CN115999337A - 一种基于水解法处理含四氯化钛废气的综合处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于水解法处理含四氯化钛废气的综合处理系统，包括依次相连的除尘单元、水解单元、碱洗单元和吸附单元；所述的除尘单元用于消除废气中的大颗粒杂质，所述的水解单元内部设有连续反应器，所述的连续反应器中设有持续扰动装置，所述的持续扰动装置用于对内部的悬浊液进行持续扰动，以防止悬浊液发生沉淀现象，所述的碱洗单元内部设有循环喷淋装置，废气由碱洗单元的底部流入，经过循环喷淋装置中的稀碱液进行喷淋碱洗后排出。可以实现对水解反应进度精确控制，防止设备腐蚀，满足环保排放要求，同时满足节能降耗需求。

Description

一种基于水解法处理含四氯化钛废气的综合处理系统

技术领域

本发明涉及基于水解法处理含四氯化钛废气的综合处理系统。

背景技术

在化工产品的生产中，尤其是在某类聚丙烯催化剂的生产过程中，会产生一定量的TiCl4、HCl及其它有机物的废气。

在既往实际生产中，四氯化钛是生产海绵钛和氯化法钛白粉的重要原料，其以富钛料(二氧化含量不小于75％的高钛渣或人造金红石)和石油焦按一定的比例充分混合后通过传输系统进入反应炉中,在一定温度条件下和氯气进行反应，得到混合炉气，经过分离系统将气态和固态进行分离，气态部分通过液化、过滤等工艺就可得到粗四氯化钛,粗四氯化钛经进一步提纯后可得到精四氯化钛。

国内现有的四氯化钛废气处理工艺是将废气通过多级酸洗塔或水洗塔、再通过多级碱洗塔除去TiCl4,HCl和Cl2等酸性气体后直接排放,处理工艺比较复杂经济成本高,达不到环保要求。随着技术的发展,也有大量的企业作了很多研究和改进,如采用以吸收器和分离槽为核心的尾气处理装置,该装置的组成主要有:循环罐、循环泵、吸收器、分离槽和填料吸收塔等，降低了工人的劳动强度，减少了冲洗吸收塔填料对水资源的浪费，在一定程度上改变了传统的尾气处理技术。

但由于含TiCl4气体与碱液对设备腐蚀较严重，反应生成沉淀较多长期连续工况下难免产生设备压损变大乃至堵塞等情况发生。所以目前来说，尚未有一种较好的处理方式，既可以较好的处理废气，又可以保证机械设备的高寿命运行。

发明内容

本发明的目的是为了解决以上现有技术的不足，针对现有脱除废气中四氯化钛的方法，存在环境污染，设备腐蚀难以控制，反应参数不易控制，且热量无法充分回收，造成资源浪费的问题，本发明公开了一种脱除有机废气中四氯化钛的装置及方法，可以实现对水解反应进度精确控制，防止设备腐蚀，满足环保排放要求，同时满足节能降耗需求。

一种基于水解法处理含四氯化钛废气的综合处理系统，包括依次相连的除尘单元、水解单元、碱洗单元和吸附单元。

所述的除尘单元用于消除废气中的大颗粒杂质，所述的水解单元内部设有连续反应器，所述的连续反应器中设有持续扰动装置，所述的持续扰动装置用于对内部的悬浊液进行持续扰动，以防止悬浊液发生沉淀现象，水解单元的内壁设有防护层。

水解单元中设有PH值监测装置和液位控制装置，所述的PH值监测装置用于监测水解单元的内部PH值环境，并且通过液位控制装置控制水解单元中通入的液体含量，以保证水解单元的内部PH值始终处于6-9之间。

所述的碱洗单元内部设有循环喷淋装置，废气由碱洗单元的底部流入，经过循环喷淋装置中的稀碱液进行喷淋碱洗后排出。

为了防止损坏，所述的水解单元的内壁设有内层搪瓷层，所述的内层搪瓷层用于防止双性液体对水解单元产生侵蚀。

为了保证吸附能力，并提升整体装置处理后的废气的净化程度，防止对空气造成二次伤害，所述的吸附单元内包括吸附剂和吸附剂支撑体，所述的吸附剂为煤基柱状颗粒活性炭，所述的吸附剂支撑体用于辅助吸附剂材料保持三维立体结构。

为了节约能源的消耗量，将反应产生的热量有效的导出并利用于工业使用中，在水解单元和碱洗单元的外部设有换热单元，所述的换热单元包括夹套式换热器与石墨换热器，换热单元用于将水解单元和碱洗单元中反应产生的热量向外有效排出。

进一步的，所述的除尘单元包括废气进口、备用吹扫口、阻火元件和气液分离罐。

进一步的，所述的换热单元通过蒸汽的形式将热量进行交换。

进一步的，所述碱洗单元中的结构方式为填料式、板式或是降膜式的一种或是几种的混合形式。

进一步的，整体综合处理系统中包括多个水解单元、多个碱洗单元和至少一个位于前端的除尘单元。

有益效果：

本发明提供了一种脱除有机废气中四氯化钛的装置及方法，集成了除尘过滤单元、水解单元、碱洗单元、吸附单元以及余热回收单元，实现对TiCl₄以及水解过程中产生的盐酸蒸汽的同步净化，减少污染满足了环保排放要求；其中设置的余热回收单元将产生的热量进行回收利用节能环保提高了能源利用率，具体优势如下：

首先，除尘过滤单元可以先脱除废气中夹带的颗粒物，降低后续设备载荷，节省主体装置运行成本，提高装置的运行效率。除尘过滤单元设置有阻火器，可以防止燃烧或是高温气体会系统产生破坏，泄压装置也可以保证设备不超压，保障设备运行安全。

其次，换热单元采用夹套换热与石墨换热器，回收水解反应以及碱洗段释放的的热量，节约能耗，热回收效率可达30～60％。

第三，采用水解单元对废气进行处理，水解单元采用搅拌釜式反应器，搅拌釜式反应器产生的持续扰动能使Ti(OH)4·H2O形成悬浊液而无法沉积下来，因此大大提升了反应效率使碱液对尾气的吸收更加充分；反应器内层为搪瓷，搪瓷能够防止双性液体对设备本体的腐蚀；内部液体通过液位计控制液量，PH计控制反应PH在6～9之间使反应不易结晶防止堵塞。

第四，碱洗单元包含一级二级碱洗塔，采用稀碱液循环喷淋，对反应釜来气进行吸收处理中和尾气中原来含有的及新产生的HCl蒸汽。

第五，吸附单元包含吸附剂、吸附剂支撑，吸附剂采用煤基柱状颗粒活性炭，活性炭应具有一定的强度和丁烷工作能力(BWC)。其强度(以实验后通过专门的筛网截留的活性炭数量表示)应大于90％(分析方法参照ASTM D3802)。丁烷工作能力(BWC)应大于30g/100ml。(分析方法参照ASTM D 3467)

附图说明

图1是一种用于处理四氯化钛废气的综合处理系统的结构示意图。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

实施例一:

一种脱除有机废气中四氯化钛的装置及方法，所述装置及方法为：该装置包括除尘过滤单元、水解单元、碱洗单元、吸附单元、余热回收单元中的一种或几种，各单元可以组合为一套装置，也可分设多套装置，通过水解和碱洗的方法同时脱除废气中的TiCl4和HCl。

其中除尘过滤单元、水解单元、碱洗单元、吸附单元、余热回收单元可以组合为一套装置，也可分设多套装置。

除尘过滤单元包含废气进口、过滤箱体、阻火器、气液分离器等。水解单元可以采用搪瓷夹套搅拌反应釜，所述吸附单元包含吸附剂、吸附剂支撑及配套温度检测仪表。余热回收单元采用换热器、夹套换热等各类余热回收形式副产蒸汽、热水、热风等。

如图1所示，待处理的废气先进入过滤除尘单元脱除废气中夹带的颗粒物，降低后端设备载荷。节省主体装置运行成本。同时，废气净化后，减少对设备及管道的堵塞，提高装置的运行效率。除尘过滤单元设置有阻火器和气液分离装置，可以防止爆轰和及时排灰，急排泄压装置也可以保证设备不超压，保障设备运行安全。

经过除尘后的废气由过滤除尘单元进入到水解单元，废气与搪瓷搅拌反应釜内的稀碱液进行混合反应，为防止过量沉淀，通过配套的PH计将溶液的PH控制在6～9，液位计控制反应釜内溶液的液位量为60％，将悬浊液及时排入储液罐，反应过程中产生大量的热进入余热回收单元，反应产生的盐酸蒸汽进入碱洗单元。

在水解单元中，废气中的TiCl4组分被稀碱液水解为Ti(OH)4·H2O与HCl蒸汽，在碱洗单元中，废气中的HCl组分被稀碱液中和为无害无污染的NaCl与H2O，经石墨换热器进一步回收热量后，送至下游吸附段处理达标后排放。

碱洗单元由两套填料塔构成包括一级二级碱洗塔，塔顶持续喷淋稀碱液，稀碱液与与盐酸蒸汽发生中和反应，并将水洗单元中残留的TiCl4与盐酸蒸汽一同脱除，塔内填料前后设置压力变送器检测填料前后压降以及堵塞情况。

余热回收单元将反应产生的热进行回收，余热回收单元中包括夹套换热、石墨换热器，提高热回收效率。成本节约，安全可靠，能耗较低，热量回收率高。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于水解法处理含四氯化钛废气的综合处理系统，其特征在于，包括依次相连的除尘单元、水解单元、碱洗单元和吸附单元；

所述的除尘单元用于消除废气中的大颗粒杂质，所述的水解单元内部设有连续反应器，所述的连续反应器中设有持续扰动装置，所述的持续扰动装置用于对内部的悬浊液进行持续扰动，以防止悬浊液发生沉淀现象，水解单元的内壁设有防护层；水解单元中设有PH值监测装置和液位控制装置，所述的PH值监测装置用于监测水解单元的内部PH值环境，并且通过液位控制装置控制水解单元中通入的液体含量，以保证水解单元的内部PH值始终处于6-9之间；

所述的碱洗单元内部设有循环喷淋装置，废气由碱洗单元的底部流入，经过循环喷淋装置中的稀碱液进行喷淋碱洗后排出。

2.根据权利要求1所述的一种基于水解法处理含四氯化钛废气的综合处理系统，其特征在于，所述的水解单元的内壁设有内层搪瓷层，所述的内层搪瓷层用于防止双性液体对水解单元产生侵蚀。

3.根据权利要求1所述的一种基于水解法处理含四氯化钛废气的综合处理系统，其特征在于，所述的吸附单元内包括吸附剂和吸附剂支撑体，所述的吸附剂为煤基柱状颗粒活性炭，所述的吸附剂支撑体用于辅助吸附剂材料保持三维立体结构。

4.根据权利要求1所述的一种基于水解法处理含四氯化钛废气的综合处理系统，其特征在于，在水解单元和碱洗单元的外部设有换热单元，所述的换热单元包括夹套式换热器与石墨换热器，换热单元用于将水解单元和碱洗单元中反应产生的热量向外有效排出。

5.根据权利要求1所述的一种基于水解法处理含四氯化钛废气的综合处理系统，其特征在于，所述的除尘单元包括废气进口、备用吹扫口、阻火元件和气液分离罐。

6.根据权利要求4所述的一种基于水解法处理含四氯化钛废气的综合处理系统，其特征在于，所述的换热单元通过蒸汽的形式将热量进行交换。

7.根据权利要求1所述的一种基于水解法处理含四氯化钛废气的综合处理系统，其特征在于，所述碱洗单元中的结构方式为填料式、板式或是降膜式的一种或是几种的混合形式。

8.根据权利要求1所述的一种基于水解法处理含四氯化钛废气的综合处理系统，其特征在于，整体综合处理系统中包括多个水解单元、多个碱洗单元和至少一个位于前端的除尘单元。

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