CN208292675U - 一种黑钛液连续后处理生产装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种黑钛液连续后处理生产装置，其包括蒸发浓缩器、一级闪蒸结晶器、二级冷却结晶器和固液分离设备，蒸发浓缩器上设有黑钛液进料口、加热蒸汽入口、加热蒸汽出口、加热蒸汽冷凝水出口、浓缩出料口和浓缩蒸汽出口，一级闪蒸结晶器上设有浓缩进料口、一级结晶出料口和闪蒸蒸汽出口，浓缩出料口与浓缩进料口相连通，一级结晶出料口与二级冷却结晶器相连通，固液分离设备上设有晶浆入口，二级冷却结晶器与晶浆入口相连通。本新型中采用先浓缩，再依次连续进行闪蒸结晶、冷却结晶和固液分离的方式，实现了连续化生产；并且采用闪蒸和冷却两台结晶器配合使用的方式，可达到传统间歇结晶生产工艺5‑6台结晶器的产能，提高设备利用率。

Description

一种黑钛液连续后处理生产装置

技术领域

本实用新型涉及硫酸法钛白粉生产技术领域，特别是涉及一种黑钛液连续后处理生产装置。

背景技术

在硫酸法钛白粉生产过程中，使用硫酸对钛铁矿或者高钛渣进行消解，所得消解液再进行一系列后处理，即得到主要含有硫酸氧钛、硫酸亚铁以及硫酸的黑钛液。黑钛液中的硫酸亚铁作为一种可溶性杂质需要部分去除，其除去方法通常是利用硫酸亚铁的溶解度受温度影响比较大的特性，将黑钛液降温，使硫酸亚铁以七水合硫酸亚铁结晶的形式析出并得到分离。行业内普遍采用间歇闪蒸结晶工艺或间歇冷却结晶工艺。所得到的结晶母液中的铁钛比指标要求控制在0.35以下，目前国内行业水平普遍在0.28～0.33，更低的铁钛比有利于后续水解反应，但就目前行业的工艺和装备情况来说则需要更多的能源消耗。

结晶母液需进一步浓缩以提高溶液总钛浓度至190～230g/L，使之满足后续水解工序质量指标。浓缩所采用的设备多为升膜或降膜式蒸发器，使用0.1 MPa左右的饱和蒸汽作为加热源。

如图1和图2所示，分别以方框图的形式展示了目前黑钛液后处理所采用的两种工艺流程。

由于以上两种工艺的蒸汽消耗较大，折合每吨产品结晶(使用蒸汽喷射真空泵的闪蒸结晶)与浓缩总的蒸汽单位消耗为2.3t/t。

此外，目前所使用的两种工艺均为间歇式生产，设备利用率低，通常需要在同一装置厂房中设置多套结晶装备，且装置自动化程度低，人员使用量与人工操作量均较大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种连续生产、自动化程度高、产品质量好以及节约能源的黑钛液连续后处理生产装置。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种黑钛液连续后处理生产装置，包括蒸发浓缩器、一级闪蒸结晶器、二级冷却结晶器和固液分离设备，所述蒸发浓缩器上设置有黑钛液进料口、加热蒸汽入口、加热蒸汽出口、加热蒸汽冷凝水出口、浓缩出料口和浓缩蒸汽出口，所述一级闪蒸结晶器上设置有浓缩进料口、一级结晶出料口和闪蒸蒸汽出口，所述浓缩出料口通过浓缩出料泵与所述浓缩进料口相连通，所述一级结晶出料口通过一级结晶转料泵与所述二级冷却结晶器相连通，所述固液分离设备上设置有晶浆入口，所述二级冷却结晶器通过二级结晶转料泵与所述晶浆入口相连通。

优选的，所述蒸发浓缩器为水平管外降膜蒸发器；所述一级闪蒸结晶器的底部设置有搅拌装置，所述搅拌装置包括相连接的搅拌电机和搅拌叶片；所述二级冷却结晶器包括首尾依次连通的冷却结晶室、循环泵和换热器，所述一级结晶出料口通过所述一级结晶转料泵与所述冷却结晶室和所述循环泵之间的管路相连通，所述冷却结晶室上设置有二级结晶出料口，所述二级结晶出料口通过所述二级结晶转料泵与所述晶浆入口相连通。

优选的，所述换热器分别与低温水上水管道和低温水回水管道相连接。

优选的，还包括闪蒸二次蒸汽冷凝器、浓缩二次蒸汽冷凝器和加热蒸汽冷凝器，所述闪蒸二次蒸汽冷凝器上设置有闪蒸蒸汽入口、闪蒸不凝气出口、闪蒸冷水入口和闪蒸冷凝水出口，所述闪蒸蒸汽入口与所述一级闪蒸结晶器上的所述闪蒸蒸汽出口相连通，所述浓缩二次蒸汽冷凝器上设置有浓缩冷水入口、浓缩冷凝水出口、浓缩蒸汽入口和浓缩不凝气出口，所述浓缩冷水入口与所述闪蒸冷凝水出口相连通，所述浓缩蒸汽入口与所述蒸发浓缩器的所述浓缩蒸汽出口相连通，所述加热蒸汽冷凝器上设置有加热冷水入口、加热废蒸汽入口、加热热水出口和加热不凝气出口，所述加热冷水入口与所述浓缩冷凝水出口相连通，所述加热废蒸汽入口与所述蒸发浓缩器的所述加热蒸汽出口相连通。

优选的，所述闪蒸不凝气出口与闪蒸真空泵相连接，所述浓缩不凝气出口和所述加热不凝气出口均与浓缩真空泵相连接。

优选的，所述浓缩不凝气出口和所述加热不凝气出口与所述浓缩真空泵之间设置有浓缩真空冷凝器，所述浓缩真空冷凝器的冷凝水出口与所述加热冷水入口相连通。

优选的，所述加热热水出口与热水泵相连接，所述热水泵与所述蒸发浓缩器的所述加热蒸汽冷凝水出口相连接。

优选的，所述闪蒸冷凝水出口与所述浓缩冷水入口之间设置有转水泵。

本实用新型相对于现有技术取得了以下有益效果：

1、本实用新型提供的黑钛液连续后处理生产装置中采用先浓缩，再依次连续进行闪蒸结晶、冷却结晶和固液分离的方式，实现了连续化生产，同时使得更多的硫酸亚铁这一可溶性杂质结晶析出分离，结晶母液铁钛比能够稳定地达到0.25～0.26，与传统工艺相比，除杂效率显著提升；并且采用闪蒸和冷却两台结晶器配合使用的方式，可达到传统间歇结晶生产工艺5-6台结晶器的产能，提高设备利用率，减小了装置占地面积。

2、本实用新型提供的黑钛液连续后处理生产装置中充分利用了物料热量，在完成主工艺过程的同时还利用蒸汽浓缩器、一级闪蒸结晶器和二级冷却结晶器中产生的废蒸汽，产出60℃热水，用于偏钛酸二次洗涤用水需求，因此无需再设置专门的热水系统，提高了节水节能效果。

3、本实用新型中将闪蒸结晶与冷却结晶两种结晶过程有机结合，既利用了闪蒸结晶能耗低的优势，又利用了冷冻结晶易控制的优势，使得生产装置具备易得到大颗粒、窄粒径分布结晶的优势。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有间歇闪蒸结晶与浓缩工艺流程方框图；

图2为现有间歇冷却结晶与浓缩工艺流程方框图；

图3为本实用新型黑钛液连续后处理生产装置的整体结构示意图。

其中，1-蒸发浓缩器、2-一级闪蒸结晶器、3-二级冷却结晶器、4-固液分离设备、5-黑钛液进料口、6-加热蒸汽入口、7-加热蒸汽出口、8-加热蒸汽冷凝水出口、9-浓缩出料口、10-浓缩蒸汽出口、11-浓缩进料口、12-一级结晶出料口、13-闪蒸蒸汽出口、14-浓缩出料泵、15-一级结晶转料泵、16-晶浆入口、17-二级结晶转料泵、18-搅拌电机、19-搅拌叶片、20-冷却结晶室、21-循环泵、 22-换热器、23-低温水上水管道、24-低温水回水管道、25-闪蒸二次蒸汽冷凝器、26-浓缩二次蒸汽冷凝器、27-加热蒸汽冷凝器、28-闪蒸蒸汽入口、29-闪蒸不凝气出口、30-闪蒸冷水入口、31-闪蒸冷凝水出口、32-浓缩冷水入口、33- 浓缩冷凝水出口、34-浓缩蒸汽入口、35-浓缩不凝气出口、36-加热冷水入口、 37-加热废蒸汽入口、38-加热热水出口、39-加热不凝气出口、40-闪蒸真空泵、 41-浓缩真空泵、42-浓缩真空冷凝器、43-热水泵、44-转水泵。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种连续生产、自动化程度高、产品质量好以及节约能源的黑钛液连续后处理生产装置。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图3所示，本实用新型提供一种黑钛液连续后处理生产装置，包括蒸发浓缩器1、一级闪蒸结晶器2、二级冷却结晶器3和固液分离设备4，蒸发浓缩器1上设置有黑钛液进料口5、加热蒸汽入口6、加热蒸汽出口7、加热蒸汽冷凝水出口8、浓缩出料口9和浓缩蒸汽出口10，一级闪蒸结晶器2上设置有浓缩进料口11、一级结晶出料口12和闪蒸蒸汽出口13，浓缩出料口9通过浓缩出料泵14与浓缩进料口11相连通，一级结晶出料口12通过一级结晶转料泵15与二级冷却结晶器3相连通，固液分离设备4上设置有晶浆入口16，二级冷却结晶器3通过二级结晶转料泵17与晶浆入口16相连通。

在黑钛液连续后处理生产装置进行工作时，将加热蒸汽由加热蒸汽入口6 导入蒸发浓缩器1内，加热蒸汽的温度控制在130℃以下；待蒸发浓缩器1 内压力稳定后，将待处理的黑钛液连续地、匀速地送入蒸发浓缩器1，形成蒸发浓缩液，浓缩得到的黑钛液总钛浓度提升至140～170g/L，浓缩出料温度为45～70℃。将浓缩黑钛液通过浓缩出料泵14连续泵送至一级闪蒸结晶器2，并与一级闪蒸结晶器2中预先制备的28～38℃的黑钛液混合，控制一级闪蒸结晶器2内液面上方保持绝压2300～2800Pa的操作压力，物料在该压力下闪蒸，产生的二次蒸汽带走输入物料的能量，使结晶器内物料温度保持在28～38 ℃，冷却后的物料产生过饱和度并开始结晶。一级闪蒸结晶器2内的物料连续地被一级结晶转料泵15采出并送至二级冷却结晶器3中，并与二级冷却结晶器3中预先制备的15～25℃的黑钛液混合，使结晶器内物料温度稳定在15～25 ℃，换热后的物料产生过饱和度并开始结晶。二级冷却结晶器3内的物料由二级结晶转料泵17连续送入固液分离设备4中，分离晶体后的母液连续送入水解工序的原料储罐；固液分离设备4具体可以为转盘式抽滤机、转鼓式离心机、卧式螺旋离心机、烛式过滤器或它们的组合。

本实用新型中蒸发浓缩器为水平管外降膜蒸发器，水平管降膜蒸发器与普遍使用的竖管降膜蒸发器不同，其被蒸发溶液是在水平管外降膜蒸发器的换热管外表面成膜状分布，而在换热管内加热蒸汽的温度控制在130℃以下；一级闪蒸结晶器2的底部设置有搅拌装置，搅拌装置包括相连接的搅拌电机18和搅拌叶片19；二级冷却结晶器3包括首尾依次连通的冷却结晶室20、循环泵21 和换热器22，一级结晶出料口12通过一级结晶转料泵15与冷却结晶室20和循环泵21之间的管路相连通，冷却结晶室20上设置有二级结晶出料口，二级结晶出料口通过二级结晶转料泵17与晶浆入口16相连通，其中，上述二级冷却结晶器3采用改进的强制外循环式结晶器，结晶器配备循环泵21和管壳式换热器22，即在循环泵21的推动下，物料进入管壳式换热器22，并与4～11 ℃低温水通过间壁换热的方式移走输入物料热量，使二级冷却结晶器3内的物料温度稳定在15～25℃，换热后的物料产生过饱和度并开始结晶。

本实用新型中换热器22分别与低温水上水管道23和低温水回水管道24 相连接。

为了对蒸发浓缩器1和一级闪蒸结晶器2中产生的二次蒸汽进行有效的利用，本实用新型中还包括闪蒸二次蒸汽冷凝器25、浓缩二次蒸汽冷凝器26和加热蒸汽冷凝器27，闪蒸二次蒸汽冷凝器25上设置有闪蒸蒸汽入口28、闪蒸不凝气出口29、闪蒸冷水入口30和闪蒸冷凝水出口31，闪蒸蒸汽入口28与一级闪蒸结晶器2上的闪蒸蒸汽出口13相连通，浓缩二次蒸汽冷凝器26上设置有浓缩冷水入口32、浓缩冷凝水出口33、浓缩蒸汽入口34和浓缩不凝气出口35，浓缩冷水入口32与闪蒸冷凝水出口31相连通，浓缩蒸汽入口34与蒸发浓缩器1的浓缩蒸汽出口10相连通，加热蒸汽冷凝器27上设置有加热冷水入口36、加热废蒸汽入口37、加热热水出口38和加热不凝气出口39，加热冷水入口36与浓缩冷凝水出口33相连通，加热废蒸汽入口37与蒸发浓缩器 1的加热蒸汽出口7相连通。

其中，一级闪蒸结晶器2中产生的二次蒸汽通过管路进入闪蒸二次蒸汽冷凝器25中，并在进入闪蒸二次蒸汽冷凝器25中冷水(优选的为20℃)的作用下产生冷凝水，随后冷凝水进入浓缩二次蒸汽冷凝器26中，并与蒸发浓缩器1中产生的二次蒸汽再次产生冷凝水，冷凝水进入加热蒸汽冷凝器27中，并与蒸发浓缩器1中产生的加热废蒸汽再次产生具有一定温度的热水；其中，加热蒸汽冷凝器27产生的热水与蒸发浓缩器1浓缩过程中产生的冷凝水(即加热蒸汽与待处理黑钛液换热产的冷凝水)相混合，产生符合温度要求的热水 (60℃)，并将热水送出系统并全部用作偏钛酸二次洗涤用水，提高了蒸汽的能量利用率。

本实用新型中闪蒸不凝气出口29与闪蒸真空泵40相连接，浓缩不凝气出口35和加热不凝气出口39均与浓缩真空泵41相连接，其中，不凝气由闪蒸真空泵40、浓缩真空泵41抽出并排向大气；浓缩真空泵41和闪蒸真空泵40 可选用罗茨式真空泵、螺杆式真空泵、往复式真空泵、爪式真空泵、油封机械泵、液环式真空泵以及水喷射真空泵等气体输送型真空泵中的一种或由多种真空泵串联形成的机组。

为了提高浓缩二次蒸汽冷凝器26和加热蒸汽冷凝器27中产生的不凝气的利用率，本实用新型中浓缩不凝气出口35和加热不凝气出口39与浓缩真空泵 41之间设置有浓缩真空冷凝器42，浓缩真空冷凝器42的冷凝水出口与加热冷水入口36相连通，即通过浓缩真空冷凝器42对浓缩二次蒸汽冷凝器26和加热蒸汽冷凝器27中产生的不凝气进行二次冷凝，产生的冷凝水通入加热蒸汽冷凝器27中，与浓缩二次蒸汽冷凝器26产生的冷凝水一起对蒸发浓缩器1 中产生的加热废蒸汽进行冷凝；浓缩真空冷凝器42可以为蒸发式冷凝器、列管式换热器22、板式换热器22、螺旋板式换热器22、直接接触式换热器22 等，优选为蒸发式冷凝器，其无需公用循环水系统的支持，节能节水。

为了提高热水集水效率，本实用新型中加热热水出口38与热水泵43相连接，热水泵43与蒸发浓缩器1的加热蒸汽冷凝水出口8相连接。

为了提高转水效率，本实用新型中闪蒸冷凝水出口31与浓缩冷水入口32 之间设置有转水泵44。

本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (8)

1.一种黑钛液连续后处理生产装置，其特征在于，包括蒸发浓缩器、一级闪蒸结晶器、二级冷却结晶器和固液分离设备，所述蒸发浓缩器上设置有黑钛液进料口、加热蒸汽入口、加热蒸汽出口、加热蒸汽冷凝水出口、浓缩出料口和浓缩蒸汽出口，所述一级闪蒸结晶器上设置有浓缩进料口、一级结晶出料口和闪蒸蒸汽出口，所述浓缩出料口通过浓缩出料泵与所述浓缩进料口相连通，所述一级结晶出料口通过一级结晶转料泵与所述二级冷却结晶器相连通，所述固液分离设备上设置有晶浆入口，所述二级冷却结晶器通过二级结晶转料泵与所述晶浆入口相连通。

2.根据权利要求1所述的黑钛液连续后处理生产装置，其特征在于，所述蒸发浓缩器为水平管外降膜蒸发器；所述一级闪蒸结晶器的底部设置有搅拌装置，所述搅拌装置包括相连接的搅拌电机和搅拌叶片；所述二级冷却结晶器包括首尾依次连通的冷却结晶室、循环泵和换热器，所述一级结晶出料口通过所述一级结晶转料泵与所述冷却结晶室和所述循环泵之间的管路相连通，所述冷却结晶室上设置有二级结晶出料口，所述二级结晶出料口通过所述二级结晶转料泵与所述晶浆入口相连通。

3.根据权利要求2所述的黑钛液连续后处理生产装置，其特征在于，所述换热器分别与低温水上水管道和低温水回水管道相连接。

4.根据权利要求1所述的黑钛液连续后处理生产装置，其特征在于，还包括闪蒸二次蒸汽冷凝器、浓缩二次蒸汽冷凝器和加热蒸汽冷凝器，所述闪蒸二次蒸汽冷凝器上设置有闪蒸蒸汽入口、闪蒸不凝气出口、闪蒸冷水入口和闪蒸冷凝水出口，所述闪蒸蒸汽入口与所述一级闪蒸结晶器上的所述闪蒸蒸汽出口相连通，所述浓缩二次蒸汽冷凝器上设置有浓缩冷水入口、浓缩冷凝水出口、浓缩蒸汽入口和浓缩不凝气出口，所述浓缩冷水入口与所述闪蒸冷凝水出口相连通，所述浓缩蒸汽入口与所述蒸发浓缩器的所述浓缩蒸汽出口相连通，所述加热蒸汽冷凝器上设置有加热冷水入口、加热废蒸汽入口、加热热水出口和加热不凝气出口，所述加热冷水入口与所述浓缩冷凝水出口相连通，所述加热废蒸汽入口与所述蒸发浓缩器的所述加热蒸汽出口相连通。

5.根据权利要求4所述的黑钛液连续后处理生产装置，其特征在于，所述闪蒸不凝气出口与闪蒸真空泵相连接，所述浓缩不凝气出口和所述加热不凝气出口均与浓缩真空泵相连接。

6.根据权利要求5所述的黑钛液连续后处理生产装置，其特征在于，所述浓缩不凝气出口和所述加热不凝气出口与所述浓缩真空泵之间设置有浓缩真空冷凝器，所述浓缩真空冷凝器的冷凝水出口与所述加热冷水入口相连通。

7.根据权利要求4所述的黑钛液连续后处理生产装置，其特征在于，所述加热热水出口与热水泵相连接，所述热水泵与所述蒸发浓缩器的所述加热蒸汽冷凝水出口相连接。

8.根据权利要求4所述的黑钛液连续后处理生产装置，其特征在于，所述闪蒸冷凝水出口与所述浓缩冷水入口之间设置有转水泵。