CN212334640U - 一种钛白粉废硫酸三段式负压蒸发结晶处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钛白粉废硫酸三段式负压蒸发结晶处理装置，首先采用原液结晶系统将钛白粉废硫酸原液中的硫酸亚铁结晶析出并离心分离得到七水硫酸亚铁固体和母液，然后通过二效蒸发系统、单效蒸发系统和浓缩结晶系统的协同配合，杜绝物料在蒸发器中结晶和堵塞的可能性，确保装置的稳定运行；来自原液结晶系统中的离心液在二效蒸发系统中蒸发浓缩提高酸度后进入浓缩结晶系统前段，冷却结晶并压滤出大量的硫酸盐固体，且滤液中硫酸的质量浓度达到50％，滤液继续进入单效蒸发系统中强制循环最大程度的提高废硫酸的浓度，浓缩后的废硫酸液进入浓缩结晶系统后段，冷却结晶并压滤出大量的硫酸盐固体，得到质量浓度≥70％的再生硫酸溶液。

Description

一种钛白粉废硫酸三段式负压蒸发结晶处理装置

技术领域

本实用新型涉及一种废硫酸处理技术领域，具体涉及一种钛白粉废硫酸三段式负压蒸发结晶处理装置。

背景技术

硫酸在化工、钢铁等行业广泛应用。在许多生产过程中，硫酸的利用率很低，大量的硫酸随同含酸废水排放出去。这些废水如不经过处理而排放到环境中，不仅会使水体或土壤酸化，对生态环境造成危害，而且浪费大量资源。

不论是钢铁工业或其他行业排放的废硫酸，都具有金属离子浓度高、硫酸浓度高等特点，目前均已经被各国作为危险废物进行管理。美国将其列入《资源保护与再生法案》，我国将其也列入《国家危险废物名录》。废硫酸违法外排引起的主要危害表现为：腐蚀下水管道和钢筋混凝土等水工构筑物；使庄稼枯死，影响水生作物生长；废硫酸渗入土壤，时间长了会造成土质钙化，破坏土层松散状态，因而影响农作物生长；阻碍废水生物处理中的微生物繁殖；能毒死鱼类；人畜饮用受此污染的水，可引起肠胃发炎，甚至烧伤；其造成对水体的污染、对生物的毒害，乃至最终对人类健康的伤害都是十分巨大的。依据国家环保条例规定，废硫酸不允许直接排放。而我国此类废硫酸的产出量惊人，偷排现象屡禁不止。

国内外目前对废硫酸的处理方法有多种，需要根据不同废硫酸的具体特点，结合企业自身的情况，选择合适的治理技术。目前常用的方法主要有浸没燃烧高温结晶法、真空浓缩冷冻结晶法、加铁屑生产金属硫酸盐结晶物法、自然结晶-扩散渗析法、加酸冷冻结晶法等。但上述处理方法对于废硫酸液中的成分各有针对性，这就制约了废硫酸处理工艺的普适性。

钛白粉废硫酸是生产钛白粉过程中产生的废硫酸液，其处理一般采用蒸发浓缩工艺，其难点在于蒸发器有结晶结垢、物料通道堵塞问题且不易消除。这些结晶结垢物质的主要成分是铁离子或钙离子的盐，例如，硫酸钙是易结晶结垢的物质，溶解度也很小，钛白粉废硫酸在浓缩过程中很容易析出沉淀堵塞换热器的物料通道，硫酸亚铁的结晶现象也较明显。经过蒸发浓缩，硫酸和硫酸亚铁的浓度会同步升高，由于硫酸亚铁在硫酸升高的同时溶解度降低，所以浓缩过程中硫酸亚铁结晶析出一定会发生，而且在硫酸达到一定浓度以上，硫酸亚铁会以一水硫酸亚铁结晶析出。

目前，国内外在处理钛白粉废硫酸的工艺方法上大多存在一定的问题，主要原因在于很难掌握在特定温度下的硫酸钙、硫酸亚铁在硫酸中的溶解度问题，再加上硫酸钙、硫酸亚铁的特殊物理属性，使得在蒸发浓缩过程中需要先将其处理掉，否则会影响到下一步蒸发浓缩工序。当前市场上的钛白粉废硫酸基本均采用二段式蒸发结晶工艺模式，除了蒸发过程中蒸发器容易堵塞以外，还造成大量硫酸和硫酸亚铁的资源流失。因此，本实用新型旨在提供一种钛白粉废硫酸三段式负压蒸发结晶处理装置，以解决钛白粉废硫酸蒸发过程中蒸发器的堵塞问题以及二段式蒸发结晶工艺模式造成大量硫酸和硫酸亚铁资源浪费的问题。

实用新型内容

1、实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服现有用于废硫酸处理的二段式蒸发结晶工艺存在钛白粉废硫酸在蒸发过程中蒸发器易堵塞以及二段式蒸发结晶工艺造成大量硫酸和硫酸亚铁资源浪费的问题，提供一种钛白粉废硫酸三段式负压蒸发结晶处理装置，采用本实用新型的技术方案，首先采用原液结晶系统将钛白粉废硫酸原液中的硫酸亚铁结晶析出并离心分离得到七水硫酸亚铁固体和钛白粉废硫酸离心液，然后通过二效蒸发系统、单效蒸发系统和浓缩结晶系统的协同配合将钛白粉废硫酸离心液完全处理，该装置所需蒸发温度低，能够保证连续稳定生产，同时降低工程投资，并且二效蒸发系统、单效蒸发系统均采用强制循环，杜绝物料在蒸发器中结晶和堵塞的可能性，确保装置的稳定运行；来自原液结晶系统中的钛白粉废硫酸离心液在二效蒸发系统中蒸发浓缩提高酸度后进入浓缩结晶系统前段，冷却结晶并压滤出大量的硫酸盐固体，且滤液中硫酸的质量浓度达到50％，滤液继续进入单效蒸发系统中继续强制循环最大程度的提高钛白粉废硫酸的浓度，浓缩后的钛白粉废硫酸液进入浓缩结晶系统后段，冷却结晶并压滤出大量的硫酸盐固体，得到质量浓度≥70％、金属离子含量≤40g/L的再生硫酸溶液；本装置有效利用余热降低运行成本，同时提高硫酸和硫酸亚铁的回收率，整套系统充分利用了湿、潜热，节约了生蒸汽消耗量，降低了运行成本。

2、技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

一种钛白粉废硫酸三段式负压蒸发结晶处理装置，包括原液结晶系统、浓缩液结晶系统、二效蒸发系统、单效蒸发系统和真空系统，其中：

所述的原液结晶系统包括原液结晶釜、离心机和离心液罐，通过进料泵将钛白粉废硫酸原液打入所述的原液结晶釜内，原液结晶釜的出料口与离心机相连接，离心机的滤液出口与离心液罐相连接，离心液罐通过离心液泵与二效蒸发系统相连接，离心机的气体出口接入真空系统；

所述的浓缩液结晶系统包括浓缩液结晶系统前段和浓缩液结晶系统后段，所述的浓缩液结晶系统前段和浓缩液结晶系统后段均包括浓缩液结晶釜、压滤机和滤液罐；所述的浓缩液结晶系统前段中浓缩液结晶釜的进料口与二效蒸发系统相连接，所述的浓缩液结晶系统前段中浓缩液结晶釜的出料口与压滤机相连接，压滤机的滤液出口与滤液罐相连接，滤液罐通过滤液泵与单效蒸发系统相连接；所述的浓缩液结晶系统后段中浓缩液结晶釜的进料口与单效蒸发系统相连接，所述的浓缩液结晶系统后段中浓缩液结晶釜的出料口与压滤机相连接，压滤机的滤液出口与滤液罐相连接，滤液罐通过滤液泵接入酸液收集系统；

所述的二效蒸发系统包括一效蒸发单元和二效蒸发单元，所述的一效蒸发单元和二效蒸发单元均由蒸发器、分离器和循环泵组成，一效蒸发单元的分离器的进料口与预热器相连接，用于将来自原液结晶系统的离心液经过预热器预热后打入一效蒸发单元的分离器内，一效蒸发单元的分离器的浓缩液出口通过过料泵连接二效蒸发单元的分离器的进料口，用于将一效蒸发单元中达到设定浓度的浓缩液打入二效蒸发单元中，二效蒸发单元的分离器的浓缩液出口通过过料泵连接浓缩液结晶系统前段中浓缩液结晶釜的进料口，用于将二效蒸发单元中达到设定浓度的浓缩液打入浓缩液结晶系统前段中的浓缩液结晶釜内；一效蒸发单元的蒸发器壳程与外界的饱和生蒸汽连接，一效蒸发单元的分离器的二次蒸汽出口与二效蒸发单元的蒸发器壳程相连接，二效蒸发单元的分离器的二次蒸汽出口与冷凝器相连接，冷凝器通过气液分离罐接入真空系统；冷凝器的冷凝液出口与冷凝液罐相连接，冷凝液罐通过冷凝液泵接入冷凝液收集系统；

所述的单效蒸发系统包括单效蒸发单元，所述的单效蒸发单元由蒸发器、分离器和循环泵组成，单效蒸发单元的分离器的进料口与预热器相连接，用于将来自浓缩液结晶系统前段中的滤液经过预热器预热后打入单效蒸发单元的分离器内，单效蒸发单元的分离器的浓缩液出口通过过料泵连接浓缩液结晶系统后段中浓缩液结晶釜的进料口，用于将单效蒸发单元中达到设定浓度的浓缩液打入浓缩液结晶系统后段中的浓缩液结晶釜内；单效蒸发单元的蒸发器壳程与外界的饱和生蒸汽连接，单效蒸发单元的分离器的二次蒸汽出口与冷凝器相连接，冷凝器通过气液分离罐接入真空系统；冷凝器的冷凝液出口与冷凝液罐相连接，冷凝液罐通过冷凝液泵接入冷凝液收集系统。

更进一步地，所述一效蒸发单元、二效蒸发单元和单效蒸发单元中还具有进料预热器，一效蒸发单元中的进料预热器的壳程与一效蒸发单元的蒸发器的壳程相连接，二效蒸发单元中的进料预热器的壳程与二效蒸发单元的蒸发器的壳程相连接，二效蒸发单元中的进料预热器与二效蒸发系统中的冷凝液罐相连接；单效蒸发单元中的进料预热器的壳程与单效蒸发单元的蒸发器的壳程相连接，单效蒸发单元中的进料预热器的冷凝水出口接锅炉回用。

更进一步地，所述的原液结晶系统中的离心液罐与二效蒸发系统的一效蒸发单元之间还具有进料预热器，进料预热器的壳程与二效蒸发单元的分离器的二次蒸汽出口相连接，进料预热器的冷凝液出口与二效蒸发系统的冷凝液罐相连接；所述浓缩液结晶系统前段中的滤液罐与单效蒸发系统的单效蒸发单元之间还具有进料预热器，进料预热器的壳程与单效蒸发单元的分离器的二次蒸汽出口相连接，进料预热器的冷凝液出口与单效蒸发系统的冷凝液罐相连接。

更进一步地，所述原液结晶系统具有三组原液结晶单元，每组原液结晶单元均包括两组以上的原液结晶釜，每组原液结晶单元的原液结晶釜共用一台离心机和离心液罐；所述浓缩液结晶系统前段和浓缩液结晶系统后段均具有两组浓缩液结晶单元，每组浓缩液结晶单元均包括两组以上的浓缩液结晶釜，每组浓缩液结晶单元的浓缩液结晶釜共用一台压滤机和滤液罐。

更进一步地，所述一效蒸发单元和二效蒸发单元中还具有过滤罐和压滤机，所述一效蒸发单元的分离器的出料口与一效蒸发单元的过滤罐的进料口连接，所述二效蒸发单元的分离器的出料口与二效蒸发单元的过滤罐的进料口连接，所述一效蒸发单元的过滤罐的出液口和二效蒸发单元的过滤罐的出液口均通过压滤泵与压滤机连接，压滤机的滤液出口与滤液罐相连接，滤液罐通过滤液泵打入浓缩液结晶系统前段中的浓缩液结晶釜内；所述单效蒸发单元中还具有过滤罐和压滤机，所述单效蒸发单元的分离器的出料口与单效蒸发单元的过滤罐的进料口连接，所述单效蒸发单元的过滤罐的出液口通过压滤泵与压滤机连接，压滤机的滤液出口与滤液罐相连接，滤液罐通过滤液泵打入浓缩液结晶系统后段中的浓缩液结晶釜内。

3、本实用新型的优点和有益效果在于：

(1)本实用新型一种钛白粉废硫酸三段式负压蒸发结晶处理装置，采用本实用新型的技术方案，首先采用原液结晶系统将钛白粉废硫酸原液中的硫酸亚铁最大程度的结晶析出并离心分离得到七水硫酸亚铁固体和钛白粉废硫酸离心液，然后通过二效蒸发系统、单效蒸发系统和浓缩结晶系统的协同配合将钛白粉废硫酸离心液进一步处理；该装置所需蒸发温度低，能够保证连续稳定生产，同时降低工程投资，并且二效蒸发系统、单效蒸发系统均采用强制循环，杜绝物料在蒸发器中结晶和堵塞的可能性，确保装置的稳定运行；来自原液结晶系统中的钛白粉废硫酸离心液在二效蒸发系统中蒸发浓缩提高酸度后进入浓缩结晶系统前段，冷却结晶并压滤出大量的硫酸盐固体，滤液中硫酸的质量浓度达到50％，滤液进入单效蒸发系统中继续强制循环最大程度的提高钛白粉废硫酸的浓度，浓缩后的钛白粉废硫酸液进入浓缩结晶系统后段，冷却结晶并压滤出大量的硫酸盐固体，得到质量浓度≥70％、金属离子含量≤40g/L的再生硫酸溶液，同时保证了硫酸亚铁的高回收率；

(2)本实用新型一种钛白粉废硫酸三段式负压蒸发结晶处理装置，其二效蒸发系统和单效蒸发系统均采用外加热式蒸发器结合强制循环模式，在工艺布置上采取蒸发器与分离器上高下低的错落布置，稀硫酸在重力差和热力差的双重作用及系统真空条件下，蒸发器内的物料因加热而上窜、分离器内的相对冷物料下降的强烈循环，从而实现强制循环模式，保证物料循环的速度在2m/s以上，从而降低蒸发器的结晶结垢现象，蒸发器的淘洗周期延长至60天；

(3)本实用新型一种钛白粉废硫酸三段式负压蒸发结晶处理装置，加热系统由于蒸汽加热平均分配系数高、重复利用率高，具有传热效率高、加热时间短等特点，使该装置具有节能降耗、蒸汽耗量低、冷却水循环量低等优点；

(4)本实用新型一种钛白粉废硫酸三段式负压蒸发结晶处理装置，负压蒸发，蒸发温度低，对设备管道的材质腐蚀降低，治理过程不需添加其他助剂、设备及管道材料防腐耐用、处理费用低、环保效益明显，其中二效负压蒸发系统总耗汽量是普通蒸发设备的1/2，运行总功率是传统蒸发设备的1/2，单效负压蒸发就是在分离器内留出一个足够的空间进行气液分离，蒸汽自分离器顶部直接进入冷凝器，因气液分离是在分离器内完成，减少了引出蒸汽的热量损失节约了生蒸汽消耗量，从而使整套系统充分利用了湿、潜热，节约了生蒸汽消耗量，降低了运行成本；

(5)本实用新型一种钛白粉废硫酸三段式负压蒸发结晶处理装置，蒸发全过程均采用负压工艺，既保证了物料生产的安全性，同时保证了车间卫生要求和环保要求，大大降低了蒸发温度，符合节能降耗和环保要求；

(6)本实用新型一种钛白粉废硫酸三段式负压蒸发结晶处理装置，蒸发器的加热蒸汽冷凝水通过疏水阀通入预热器，冷凝水从预热器排出，避免了蒸汽损失，也解决了疏水器的噪声和污染；

(7)本实用新型一种钛白粉废硫酸三段式负压蒸发结晶处理装置，其回收的再生硫酸的纯度高，返回车间使用不会对生产工艺产生任何不利影响。

附图说明

图1是本实用新型一种钛白粉废硫酸三段式负压蒸发结晶处理装置的使用原理工艺流程框图；

图2是本实用新型一种钛白粉废硫酸三段式负压蒸发结晶处理装置中的原液结晶系统的工艺流程图；图中，R201、第一原液结晶釜；R202、第二原液结晶釜；R203、第三原液结晶釜；R204、第四原液结晶釜；R205、第五原液结晶釜；R206、第六原液结晶釜；R207、第七原液结晶釜；R208、第八原液结晶釜；R209、第九原液结晶釜；E201、原液回收冷凝器；V101、原液池；V201、平衡罐；V202、第一离心液罐；V203、第二离心液罐；V204、第三离心液罐；V205、第一回收液罐；P201、进料泵；P202、第一离心液泵；P203、第二离心液泵；P204、第三离心液泵；P205、原液结晶系统真空机组；P206、第一回收液泵；LD201、原液冷冻机组；M201、第一离心机；M202、第二离心机；M203、第三离心机；

图3是本实用新型一种钛白粉废硫酸三段式负压蒸发结晶处理装置中的二效蒸发系统的工艺流程图；图中，S201、一效分离器；S202、二效分离器；E202、一效蒸发器；E203、二效蒸发器；E204、二效冷凝器；E205、一级预热器；E206、二级预热器；E207、三级预热器；V206、一效过滤罐；V207、第一滤液罐；V208、二效过滤罐；V209、二效冷凝罐；V210、二效气液分离罐；P207、一效循环泵；P208、一效压滤泵；P209、一效过料泵；P210、第一滤液泵；P211、二效循环泵；P212、二效压滤泵；P213、二效出料泵；P214、二效冷凝液泵；P215、二效真空泵；T201、冷却塔；Y201、第一压滤机；

图4是本实用新型一种钛白粉废硫酸三段式负压蒸发结晶处理装置中的浓缩液结晶系统的工艺流程图；图中，E208、回收冷凝器；R210、第一浓缩液结晶釜；R211、第二浓缩液结晶釜；R212、第三浓缩液结晶釜；R213、第四浓缩液结晶釜；R214、第五浓缩液结晶釜；R215、第六浓缩液结晶釜；R216、第七浓缩液结晶釜；R217、第八浓缩液结晶釜；P216、冷却水泵；P217、第一晶浆泵；P218、第二滤液泵；P219、第二晶浆泵；P220、第三滤液泵；P221、第三晶浆泵；P222、第四滤液泵；P223、第四晶浆泵；P224、第五滤液泵；P225、浓缩液结晶系统真空机组；P226、第二回收液泵；V211、第二滤液罐；V212、第三滤液罐；V213、第四滤液罐；V214、第五滤液罐；V215、第二回收液罐；Y202、第二压滤机；Y203、第三压滤机；Y204、第四压滤机；Y205、第五压滤机；LD202、浓缩液冷冻机组；

图5是本实用新型一种钛白粉废硫酸三段式负压蒸发结晶处理装置中的单效蒸发系统的工艺流程图；图中，S203、单效分离器；E209、单效蒸发器；E210、单效冷凝器；E211、四级预热器；E212、五级预热器；P227、单效循环泵；P228、单效压滤泵；P229、单效滤液泵；P230、单效出料泵；P231、单效冷凝液泵；P232、单效真空泵；V216、单效过滤罐；V217、单效滤液罐；V218、单效冷凝液罐；V219、单效气液分离罐；Y206、单效压滤机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

实施例

如图1所示，本实用新型是一种钛白粉废硫酸三段式负压蒸发结晶处理装置的使用原理工艺流程，包含以下步骤：

S1：负压冷冻结晶，将钛白粉废硫酸原液打入原液结晶系统中的原液结晶釜中，并负压冷冻结晶一段时间，将各原液结晶釜内的钛白粉废硫酸晶浆液离心分离，得七水硫酸亚铁固体和离心液；

S2：二效蒸发浓缩，将步骤S1中的离心液打入二效蒸发系统的一效蒸发单元中，外界生蒸汽向一效蒸发单元中提供饱和蒸汽，离心液在一效蒸发单元内进行初级负压逆流蒸发，形成初级浓缩液；初级浓缩液打入二效蒸发单元，同时一效蒸发单元产生的二次蒸汽进入二效蒸发单元中，初级浓缩液在二效蒸发单元内进行二级负压逆流蒸发，形成二级浓缩液，并将二级浓缩液打入浓缩结晶系统前段的浓缩液结晶釜中，负压冷冻结晶一段时间，将浓缩结晶系统前段的浓缩液结晶釜内的钛白粉废硫酸晶浆液压滤，得硫酸盐固体和滤液，其中硫酸盐固体去后处理工序；

S3：单效蒸发浓缩，将步骤S2中浓缩结晶系统前段中产生的滤液打入单效蒸发系统的单效蒸发单元中，外界生蒸汽向单效蒸发单元中提供饱和蒸汽，滤液在单效蒸发单元内进行三级负压逆流蒸发，形成三级浓缩液，将三级浓缩液打入浓缩结晶系统后段的浓缩液结晶釜中，负压冷冻结晶一段时间，将浓缩结晶系统后段的浓缩液结晶釜内的钛白粉废硫酸晶浆液压滤，得硫酸盐固体和再生硫酸溶液，其中硫酸盐固体去后处理工序、再生硫酸溶液去回收酸收集罐。

在本实施例中，所述步骤S1中，钛白粉废硫酸原液中硫酸的质量百分含量为22.5％、硫酸亚铁的质量百分含量为4％；所述步骤S2中，一效蒸发单元的温度控制在100～104℃，二效蒸发单元的温度控制在78～82℃；所述步骤S3中，单效蒸发单元的温度控制在100～104℃。所述步骤S2中，二效蒸发单元得到的二级浓缩液中硫酸的质量百分含量≥50％后打入浓缩液结晶系统前段的浓缩液结晶釜内冷冻结晶。

参考图2～5所示，本实用新型的一种钛白粉废硫酸三段式负压蒸发结晶处理装置，包括原液结晶系统、浓缩液结晶系统、二效蒸发系统、单效蒸发系统和真空系统，其中：

所述的原液结晶系统包括原液结晶釜、离心机和离心液罐，通过进料泵将钛白粉废硫酸原液打入所述的原液结晶釜内，原液结晶釜的出料口与离心机相连接，离心机的滤液出口与离心液罐相连接，离心液罐通过离心液泵与二效蒸发系统相连接，离心机的气体出口接入真空系统；

所述的浓缩液结晶系统包括浓缩液结晶系统前段和浓缩液结晶系统后段，所述的浓缩液结晶系统前段和浓缩液结晶系统后段均包括浓缩液结晶釜、压滤机和滤液罐；所述的浓缩液结晶系统前段中浓缩液结晶釜的进料口与二效蒸发系统相连接，所述的浓缩液结晶系统前段中浓缩液结晶釜的出料口与压滤机相连接，压滤机的滤液出口与滤液罐相连接，滤液罐通过滤液泵与单效蒸发系统相连接；所述的浓缩液结晶系统后段中浓缩液结晶釜的进料口与单效蒸发系统相连接，所述的浓缩液结晶系统后段中浓缩液结晶釜的出料口与压滤机相连接，压滤机的滤液出口与滤液罐相连接，滤液罐通过滤液泵接入酸液收集系统；

所述的二效蒸发系统包括一效蒸发单元和二效蒸发单元，所述的一效蒸发单元和二效蒸发单元均由蒸发器、分离器和循环泵组成，一效蒸发单元的分离器的进料口与预热器相连接，用于将来自原液结晶系统的离心液经过预热器预热后打入一效蒸发单元的分离器内，一效蒸发单元的分离器的浓缩液出口通过过料泵连接二效蒸发单元的分离器的进料口，用于将一效蒸发单元中达到设定浓度的浓缩液打入二效蒸发单元中，二效蒸发单元的分离器的浓缩液出口通过过料泵连接浓缩液结晶系统前段中浓缩液结晶釜的进料口，用于将二效蒸发单元中达到设定浓度的浓缩液打入浓缩液结晶系统前段中的浓缩液结晶釜内；一效蒸发单元的蒸发器壳程与外界的饱和生蒸汽连接，一效蒸发单元的分离器的二次蒸汽出口与二效蒸发单元的蒸发器壳程相连接，二效蒸发单元的分离器的二次蒸汽出口与冷凝器相连接，冷凝器通过气液分离罐接入真空系统；冷凝器的冷凝液出口与冷凝液罐相连接，冷凝液罐通过冷凝液泵接入冷凝液收集系统；

所述的单效蒸发系统包括单效蒸发单元，所述的单效蒸发单元由蒸发器、分离器和循环泵组成，单效蒸发单元的分离器的进料口与预热器相连接，用于将来自浓缩液结晶系统前段中的滤液经过预热器预热后打入单效蒸发单元的分离器内，单效蒸发单元的分离器的浓缩液出口通过过料泵连接浓缩液结晶系统后段中浓缩液结晶釜的进料口，用于将单效蒸发单元中达到设定浓度的浓缩液打入浓缩液结晶系统后段中的浓缩液结晶釜内；单效蒸发单元的蒸发器壳程与外界的饱和生蒸汽连接，单效蒸发单元的分离器的二次蒸汽出口与冷凝器相连接，冷凝器通过气液分离罐接入真空系统；冷凝器的冷凝液出口与冷凝液罐相连接，冷凝液罐通过冷凝液泵接入冷凝液收集系统。

更进一步地，所述一效蒸发单元、二效蒸发单元和单效蒸发单元中还具有进料预热器，一效蒸发单元中的进料预热器的壳程与一效蒸发单元的蒸发器的壳程相连接，二效蒸发单元中的进料预热器的壳程与二效蒸发单元的蒸发器的壳程相连接，二效蒸发单元中的进料预热器与二效蒸发系统中的冷凝液罐相连接；单效蒸发单元中的进料预热器的壳程与单效蒸发单元的蒸发器的壳程相连接，单效蒸发单元中的进料预热器的冷凝水出口接锅炉回用。

更进一步地，所述的原液结晶系统中的离心液罐与二效蒸发系统的一效蒸发单元之间还具有进料预热器，进料预热器的壳程与二效蒸发单元的分离器的二次蒸汽出口相连接，进料预热器的冷凝液出口与二效蒸发系统的冷凝液罐相连接；所述浓缩液结晶系统前段中的滤液罐与单效蒸发系统的单效蒸发单元之间还具有进料预热器，进料预热器的壳程与单效蒸发单元的分离器的二次蒸汽出口相连接，进料预热器的冷凝液出口与单效蒸发系统的冷凝液罐相连接。

更进一步地，所述原液结晶系统具有三组原液结晶单元，每组原液结晶单元均包括两组以上的原液结晶釜，每组原液结晶单元的原液结晶釜共用一台离心机和离心液罐；所述浓缩液结晶系统前段和浓缩液结晶系统后段均具有两组浓缩液结晶单元，每组浓缩液结晶单元均包括两组以上的浓缩液结晶釜，每组浓缩液结晶单元的浓缩液结晶釜共用一台压滤机和滤液罐。

更进一步地，所述一效蒸发单元和二效蒸发单元中还具有过滤罐和压滤机，所述一效蒸发单元的分离器的出料口与一效蒸发单元的过滤罐的进料口连接，所述二效蒸发单元的分离器的出料口与二效蒸发单元的过滤罐的进料口连接，所述一效蒸发单元的过滤罐的出液口和二效蒸发单元的过滤罐的出液口均通过压滤泵与压滤机连接，压滤机的滤液出口与滤液罐相连接，滤液罐通过滤液泵打入浓缩液结晶系统前段中的浓缩液结晶釜内；所述单效蒸发单元中还具有过滤罐和压滤机，所述单效蒸发单元的分离器的出料口与单效蒸发单元的过滤罐的进料口连接，所述单效蒸发单元的过滤罐的出液口通过压滤泵与压滤机连接，压滤机的滤液出口与滤液罐相连接，滤液罐通过滤液泵打入浓缩液结晶系统后段中的浓缩液结晶釜内。

为了更进一步理解本实用新型的技术方案，结合图1～5所示，本实施例的一种钛白粉废硫酸三段式负压蒸发结晶处理装置的使用原理工艺流程，其工作流程如下：

(1)物料流程：

来自原液池V101的钛白粉废硫酸原液经过除杂处理后进入平衡罐V201，然后通过进料泵P201依次进入第一原液结晶釜R201、第二原液结晶釜R202、第三原液结晶釜R203、第四原液结晶釜R204、第五原液结晶釜R205、第六原液结晶釜R206、第七原液结晶釜R207、第八原液结晶釜R208、第九原液结晶釜R209，各原液结晶釜内的钛白粉废硫酸原液利用夹套内的冰盐水循环冷冻结晶，冷冻结晶温度为-6℃～0℃，结晶完成后的钛白粉废硫酸晶浆液进入第一离心机M201、第二离心机M202、第三离心机M203进行固液分离，分离出的七水硫酸亚铁晶体进行人工计量包装，包装好的七水硫酸亚铁晶体入库或者外运；离心机分离出的钛白粉废硫酸离心液收集进入第一离心液罐V202、第二离心液罐V203、第三离心液罐V204，并通过第一离心液泵P202、第二离心液泵P203、第三离心液泵P204打人二效蒸发系统中；

来自原液结晶系统的钛白粉废硫酸离心液经计量后进入一效分离器S201，途中一级预热器E205、二级预热器E206、三级预热器E207，分别利用二效分离器S202的二次蒸汽热量、二效蒸发器E203的二次蒸汽冷凝液热量、一效蒸发器E202的蒸汽冷凝水热量进行预热，钛白粉废硫酸离心液经过一效蒸发器E202的饱和蒸汽加热，达到设计沸点的钛白粉废硫酸离心液在一效分离器S201内完成汽液分离，钛白粉废硫酸离心液在一效蒸发单元内经多次强制循环后，初步浓缩得到钛白粉废硫酸初级浓缩液，并通过一效过料泵P209打入二效分离器S202；

进入二效蒸发单元的钛白粉废硫酸初级浓缩液经过二效蒸发器E203的二次蒸汽加热，达到设计沸点的钛白粉废硫酸初级浓缩液在二效分离器S202内完成汽液分离，钛白粉废硫酸初级浓缩液在二效蒸发单元内经多次强制循环并完成设计的蒸发浓缩，得到钛白粉废硫酸二级浓缩液，其中硫酸含量≥50％的钛白粉废硫酸二级浓缩液通过二效出料泵P213打入浓缩液结晶系统前段中的各浓缩液结晶釜内；

浓缩液结晶系统前段中的各浓缩液结晶釜内的钛白粉废硫酸二级浓缩液利用夹套内的冰盐水循环冷冻结晶，冷冻结晶温度为-6℃～0℃，结晶完成后的钛白粉废硫酸晶浆液通过第一晶浆泵P217打入第二压滤机Y202、第二晶浆泵P219打入第三压滤机Y203进行固液分离，分离出的硫酸盐固体送去后处理工段，滤液收集进入第二滤液罐V211和第三滤液罐V212，并通过第二滤液泵P218打入至单效蒸发系统；

来自浓缩液结晶系统前段中的滤液经计量后进入单效分离器S203，途中四级预热器E211、五级预热器E212，分别利用单效分离器S203的二次蒸汽热量、单效蒸发器E209的外界生蒸汽冷凝水热量进行预热，滤液经过单效蒸发器E209的饱和蒸汽加热，达到设计沸点的滤液在单效分离器S203内完成汽液分离，滤液在单效蒸发单元内经多次强制循环并完成设计的蒸发浓缩，浓缩后得到硫酸含量≥70％的钛白粉废硫酸三级浓缩液，并通过单效出料泵P230打入浓缩液结晶系统后段的各浓缩液结晶釜内；

浓缩液结晶系统后段中的的各浓缩液结晶釜内的钛白粉废硫酸三级浓缩液利用夹套内的冰盐水循环冷冻结晶，冷冻结晶温度为-6℃～0℃，结晶完成后的钛白粉废硫酸晶浆液通过第三晶浆泵P221、第四晶浆泵P223打入第四压滤机Y204和第五压滤机Y205进行固液分离，分离出的硫酸盐固体送去后处理工段，滤液即再生硫酸溶液，通过第四滤液泵P222、第五滤液泵P224打出至回收酸收集罐；

另外，考虑到钛白粉废硫酸二级浓缩液中含有硫酸钙等易结晶结垢物质，为了防止蒸发器的结晶结垢堵塞，特在一效蒸发单元中加设一效过滤罐V206，一效过滤罐V206上部清液经一效循环泵P207返回至一效蒸发器E202内，同理，在二效蒸发单元中加设二效过滤罐V208，二效过滤罐V208上部清液经二效循环泵P211返回至二效蒸发器E203内，一效过滤罐V206底部的浓浆液通过一效压滤泵P208、二效过滤罐V208通过二效压滤泵P212均打入第一压滤机Y201进行固液分离去除硫酸盐固体，分离出的硫酸盐固体进行人工包装后入库或者外运，滤液(钛白粉废硫酸二级浓缩液)通过第一滤液泵P210和二效出料泵P213打入浓缩液结晶系统前段中的各浓缩液结晶釜内；

考虑到钛白粉废硫酸三级浓缩液中含有硫酸钙等易结晶结垢物质，为了防止蒸发器的结晶结垢堵塞，特在单效蒸发单元中加设单效过滤罐V216，单效过滤罐V216上部清液经单效循环泵P227返回至单效蒸发器E209内，单效过滤罐V216底部浓浆液通过单效压滤泵P228打入单效压滤机Y206进行固液分离去除硫酸盐固体，分离出的硫酸盐固体进行人工包装后入库或者外运，滤液通过单效滤液泵P229和单效出料泵P230打入浓缩液结晶系统后段中的各浓缩液结晶釜内。

(2)二效蒸发系统内的加热蒸汽与冷凝水流程

来自界外的饱和生蒸汽经过减压后进入一效蒸发器E202壳程，换热冷凝后经过疏水阀、三级预热器E207壳程，预热离心液后进入二效蒸发器E203壳程闪蒸利用热能；

一效分离器S201的二次蒸汽进入二效蒸发器E203壳程，换热后的冷凝液进入二级预热器E206壳程，利用完热量进入二效冷凝液罐V209；

二效分离器S202的二次蒸汽进入二效冷凝器E204，被冷凝后进入二效冷凝液罐V209；二效分离器S202的部分二次蒸汽还进入一级预热器E205壳程，冷凝后进入二效冷凝液罐V209，冷凝液通过二效冷凝液泵P214打出至收集池。

(3)单效蒸发系统内的加热蒸汽与冷凝水流程

来自界外的饱和生蒸汽经过减压后进入单效蒸发器E209壳程，换热冷凝后经过疏水阀、五级预热器E212壳程利用热能或者回用于锅炉；

单效分离器S203的二次蒸汽进入单效冷凝器E210，被冷凝后进入单效冷凝液罐V218，单效分离器S203的部分二次蒸汽还进入四级预热器E211壳程，冷凝后进入单效冷凝液罐V218，冷凝液通过二效冷凝液泵P231打出至收集池。

(4)真空系统

原液结晶系统的真空系统由原液回收冷凝器E201、原液结晶系统真空机组P205、各回收液罐等组成，主要用于离心液的收集、各原液结晶釜酸性气体的吸收、各离心液罐的尾气吸收等，实现有效的清洁生产及生产环境符合环保要求；

二效蒸发系统的真空系统由二效冷凝器E204、二效真空泵P215、二效气液分离罐V210等组成，将系统中的不凝气抽出，维持二效蒸发系统真空度，实现有效的负压蒸发；

单效蒸发系统的真空系统由单效冷凝器E210、单效真空泵P232、单效气液分离罐V219等组成，将单效蒸发系统中的不凝气抽出，维持单效蒸发系统的较高真空，实现有效的负压低温蒸发。

浓缩结晶系统的真空系统由回收冷凝器E208、浓缩液结晶系统真空机组P225、第二回收液罐V215等组成，主要用于浓缩液结晶釜酸性气体的吸收，实现有效的清洁生产及生产环境符合环保要求。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种钛白粉废硫酸三段式负压蒸发结晶处理装置，其特征在于，包括原液结晶系统、浓缩液结晶系统、二效蒸发系统、单效蒸发系统和真空系统，其中：

所述的原液结晶系统包括原液结晶釜、离心机和离心液罐，通过进料泵将钛白粉废硫酸原液打入所述的原液结晶釜内，原液结晶釜的出料口与离心机相连接，离心机的滤液出口与离心液罐相连接，离心液罐通过离心液泵与二效蒸发系统相连接，离心机的气体出口接入真空系统；

所述的浓缩液结晶系统包括浓缩液结晶系统前段和浓缩液结晶系统后段，所述的浓缩液结晶系统前段和浓缩液结晶系统后段均包括浓缩液结晶釜、压滤机和滤液罐；所述的浓缩液结晶系统前段中浓缩液结晶釜的进料口与二效蒸发系统相连接，所述的浓缩液结晶系统前段中浓缩液结晶釜的出料口与压滤机相连接，压滤机的滤液出口与滤液罐相连接，滤液罐通过滤液泵与单效蒸发系统相连接；所述的浓缩液结晶系统后段中浓缩液结晶釜的进料口与单效蒸发系统相连接，所述的浓缩液结晶系统后段中浓缩液结晶釜的出料口与压滤机相连接，压滤机的滤液出口与滤液罐相连接，滤液罐通过滤液泵接入酸液收集系统；

所述的二效蒸发系统包括一效蒸发单元和二效蒸发单元，所述的一效蒸发单元和二效蒸发单元均由蒸发器、分离器和循环泵组成，一效蒸发单元的分离器的进料口与预热器相连接，用于将来自原液结晶系统的离心液经过预热器预热后打入一效蒸发单元的分离器内，一效蒸发单元的分离器的浓缩液出口通过过料泵连接二效蒸发单元的分离器的进料口，用于将一效蒸发单元中达到设定浓度的浓缩液打入二效蒸发单元中，二效蒸发单元的分离器的浓缩液出口通过过料泵连接浓缩液结晶系统前段中浓缩液结晶釜的进料口，用于将二效蒸发单元中达到设定浓度的浓缩液打入浓缩液结晶系统前段中的浓缩液结晶釜内；一效蒸发单元的蒸发器壳程与外界的饱和生蒸汽连接，一效蒸发单元的分离器的二次蒸汽出口与二效蒸发单元的蒸发器壳程相连接，二效蒸发单元的分离器的二次蒸汽出口与冷凝器相连接，冷凝器通过气液分离罐接入真空系统；冷凝器的冷凝液出口与冷凝液罐相连接，冷凝液罐通过冷凝液泵接入冷凝液收集系统；

所述的单效蒸发系统包括单效蒸发单元，所述的单效蒸发单元由蒸发器、分离器和循环泵组成，单效蒸发单元的分离器的进料口与预热器相连接，用于将来自浓缩液结晶系统前段中的滤液经过预热器预热后打入单效蒸发单元的分离器内，单效蒸发单元的分离器的浓缩液出口通过过料泵连接浓缩液结晶系统后段中浓缩液结晶釜的进料口，用于将单效蒸发单元中达到设定浓度的浓缩液打入浓缩液结晶系统后段中的浓缩液结晶釜内；单效蒸发单元的蒸发器壳程与外界的饱和生蒸汽连接，单效蒸发单元的分离器的二次蒸汽出口与冷凝器相连接，冷凝器通过气液分离罐接入真空系统；冷凝器的冷凝液出口与冷凝液罐相连接，冷凝液罐通过冷凝液泵接入冷凝液收集系统。

2.如权利要求1所述的钛白粉废硫酸三段式负压蒸发结晶处理装置，其特征在于，所述一效蒸发单元、二效蒸发单元和单效蒸发单元中还具有进料预热器，一效蒸发单元中的进料预热器的壳程与一效蒸发单元的蒸发器的壳程相连接，二效蒸发单元中的进料预热器的壳程与二效蒸发单元的蒸发器的壳程相连接，二效蒸发单元中的进料预热器与二效蒸发系统中的冷凝液罐相连接；单效蒸发单元中的进料预热器的壳程与单效蒸发单元的蒸发器的壳程相连接，单效蒸发单元中的进料预热器的冷凝水出口接锅炉回用。

3.如权利要求2所述的钛白粉废硫酸三段式负压蒸发结晶处理装置，其特征在于，所述的原液结晶系统中的离心液罐与二效蒸发系统的一效蒸发单元之间还具有进料预热器，进料预热器的壳程与二效蒸发单元的分离器的二次蒸汽出口相连接，进料预热器的冷凝液出口与二效蒸发系统的冷凝液罐相连接；所述浓缩液结晶系统前段中的滤液罐与单效蒸发系统的单效蒸发单元之间还具有进料预热器，进料预热器的壳程与单效蒸发单元的分离器的二次蒸汽出口相连接，进料预热器的冷凝液出口与单效蒸发系统的冷凝液罐相连接。

4.如权利要求3所述的钛白粉废硫酸三段式负压蒸发结晶处理装置，其特征在于，所述原液结晶系统具有三组原液结晶单元，每组原液结晶单元均包括两组以上的原液结晶釜，每组原液结晶单元的原液结晶釜共用一台离心机和离心液罐；所述浓缩液结晶系统前段和浓缩液结晶系统后段均具有两组浓缩液结晶单元，每组浓缩液结晶单元均包括两组以上的浓缩液结晶釜，每组浓缩液结晶单元的浓缩液结晶釜共用一台压滤机和滤液罐。

5.如权利要求4所述的钛白粉废硫酸三段式负压蒸发结晶处理装置，其特征在于，所述一效蒸发单元和二效蒸发单元中还具有过滤罐和压滤机，所述一效蒸发单元的分离器的出料口与一效蒸发单元的过滤罐的进料口连接，所述二效蒸发单元的分离器的出料口与二效蒸发单元的过滤罐的进料口连接，所述一效蒸发单元的过滤罐的出液口和二效蒸发单元的过滤罐的出液口均通过压滤泵与压滤机连接，压滤机的滤液出口与滤液罐相连接，滤液罐通过滤液泵打入浓缩液结晶系统前段中的浓缩液结晶釜内；所述单效蒸发单元中还具有过滤罐和压滤机，所述单效蒸发单元的分离器的出料口与单效蒸发单元的过滤罐的进料口连接，所述单效蒸发单元的过滤罐的出液口通过压滤泵与压滤机连接，压滤机的滤液出口与滤液罐相连接，滤液罐通过滤液泵打入浓缩液结晶系统后段中的浓缩液结晶釜内。

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