛液泵11与蒸发冷凝器3的第二进口相连，蒸发冷凝器3的第二出口与钛液闪蒸罐8的进口相连，钛液闪蒸罐8顶部出口与真空系统相连，钛液闪蒸罐8底部出口与钛液增压泵10相连，钛液增压泵10与浓钛液罐16相连，钛液泵11将稀钛液罐15中的钛液输送到蒸发冷凝器3中与闪蒸汽发生热交换升温，升温后的钛液进入钛液闪蒸罐8进行闪蒸浓缩，浓缩后的钛液经钛液加压泵10输送到浓钛液罐16中。
在一个具体实施方式中，钛液浓缩系统还包括：浓缩器12；浓缩器12进口与钛液增压泵10相连，浓缩器12出口与浓钛液罐16相连，浓缩器12顶部出口与真空系统相连，钛液在钛液闪蒸罐8进行闪蒸浓缩后经钛液加压泵10输送到浓缩器12中再次浓缩，再次浓缩后的钛液输送到浓钛液罐16中。
在一个具体实施方式中，钛液浓缩系统还包括：钛液高位槽9；钛液泵11将稀钛液罐15中的钛液输送到钛液高位槽9，钛液高位槽9中的钛液流经蒸发冷凝器3与闪蒸汽发生热交换升温，升温后的钛液进入钛液闪蒸罐8进行闪蒸浓缩，浓缩后的钛液经钛液加压泵10输送到浓缩器12中再次浓缩，再次浓缩后的钛液输送到浓钛液罐16中。
在另一个具体实施方式中，钛液浓缩系统还包括：钛液高位槽9：钛液泵11将稀钛液罐15中的钛液输送到蒸发冷凝器3与闪蒸汽发生热交换升温，升温后的钛液进入钛液闪蒸罐8进行闪蒸浓缩，浓缩后的钛液经钛液加压泵10输送到钛液高位槽9，再由钛液高位槽9进入浓缩器12中再次浓缩，再次浓缩后的钛液输送到浓钛液罐16中。
实施例二
本实施例提供了一种偏钛酸冷却和钛液浓缩热耦合方法，该方法采用实施例一的偏钛酸冷却和钛液浓缩热耦合系统进行如下步骤：
S1、偏钛酸冷却系统采用闪蒸方式将高温偏钛酸进行冷却降温，产生的闪蒸汽输送到蒸发冷凝器3中；
S2、将钛液输送到蒸发冷凝器3中，与闪蒸汽发生热交换升温后输送到钛液浓缩系统进行浓缩。
具体的，步骤S1包括：偏钛酸泵6将高温偏钛酸罐5中的高温偏钛酸输送到偏钛酸闪蒸罐1中，经闪蒸后得到低温偏钛酸并输送到低温偏钛酸罐7中；偏钛酸闪蒸罐1产生的闪蒸汽输送到蒸发冷凝器3中，蒸发冷凝器3中的闪蒸汽经热交换后形成的蒸汽凝结水流入到汽水分离器2中分离，分离后的液体后输送到低温偏钛酸罐7中，分离后的气体进入真空系统中。
在一个具体实施方式中，步骤S1还包括：经闪蒸后得到的低温偏钛酸经石墨换热器4再次冷却降温后输送到低温偏钛酸罐7中。
具体的，步骤S2包括：钛液泵11将稀钛液罐15中的钛液输送到蒸发冷凝器3中与闪蒸汽发生热交换升温，升温后的钛液进入钛液闪蒸罐8进行闪蒸浓缩，浓缩后的钛液经钛液加压泵输送到浓缩器12中再次浓缩，再次浓缩后的钛液输送到浓钛液罐16中。
本发明通过偏钛酸冷却系统采用闪蒸降温的方式对高温偏钛酸进行降温，并将闪蒸过程中产生的闪蒸汽输送到蒸发冷凝器，与蒸发冷凝器中的钛液进行热交换，钛液升温后再进入钛液浓缩系统进行浓缩，减少了钛液浓缩系统的能源消耗。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。
Claims (2)
1.一种偏钛酸冷却和钛液浓缩热耦合系统，其特征在于，包括：偏钛酸冷却系统、钛液浓缩系统和蒸发冷凝器（3）；
所述偏钛酸冷却系统通过蒸发冷凝器（3）与钛液浓缩系统相连；
所述蒸发冷凝器（3）利用偏钛酸冷却系统产生的闪蒸汽对钛液浓缩系统中的钛液进行升温；
所述偏钛酸冷却系统包括：偏钛酸闪蒸罐（1）、高温偏钛酸罐（5）、低温偏钛酸罐（7）和偏钛酸泵（6）；
所述偏钛酸闪蒸罐（1）的进口与偏钛酸泵（6）相连，所述偏钛酸泵（6）与高温偏钛酸罐（5）相连，所述偏钛酸闪蒸罐（1）的底部出口与低温偏钛酸罐（7）相连，所述偏钛酸闪蒸罐（1）的顶部出口与蒸发冷凝器（3）的第一进口相连；
所述钛液浓缩系统包括: 钛液闪蒸罐（8）、钛液增压泵（10）、钛液泵（11）、稀钛液罐（15）和浓钛液罐（16）；
所述稀钛液罐（15）与钛液泵（11）相连，所述钛液泵（11）与所述蒸发冷凝器（3）的第二进口相连，所述蒸发冷凝器（3）的第二出口与所述钛液闪蒸罐（8）的进口相连，所述钛液闪蒸罐（8）顶部出口与真空系统相连，所述钛液闪蒸罐（8）底部出口与钛液增压泵（10）相连，所述钛液增压泵（10）与浓钛液罐（16）相连；
所述偏钛酸冷却系统还包括：汽水分离器（2）；
所述汽水分离器（2）的进口与蒸发冷凝器（3）的第一出口相连，所述汽水分离器（2）的底部出口与低温偏钛酸罐（7）相连，所述汽水分离器（2）顶部出口与真空系统相连；
所述偏钛酸冷却系统还包括：石墨换热器（4）；
所述石墨换热器（4）设置在所述偏钛酸闪蒸罐（1）的底部出口与低温偏钛酸罐（7）之间；
所述钛液浓缩系统还包括：浓缩器（12）；
所述浓缩器（12）的进口与钛液增压泵（10）相连，所述浓缩器（12）的出口与浓钛液罐（16）相连，所述浓缩器（12）顶部出口与真空系统相连。
2.一种基于权利要求1所述的偏钛酸冷却和钛液浓缩热耦合系统进行热耦合的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、偏钛酸冷却系统采用闪蒸方式将高温偏钛酸进行冷却降温，产生的闪蒸汽输送到蒸发冷凝器（3）中，具体操作为：偏钛酸泵（6）将高温偏钛酸罐（5）中的高温偏钛酸输送到偏钛酸闪蒸罐（1）中，经闪蒸后得到低温偏钛酸并输送到低温偏钛酸罐（7）中；偏钛酸闪蒸罐（1）产生的闪蒸汽输送到蒸发冷凝器（3）中，蒸发冷凝器（3）中的闪蒸汽经热交换后形成的蒸汽凝结水流入到汽水分离器（2）中分离，分离后的液体后输送到低温偏钛酸罐（7）中，分离后的气体进入真空系统中；经闪蒸后得到的低温偏钛酸经石墨换热器（4）再次冷却降温后输送到低温偏钛酸罐（7）中；
S2、将钛液输送到蒸发冷凝器（3）中，与闪蒸汽发生热交换升温后输送到钛液浓缩系统进行浓缩，具体操作为：钛液泵（11）将稀钛液罐（15）中的钛液输送到蒸发冷凝器（3）中与闪蒸汽发生热交换升温，升温后的钛液进入钛液闪蒸罐（8）进行闪蒸浓缩，浓缩后的钛液经钛液加压泵输送到浓缩器（12）中再次浓缩，浓缩后的钛液输送到浓钛液罐（16）中。
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