CN115738468A

CN115738468A - 钛白粉氯化法副产盐酸颗粒物净化方法和装置

Info

Publication number: CN115738468A
Application number: CN202211428528.XA
Authority: CN
Inventors: 罗会清; 李博瀚; 孟新乐; 白志山; 田胡东; 胡思祥
Original assignee: Sichuan University of Science and Engineering
Current assignee: Sichuan University of Science and Engineering
Priority date: 2022-11-15
Filing date: 2022-11-15
Publication date: 2023-03-07

Abstract

本发明公开了一种钛白粉氯化法副产盐酸净化方法和装置，属于固液分离技术领域，本净化方法包括：通过旋流器对副产盐酸进行一级分离降低颗粒物浓度；通过沸腾床过滤器对一级分离后的液体产物进行过滤，本方法将经旋流分离降浓后的盐酸通入到沸腾床过滤器中，通过过滤器中的过滤材料拦截颗粒杂质；沸腾床过滤器通过内部堆积的颗粒状过滤材料进行过滤，过滤材料通过气、液同时反冲洗形成沸腾床并经三相旋流分离器分离后实现再生。本发明的方法和装置，盐酸净化效果好、效率高，连续运行周期长，维护方便、成本低。

Description

钛白粉氯化法副产盐酸颗粒物净化方法和装置

技术领域

本发明涉及液固分离技术领域，尤其涉及钛白粉氯化法生产工艺中副产盐酸的净化工艺，具体为钛白粉氯化法副产盐酸颗粒物净化方法和装置。

背景技术

钛白粉是一种重要的无机化工颜料，也是世界公认的性能最为优越的白色颜料，它在涂料、化纤、造纸、油墨、陶瓷、塑料橡胶等工业领域均有重要用途。钛白粉的生产技术主要有硫酸法和氯化法工艺。

在氯化法工艺生产中，氯化炉产生的粗四氯化钛经过三级冷凝液化后，剩余的尾气还需要采用湿法进行处理，而该尾气中含有大量的HCl、TiCl₄、N₂、CO等，一般采用先喷淋水洗后碱洗的处理工艺，水洗过程中吸收大部分的HCl、TiCl₄气体等，从而副产浓度为20％～31％的盐酸，通常而言，每生产1t钛白粉会产生约0.4t～0.5t副产盐酸。而由于尾气当中所含成分复杂，造成副产盐酸中杂质含量很高，主要有硅酸、原硅酸、TiO₂以及粉尘等，甚至还含有少量的重金属离子，这一系列复杂的杂质成分以絮状物形式混于副产盐酸中，造成盐酸呈现浑浊的乳白色状。并且这些絮状物具有含量高、粘度大等性质，难以通过传统的膜过滤等传统手段进行净化处理。也正是由于这些颗粒状的杂质影响了下游企业对副产盐酸的使用，造成副产盐酸难以外售。为此，现行的办法是通过中和的方式由生产企业自行消化，但是中和处理仍会产生大量的废液，无法利用，并且仍然存在环境安全风险，并且大量使用NaOH等也会带来较高的成本，这些因素更是限制了钛白粉氯化法工艺在国内的发展。

比如中国发明专利(CN202210443683.2)公开的钛白粉氯化法副产盐酸及氯化收尘渣联合处理方法，其主要利用树脂对副产盐酸进行吸附从而去除其中的胶体，再将净化后的盐酸稀释至浓度2％～4％，进一步地将稀盐酸与氯化收沉渣进行混合化浆，通过固液分离方法将脱出的渣浆滤渣作为高钛渣冶炼的钛原料进行使用。虽然该发明专利所述的方法能将副产盐酸与氯化收沉渣进行联合处理，一方面回用消耗了部分副产盐酸，减少废酸的外排，另一方面也可解决氯化收沉渣浆化过程中水解产生胶体所带来的过滤难题；但是该专利所述的方法无法从根本上解决大量副产盐酸的外输处理问题，过剩副产盐酸的颗粒杂质污染问题仍然存在，且还会造成吸附树脂的处理问题。因而，该方法不能适用于副产盐酸净化外售这一资源化、效益化问题。

又比如中国发明专利CN202010976381.2公开的钛白粉氯化法生产过程中的废盐酸和废盐水的处理系统及其方法，该专利先采用膜分离技术是对废盐酸进行物理净化处理，以脱出其中的重金属杂质，得到洁净的盐酸。洁净的盐酸再与经过催化还原并去除了高浓度次氯酸钠的废盐水进行混合，从而去除其中的Na₂CO₃和NaOH等碱性物质以得到中性盐水，并进一步将中性盐水采用膜分离技术进行深度处理得到清洁的回用水。但是，该方法所述的膜分离技术在面对具有较高粘度的副产盐酸胶体颗粒杂质时将面临膜污染快、成本高等问题，难以大量应用。

因此，为更好地满足工业生产，本领域迫切需要开发一种分离效率高、处理效果好，能够充分实现钛白粉氯化法副产盐酸资源化利用的分离装置。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种钛白粉氯化法副产盐酸颗粒物净化方法和装置，充分净化盐酸以实现外售、回用的资源化利用目的，对促进国内钛白粉氯化法工艺发展以及生态环境保护方面均有益处。

本发明是通过以下技术方法实现的：

本发明提供了一种钛白粉氯化法副产盐酸中颗粒物净化分离的方法，包括以下步骤：

S1)通过旋流器对副产盐酸进行一级分离降低颗粒物浓度；

S2)通过沸腾床过滤器对一级分离后的液体产物进行过滤：将经旋流器降浓后的盐酸通入到沸腾床过滤器中，通过过滤器中的过滤材料拦截杂质，使盐酸得到深度净化，具体净化产物的固含量可以根据需要控制，比如将含固浓度降低到10mg/L以下。所述沸腾床过滤器通过内部堆积的颗粒状过滤材料(颗粒滤料)进行过滤，颗粒滤料通过气、液同时反冲洗形成沸腾床并经三相旋流分离器分离后实现再生。

本发明采用两级分离，其中，一级分离主要用于降低二级分离的杂质负荷，这有利于增加二级分离的再生间隔时间，增加过滤时间，二级分离采用床层式过滤器，能够达到较高的过滤精度，实现精过滤。同时，针对副产盐酸中杂质粘度高，易粘附堵塞过滤设备的问题，本发明的一级分离采用旋流器分离，整个流体的流动通道连为一体，面积大、堵塞风险小；二级分离采用沸腾床过滤器，再生过程中过滤材料处于沸腾状态、相互碰撞摩擦，这有利于其表面的高粘度杂质的脱落，同时，三相旋流分离器中的旋流作用使颗粒状的过滤材料在流动中公转和高度自转，从而在流体的剪切下清除过滤材料表面的高粘度杂质，实现高质量再生。

本发明一级分离、二级分离之间的分离负荷呈负相关，其中一级分离中原料的固含量决定了整体的分离负荷，二级分离中原料的进料决定了其再生频率，因此，有必要降低一、二级的原料固含量，对此，本发明提出了一种较优的具体实施方式，一级旋流器的进料为颗粒物质量含量小于4％的副产盐酸，这主要是发明人发现更高杂质浓度(4％及以上)的盐酸通常能够自沉降除去，因此可以充分利用副产盐酸颗粒自身的沉降特性降低进料中的颗粒物含量，当然，并不意味着本发明不能处理更高固含量的复产盐酸。此外，本发明还提出了一种具体实施方式，二级分离的原料中杂质尺寸不大于5μm、固含量低于400mg/L，当然，这并不意味着杂质尺寸大于5μm、固含量高于400mg/L就不能处理。

此外，本发明还提供了一种上述沸腾床过滤器的再生工艺，包括如下操作：

将反冲洗气体和反冲洗液体(如净化盐酸)从沸腾床过滤器底部引入并与颗粒状过滤材料进行混合形成沸腾床，同时将沸腾床过滤器内流体引入三相旋流分离器进行三相分离，利用三相旋流分离器内部旋流场强化过滤材料表面附着杂质(污染物)的脱落，三相旋流分离器分离的过滤材料进入沸腾床过滤器中；三相旋流分离器分离出的液相(包含盐酸和过滤材料表面脱落的污染物)送入反冲洗液缓冲罐静置沉降；三相旋流分离器分离出的气体则送入纤维聚结脱液罐；所述纤维聚结脱液罐用于脱出气体中所夹带的盐酸液滴，并将其排入反冲洗液缓冲罐；所述反冲洗液缓冲罐的作用在于使得反冲洗滤料后的含高浓度污染物的盐酸经过一定时间的自由沉降后，浓缩液排出去进一步浓缩，上层清液(比如固含量低于4％)则返回沸腾床过滤器进行再次过滤，以充分回收得到净化盐酸。

本发明还提供了一种钛白粉氯化法副产盐酸颗粒物净化装置，所述净化装置包括旋流器组分离罐、沸腾床过滤器、纤维聚结脱液罐、净化盐酸缓冲罐和反冲洗液缓冲罐。

所述旋流器组分离罐包括第一外壳、第一分隔板、液体分布歧管和旋流器组；所述第一外壳包括位于侧面的物料入口管、顶部的净化液出口管和底部的浓缩液出口管；第一分隔板位于第一外壳内并将第一外壳内部分为上、下两个腔体；所述旋流器组位于第一外壳内，且由至少两根旋流器并联组成，每根旋流器的溢流管向上穿过隔板并与其密封连接；所述物料入口管经液体分布歧管与各个旋流器的进料管连通；所述液体分布歧管为圆弧状，所述旋流器的进料管与液体分布歧管环形相切，且液体分布歧管的一个末端与物料入口管连接、另一个末端与一个旋流器切向连接。所述液体分布歧管用于使各旋流器流量均匀分布，各旋流器流量波动量不超过均值的1％。

所述沸腾床过滤器由第二外壳、位于第二外壳内并将第二外壳分为上下两部分的第二分隔板、位于第二外壳内并堆积在第二隔板上的过滤材料、位于第二外壳内过滤材料上方的三相旋流分离器；所述第二隔板上设有液体分布器；第二外壳底部设有第一接口，第一接口经设有阀门的管线与净化盐酸缓冲罐连通，用于过滤时外送净化后的盐酸；第一接口经设有阀门的管线与反冲洗气体、反冲洗液体(如干净的盐酸)连通，用于反冲洗时向沸腾床过滤器中送入反冲洗介质；

所述三相旋流分离器用于实现固体过滤材料、液体反冲洗液、反冲洗气体的一体式分离。所述三相旋流分离器包括三相旋流器主体、切线进料口、底流口和溢流接管；切线进料口位于三相旋流器主体侧壁，作为再生时的三相旋流分离器的进料口；溢流接管的顶部经设有阀门的管线与第一外壳顶部的净化液出口管连通，用于正常过滤时接收一级分离来的液体物料；溢流接管的顶部经设有阀门的管线与纤维聚结脱液罐连通，用于反冲洗时将分离出的气体送入纤维聚结脱液罐脱液；所述溢流接管上部侧壁经设有阀门的管线与反冲洗液缓冲罐连通，用于将分离出的携带杂质的液体送入反冲洗液缓冲罐；底流口位于三相旋流器下部，用于正常过滤时盐酸通过以及再生时分离出的固体过滤材料通过，底流口在滤料再生流程中排出的净化滤料回落到第二分隔板上将重新堆积形成过滤床层。

所述纤维聚结脱液罐的液相送入反冲洗液缓冲罐中，反冲洗液缓冲罐的上部清液送入所述沸腾床过滤器作为原料、下部浓缩液送入下游装置。

作为本发明的一种具体实施方式，所述溢流接管的管径与底流口接管的管径之比为1.8:1～3:1。

作为本发明的一种具体实施方式，所述底流口窜出口处设置有止逆锥，所述止逆锥既可防止滤料再生时的物料由旋流器底流口窜入也可对沸腾床过滤器过滤流程中的进料进行均布以避免直接冲击滤料床层。

所述第二隔板上的液体分布器可以为泡帽，但泡帽的孔径要小于颗粒状过滤材料的粒度，在一个具体的实施方式中，所述泡帽的孔径通常选用0.4mm～4mm，具体根据过滤媒介粒度确定，所述泡帽在反冲洗流程中用于使反冲洗流体均匀分布，所述分隔板与过滤器下端切线的距离>100mm。

作为本发明的一种具体实施凡是，所述沸腾床过滤器的过滤床层采用0.4mm～4mm粒度的颗粒状过滤材料。进一步的，所述床层的厚度为400mm～1400mm。

作为本发明的一种具体实施方式，所述纤维聚结脱液罐包括第三外壳、位于第三外壳上部纤维床层；所述第三外壳包括置于顶部的净化气体出口、置于侧壁的含液气体入口、置于底部的脱出液出口；所述纤维床层采用金属丝和改性的亲液聚合物纤维混合编制而成；所述金属丝和改性聚合物纤维的混合比例为0.8:10～1:10；所述金属丝采用纯钛丝；所述纯钛丝的直径150μm～220μm；

作为一种优选的实施方式，所述亲液聚合物纤维直径采用20μm～35μm。

作为一种较优的实施方式，所述改性聚合物纤维的液滴表面接触角为<30°；所述纤维在多根成束后与单根钛丝进一步组合成混合纤维束，所述混合纤维束按X型或者Ω型不规则方式编制成纤维网，再进一步通过卷制或者层叠的方式制成纤维床层；所述纤维床层的厚度为300mm～500mm，其空隙率为25％～45％。

本发明的至少一个具体实施方式具有如下有益效果：

1)本发明解决了钛白粉氯化法副产盐酸中高粘度杂质过滤难的问题，本发明的一级分离采用旋流器分离，整个流体的流动通道连为一体，面积大、堵塞风险小；二级分离采用沸腾床过滤器，再生过程中颗粒滤料处于沸腾状态、相互碰撞摩擦，这有利于其表面的高粘度杂质的脱落，同时，三相旋流分离器中的旋流作用具有使颗粒物在流程中公转和高度自转的作用，从而在流体的剪切下清除颗粒滤料表面的高粘度杂质，实现高质量再生，从而很好地解决了高粘度杂质分离难的问题。

2)本发明将副产盐酸经过一级旋流分离罐、二级沸腾床过滤器分级处理，既利用了旋流器高浓度粗分离的作用，又利用了沸腾床过滤器低浓度精分离的作用，弥补了旋流器分离精度的限制以及沸腾床过滤器不能处理高含固液体的缺陷，从而使得沸腾床过滤器能够具有更长的运行周期。

3)本发明再生所用气体经纤维聚结脱液罐除液后排出，避免夹带的酸液对气体收集设备造成腐蚀破坏。

4)本发明的有益效果还在于，通过物理分离方法，不添加药剂，将含杂质颗粒的副产盐酸经过系统装置处理后，能够实现副产盐酸的资源化利用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本发明钛白粉氯化法副产盐酸颗粒物净化装置的系统流程示意图；

图2是本发明旋流器组分离罐的结构示意图；

图3是本发明液体分布歧管结构及其与旋流器的连接结构示意图；

图4是本发明沸腾床过滤器的结构示意图；

图中：1-1旋流器组分离罐，1-2沸腾床过滤器，1-3反冲洗液缓冲罐，1-4纤维聚结脱液罐，1-5净化盐酸缓冲罐；

2-1第一外壳，2-2物料入口管，2-3净化液出口管，2-4第一分隔板，2-5液体分布歧管，2-6旋流器，2-7浓缩固相出口管；

4-1第二壳体，4-2切线进料口，4-3盐酸物料入口，4-4反冲洗气体出口，4-5反冲洗液体出口，4-6三相旋流器本体，4-7底流口，4-8止逆锥，4-9第二分隔板，4-10第一接口，4-11泡帽，4-12过滤材料。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明。

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式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方式。

本发明的发明人在实际科研工作中，经过深入而广泛的研究分析后发现，现有针对钛白粉氯化法副产盐酸颗粒物脱除的方法或者装置，或存在副产盐酸处置不彻底而不能达到盐酸净化和资源化的目的，或存在分离效率低、易堵塞、维护成本高昂等问题。因此，本发明提供一种钛白粉副产盐酸颗粒物净化方法，将含有较高杂质浓度的副产盐酸，通过一级旋流器组分离罐、二级沸腾床过滤器进行逐级降浓净化，各级过程相互取长补短，第一级能够将5μm以上的颗粒物分离出来，使盐酸含固量降低到400mg/L以下，进一步通过第二级过滤器进行深度过滤，从而达到副产盐酸净化后颗粒物含量不超过10mg/L的有益效果。并且通过沸腾床过滤器上部的三相旋流分离器，可实现过滤材料(过滤媒介)的快速在线再生复用，再生过程中所用到的气体通过纤维聚结脱液罐脱出剩余盐酸液滴，避免腐蚀后续的气体收集装置，而所产生的高含固反冲洗液则通过反冲洗液缓冲罐收集静置后，上层清液返回沸腾床过滤器作为过滤原料，下层浓缩液则排出到下游深度浓缩处理。通过以上处理能够实现副产盐酸净化及资源化利用。

下面结合附图对本发明做出进一步阐述：

本发明提供的一种钛白粉副产盐酸颗粒物净化装置，如图1所示，本净化装置包括旋流器组分离罐1-1、沸腾床过滤器1-2、反冲洗液缓冲罐1-3、纤维聚结脱液罐1-4、净化盐酸缓冲罐1-5，以及附属的管道及阀门等附件。本净化装置通过依次连接的旋流器组分离罐1-1、沸腾床过滤器1-2、净化盐酸缓冲罐1-5，以及相应管道和阀门构成副产盐酸的二级脱固净化工艺流程。本净化装置通过阀门切换后，隔离旋流器组分离罐1-1和净化盐酸缓冲罐1-5，形成了由沸腾床过滤器1-2、纤维聚结脱液罐1-4、反冲洗液缓冲罐1-3构成的沸腾床过滤器过滤材料再生流程。再生时，向沸腾床过滤器1-2中通入反冲洗流体(氮气和干净盐酸)形成沸腾床，沸腾床过滤器1-2中流体经三相旋流分离器分离，分离后的固体返回沸腾床过滤器，分离后的液体携带杂质进入反冲洗液缓冲罐1-3静置沉降，分离后的气体送入纤维聚结脱液罐1-4脱出盐酸，纤维聚结脱液罐1-4中的液体返回反冲洗液缓冲罐1-3进行回收，反冲洗液缓冲罐1-3中上层清液作为沸腾床过滤器1-2的原料进料，以回收副产盐酸，反冲洗液缓冲罐1-3中下层浓缩液则送入下游装置继续处理。

图2所示旋流器组分离罐，由第一外壳2-1、第一分隔板2-4、液体分布歧管2-5和旋流器组(多个旋流器2-6并联)组成。所述第一外壳2-1顶部设置净化液出口管2-3(用于外排净化后的盐酸)、侧壁设置物料入口管2-2(作为副产盐酸的入口)、底部设置浓缩液出口管2-7。

第一分隔板2-4将第一壳体2-1内部分割为上下两个腔体，上部腔体用于缓冲经旋流器2-6溢流口排出的初级脱固后浓度不高于400mg/L的盐酸，下部腔体用于缓冲旋流器2-6底部流口排出的浓缩固相。所述浓缩固相出口2-7用于排出经旋流器2-6底部流口排出的堆积在第一壳体2-1底部的杂质(颗粒物质)，这些杂质进一步输送至下游浓缩处理。所述旋流器2-6的溢流管垂直穿过第一分隔板2-4并与其密封连接，其溢流管固定在第一分隔板2-4上，且其溢流管的上端面距离第一分隔板2-4的距离50-100mm为最佳。

旋流器根据处理物料的流量选择，其内径为DN15～DN35。

多个旋流器通过液体分布歧管2-5进行并联。所述液体分布歧管如图3所示，整体呈开放圆环状(圆弧状)并在最后一根旋流器处断开。所述液体分布歧管2-5用于将物料均匀分布到每一根旋流器。所述旋流器2-6的进料管与液体分布歧管2-5的圆弧相切布置，从而保证旋流器的进料以最佳流动方向进入旋流器，同时，液体分布歧管2-5的一端与第一外壳2-1侧壁的物料入口管2-2连通、另一端与一根旋流器206的进料管相切。多个旋流器2-6沿着液体分布歧管2-5等间距均匀布置。

图4所示，所述沸腾床过滤器包括第二外壳4-1、位于第二外壳4-1内并将第二外壳4-1分为上下两部分的第二分隔板4-9、位于第二外壳4-1内并堆积在第二隔板4-9上的过滤材料4-12、位于第二外壳4-1内过滤材料4-12上方的三相旋流分离器。所述第二隔板4-9上均匀布置有多个泡帽4-11，用于均匀分布流体，第二外壳4-1底部设有第一接口4-10，这作为正常过滤时净化盐酸的出口，也作为反冲洗时反冲洗介质(氮气和干净盐酸)的入口。

所述三相旋流分离器用于实现固体过滤滤料、液体反冲洗液、反冲洗气体的一体式分离。所述三相旋流分离器包括三相旋流器本体4-6、切线进料口4-2、底流口4-7和溢流接管；切线进料口4-2位于三相旋流器本体4-6侧壁，作为反冲洗时的三相旋流分离器的进料口；溢流接管的顶部中央向上延伸形成盐酸物料入口4-3，作为正常过滤时，盐酸进入沸腾床过滤器的通道，同时，溢流接管的顶部中央还设有反冲洗气体排出口4-4，用于将反冲洗分离出的气体排入纤维聚结脱液罐1-4；溢流接管上部侧壁设有反冲洗液体排出口4-5，用于将反冲洗分离出的携带杂质的液体排入反冲洗液缓冲罐1-3；底流口4-7位于三相旋流器4-6的下部，用于正常过滤时盐酸通过以及再生时分离出的固体过滤材料通过，再生排出的净化过滤材料回落到第二分隔板上将重新堆积形成床层。

底流口4-7下方还设有止逆锥4-8，这有利于再生时均匀分布过滤材料形成顶面较为平整的过滤床层；同时，其在盐酸过滤时起到均匀分布液体作用，此外，再生时其还用于防止再生液滴经三相旋流器底流口窜入三相旋流器而达不到离心旋流强化脱污的效果。

颗粒状的过滤材料堆积400mm～1400mm厚度形成过滤床层，进一步地，所述过滤材料包括但不限于改性石英砂、无烟煤颗粒、改性树脂颗粒等过滤媒介。优选0.4mm～4mm粒度的过滤材料。

第二分隔板4-9一方面用于支承过滤材料形成过滤床层，另一方面通过其上安装的泡帽在过滤流程防止颗粒媒介外溢并提供净化盐酸的排出通道，在再生流程中用于均匀分布反冲洗液体。

经过前一级旋流器分离罐处理浓度显著降低后的副产盐酸，进入到二级沸腾床过滤器的媒介床层进行深度脱固，得到净化的盐酸由罐体净化盐酸出口排出。而入口盐酸中的杂质颗粒则被过滤床层拦截，滞留在床层空隙或者过滤材料表面，从而导致过滤床层的压降升高，当沸腾床过滤器的过滤压降增大超过初始压差的70％时，即通过关闭沸腾床过滤器1-2顶部盐酸物料入口4-3的阀门，并将沸腾床过滤器1-2底部第一接口4-10与反冲洗介质连通同时关闭净化盐酸至净化盐酸缓冲罐1-5的阀门，进一步打开沸腾床过滤器1-2顶部反冲洗气体出口4-4管路阀门和侧壁上的反冲洗液出口4-5管路阀门。

此时封腾床过滤器切换到了反冲洗流程，向沸腾床过滤器中通入干净盐酸液体并混入气体(1:0.3～1:0.2，V/V)，使床层在罐体内充分流态化并通过气体加速盐酸液体对含污过滤材料的混洗。流态化的媒介通过三相旋流分离器的切线进料口4-2进入到三相旋流分离器。所述三相旋流分离器利用颗粒在旋流场中与液体的旋转剪切作用，使其表面的污染物充分地被洗脱而混入到反冲洗液体中。在三相旋流分离器的作用下，气体经由反气体接管出口4-4排出到纤维聚结脱液罐1-4中，混入了高浓度污染物的盐酸液体则由反冲洗液接出口4-5排出到反冲洗液缓冲罐1-3中。

在过滤器过滤流程中，三相旋流分离器仅提供来流物料的中心通过作用，而在反冲洗流程中则起到强化过滤媒介表面污染物洗脱再生的作用，并同时具有将过滤材料由底流口送回第二分隔板4-9重新堆积成过滤床层、将高浓含污反冲洗盐酸液体和气体分别由相应管线外输的作用。所述三相旋流分离器溢流管和底流管管径的比例较优地选用1.8:1～3:1。

气体输入到纤维聚结脱液罐1-4后通过纤维床聚结强化作用将气体中夹带的盐酸液滴充分地脱除干净，从而避免盐酸液滴腐蚀下游的气体收储设备。所述纤维床采用纯钛丝与经改性处理的亲液聚合物纤维混合成纤维束后，再按照不规则的X型或者Ω型方式编制成纤维网。所述纤维网中的金属丝含量在8％～10％范围内，其作用是防止纤维床层在运行过程中由于压差作用而坍塌，并且采用纯钛丝有利于防止盐酸的腐蚀破坏。

所述纯钛丝的直径较优地选用150μm～220μm，而聚合物纤维的直径较优地选用20μm～35μm。所述的聚合物纤维可选用但不限于聚四氟乙烯、聚丙烯、聚酰胺等纤维，经表面改性处理后其表面接触角<30°。进一步地，纤维床层的厚度较优地选用300％～500mm，床层空隙率25％～45％。经纤维聚结脱液罐处理后，气体干净无杂物，便于收集储存。

三相旋流分离器的反冲洗液相出口排出的高浓含杂盐酸液体则进入反冲洗液缓冲罐1-3中，反冲洗液缓冲罐1-3利用过滤和反冲洗间隙时间静置分层后，其上层较清盐酸液体返回到沸腾床过滤器入口进行过滤、下部浓缩的含杂相则输送到下游浓缩处理。

下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。但是，应当注意的是，这些实施例仅用于说明本发明而不构成对本发明范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照制造厂商所建议的条件进行。

实施例1：

按照前文所述的方式组装钛白粉氯化法副产盐酸颗粒物净化系统装置，用于处理四川省宜宾市某生产企业的钛白粉氯化法副产盐酸脱固净化。该批次物料基本特性是：常温物料，盐酸浓度29％，物料外观呈现较深的乳白色状，含固浓度3.2％。固体杂质主要是原硅酸胶体及SiO₂等颗粒物，颗粒物粒度分布包括几微米至数毫米不等，粒度构成复杂。并且该企业副产盐酸产量大，正是由于盐酸颗粒物含量高而导致外售受阻，转而采用中和处理也会存在高成本、环境风险等问题，采用陶瓷膜过滤则存在运行周期短、设备清洗频繁、成本高昂等问题。因而急需采用新型系统装置对副产盐酸进行净化实现资源化利用。

系统装置包含前文所述的各单元设备，其中：旋流器分离罐由6根DN25的旋流器构成，单根旋流器处理量0.8m³/h；沸腾床过滤器过滤媒介为改性的石英砂颗粒，粒度0.8-1.4mm，过滤床层厚度1.2m；纤维聚结脱液罐采用的是改性的聚四氟乙烯纤维和纯钛丝混合编制而成，纤维床层厚度450mm、空隙率33％。此外，还设置了净化盐酸缓冲罐和反冲洗液缓冲罐，以及附属的管道和阀门等。装置处理量4.5m³/h。

本例的实施效果：经过本发明的方法与装置净化分离后，由沸腾床出口排出的盐酸液体含固量降低至不超过8mg/L，所残余颗粒物为粒度约1μm的杂质，盐酸浓度未发生显著变化。可见，副产盐酸得到了充分的脱固净化，利于外售及资源化利用。此外，测试期间系统连续运行10天，除沸腾床过滤媒介反冲洗再生10次外其他单元未做大量维护工作，但系统装置仍能保持初始的净化效果。由此体现出装置运行周期长，过滤媒介再生效果好，系统维护方便、成本低。

实施例2：

四川省攀枝花市某生产企业的钛白粉氯化法副产盐酸，常温物料，盐酸浓度27％，物料外观呈现较深的乳白色状，含有原硅酸胶体、SiO₂等混合颗粒物，粒度几微米至数毫米不等，固含量浓度约2.8％。副产盐酸产量大，静置处理等方法一方面占用时间和场地空间，另一方面也达不到充分脱固净化的效果。又由于副产盐酸含固量高，企业自身无法大量回用，也无法外售而只能投入大量资金来进行消化处理。虽然该企业也采用了陶瓷膜过滤等精密过滤技术手段，但是设备堵塞频繁、运行周期短，更换、清洗工作量大，因而急需采用新型装置对副产盐酸进行净化实现资源化利用。

所采用的装置包含前文所述的各单元设备，其中：旋流器分离罐由5根DN30的旋流器构成，单根旋流器处理量1.2m³/h；沸腾床过滤器过滤媒介为改性的石英砂颗粒，其粒度分布0.7-1.3mm，过滤床层厚度1.1m；纤维聚结脱液罐采用的是改性的聚四氟乙烯纤维和纯钛丝混合编制而成，纤维床层厚度450mm、空隙率35％。系统装置还包括净化盐酸缓冲罐和反冲洗液缓冲罐，以及附属的管道和阀门等。装置处理量5.5m³/h。

本例的实施效果：经过本发明的方法与装置净化分离后，由沸腾床出口排出的盐酸液体含固量降低至不超过10mg/L，所残余颗粒物为粒度约1μm的杂质，盐酸浓度未发生显著变化。可见，副产盐酸得到了充分的脱固净化，利于外售及资源化利用。此外，测试期间系统连续运行15天，除沸腾床过滤媒介反冲洗再生14次外其他单元未做大量维护工作，但系统装置仍能保持初始的净化效果。由此体现出装置运行周期长，过滤媒介再生效果好，系统维护方便、成本低。

由上述的两个实施例可知，经过使用本发明的方法和装置，在旋流器分离罐、沸腾床过滤器分级处理、逐级降浓作用下，能够实现盐酸固含量显著降低，既能达到盐酸回收利用的目的，也能够达到盐酸资源化外售的目的，本发明的方法和装置完全达到了后续生产工艺的要求。相比而言，传统的陶瓷膜过滤、单一旋流处理等方式，要么容易堵塞、效率低，要么分离效果差，最终还是不能完全解决盐酸的资源化利用问题。通过本发明的方法和装置，可有效改进这些弊端，取得优异的分离效果。

在本发明的描述中，需指出的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，不能理解为对本发明的限制。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种钛白粉氯化法副产盐酸净化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1)通过旋流器对副产盐酸进行一级分离降低颗粒物浓度；

S2)通过沸腾床过滤器对一级分离后的液体产物进行过滤：将经旋流分离降浓后的副产盐酸通入到沸腾床过滤器中，通过沸腾床过滤器中的过滤材料拦截颗粒杂质；所述沸腾床过滤器通过内部堆积的颗粒状过滤材料进行过滤，过滤材料通过气、液同时反冲洗形成沸腾床并经三相旋流分离器分离后实现再生。

2.根据权利要求1所述的钛白粉氯化法副产盐酸净化方法，其特征在于，将反冲洗气体和净化盐酸液体引入所述沸腾床过滤器中并与所述过滤材料混合形成沸腾床，同时将沸腾床过滤器内流体引入所述三相旋流分离器进行三相分离；三相旋流分离器分离的固体过滤材料进入沸腾床过滤器中回用、液相送入反冲洗液缓冲罐静置沉降、气体送入纤维聚结脱液罐脱液；纤维聚结脱液罐脱出的液体送入反冲洗液缓冲罐回用；所述反冲洗液缓冲罐中的上层清液返回沸腾床过滤器再次过滤回收，下部浓缩液送入下游装置处理。

3.根据权利要求1所述的钛白粉氯化法副产盐酸净化方法，其特征在于，所述旋流器的进料为颗粒物质量含量小于4％的副产盐酸；所述沸腾床过滤器过滤原料中杂质尺寸不大于5μm、固含量低于400mg/L。

4.一种钛白粉氯化法副产盐酸颗粒物净化装置，其特征在于，包括旋流器组分离罐、沸腾床过滤器、纤维聚结脱液罐、净化盐酸缓冲罐和反冲洗液缓冲罐；

所述旋流器组分离罐包括第一外壳、第一分隔板、液体分布歧管和旋流器组；所述第一外壳包括位于侧面的物料入口管、顶部的净化液出口管和底部的浓缩液出口管；第一分隔板位于第一外壳内并将第一外壳内部分为上、下两个腔体；所述旋流器组位于第一外壳内，且由至少两根旋流器组成，每根旋流器的溢流管向上穿过第一隔板并与其密封连接；所述物料入口管经液体分布歧管与各个旋流器的进料管连通；液体分布歧管为圆弧状，旋流器的进料管与液体分布歧管环形相切，且液体分布歧管的一个末端与物料入口管连通、另一个末端与一个旋流器的进料管切向连接。

所述沸腾床过滤器由第二外壳、位于第二外壳内并将第二外壳分为上下两部分的第二分隔板、位于第二外壳内并堆积在第二隔板上的颗粒状过滤材料、位于第二外壳内过滤材料上方的三相旋流分离器；所述第二隔板上嵌设液体分布器；第二外壳底部设有第一接口，第一接口经设有阀门的管线与净化盐酸缓冲罐连通；第一接口经设有阀门的管线与反冲洗气体、反冲液体连通；

所述三相旋流分离器包括三相旋流器、切线进料口、底流口和溢流接管；切线进料口位于三相旋流器侧壁，作为再生时的三相旋流分离器的进料口；溢流接管的顶部经设有阀门的管线与第一外壳顶部的净化液出口管连通；溢流接管的顶部经设有阀门的管线与纤维聚结脱液罐连通；所述溢流接管上部侧壁经设有阀门的管线与反冲洗液缓冲罐连通；底流口位于三相旋流器下部；

所述纤维聚结脱液罐的液相送入反冲洗液缓冲罐中；反冲洗液缓冲罐的上部清液送入沸腾床过滤器作为过滤原料、下部浓缩液送入下游装置。

5.根据权利要求4所述的钛白粉氯化法副产盐酸颗粒物净化装置，其特征在于，所述溢流接管的管径与底流口接管的管径之比为1.8:1～3:1。

6.根据权利要求4所述的钛白粉氯化法副产盐酸颗粒物净化装置，其特征在于，所述第二隔板上的液体分布器为泡帽，泡帽的孔径要小于过滤材料的粒度。

7.根据权利要求4所述的钛白粉氯化法副产盐酸颗粒物净化装置，其特征在于，所述过滤材料的粒度为0.4mm～4mm，正常过滤时过滤材料堆积厚度为400mm～1400mm。

8.根据权利要求4所述的钛白粉氯化法副产盐酸颗粒物净化装置，其特征在于，所述纤维聚结脱液罐包括第三外壳、位于第三外壳上部纤维床层；所述第三外壳包括置于顶部的净化气体出口、置于侧壁的含液气体入口、置于底部的脱出液出口；所述纤维床层采用金属丝和改性的亲液聚合物纤维混合编制而成；所述金属丝和改性聚合物纤维的混合比例为0.8:10～1:10；所述金属丝采用纯钛丝；所述纯钛丝的直径150μm～220μm。

9.根据权利要求8所述的钛白粉氯化法副产盐酸颗粒物净化装置，其特征在于，所述亲液聚合物纤维直径采用20μm～35μm。

10.根据权利要求9所述的钛白粉氯化法副产盐酸颗粒物净化装置，其特征在于，所述改性聚合物纤维的液滴表面接触角为<30°；所述纤维在多根成束后与单根钛丝进一步组合成混合纤维束，所述混合纤维束按X型或者Ω型不规则方式编制成纤维网，再进一步通过卷制或者层叠的方式制成纤维床层；所述纤维床层的厚度为300mm～500mm，空隙率为25％～45％。