多效浓缩技术与装备简介.doc

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1、易水解钛液多效低温节能浓缩技术与装备简介一、国内外技术概况硫酸法钛白粉生产过程中，钛铁矿与硫酸反应、经过澄清过滤并分离出硫酸亚铁之后得到的钛液，由于浓度较低，不能直接用于水解制备水合二氧化钛（又称偏钛酸）。这样的稀钛液（又称清钛液），必须经过浓缩达到一定浓度后，才能进入下一步的水解工序。稀钛液中主要含有硫酸氧钛、硫酸钛、硫酸亚铁等溶质，一般可通过加热蒸发的方法浓缩稀钛液。由于在常压状态下钛液的沸点在104-114℃左右，而钛液本身在80℃以上就会水解，如果在常压状态下高温加热蒸发，钛液就会发生早期水解而生成胶体微粒悬浮于钛液中，造成沉降和压滤的困难，最终影响钛白粉的质量和产量。为了

2、避免早期水解，钛液的浓缩必须在真空状态下低温浓缩。目前，我国钛白行业还是采用传统的单效薄膜蒸发装置浓缩清钛液。在实际生产过程中，一般是要控制钛液温度不高于70℃，真空度需要保持在-0.080MPa以上，才能得到合格的200g/L的浓钛液。平均每生产1吨钛白粉产品，用于钛液浓缩需要消耗2.0-3.0吨新鲜蒸汽。传统钛液浓缩的工艺技术存在以下不足：1、蒸汽消耗大。由于采用单效蒸发，蒸发一吨水需要消耗1.25-1.5吨蒸汽，平均每生产1吨钛白粉产品，用于钛液浓缩需要消耗2.0-3.0吨新鲜蒸汽。2、单效浓缩容易造成钛液的局部过热，使钛液早期水解产生8固相硫酸氧钛结晶堵塞蒸发器列管，而分散

3、到钛液中的硫酸氧钛结晶会像晶种一样，不断增大而沉积下来，给生产造成不必要的损失。同时，由于这些不良结晶中心的存在，会严重影响水解产物的性能，影响成品钛白粉的质量。3、用于钛液浓缩的薄膜蒸发器，采用的钛金属材料，价格较高。4、单效浓缩装置的规模较小，不能适应钛白粉装置大型化的发展需要。据我们了解，国际上几家大的钛白生产企业像科美基公司、亨兹曼公司、原德国拜耳公司，均是采用双效蒸发装置浓缩钛液。但处于技术垄断及对我国的技术封锁，国际上钛液浓缩采用的工艺及装置未见报道。我国九十年代初期，从东欧国家引进了三套1.5万吨/年钛白生产装置，其中某厂就引进了一套钛液双效浓缩设备。试运行时，装置出

4、现加热管堵塞严重，无法正常运行，只好又改回常规的单效薄膜蒸发浓缩。二、钛液多效浓缩的创新点及特点1、总结了钛液浓缩过程中发生早期水解以及影响浓钛液稳定性的规律，合理确定各级钛液的浓度、温度及相适应的真空度，充分利用了系统二次蒸汽的潜热，比单效浓缩减少40-50%的蒸汽消耗，节能效果显著。我们通过试验，研究与总结了多效浓缩各段的钛液浓度、酸度与物料水解的规律；钛液温度、真空度与物料水解的关系。因此，突破了钛液多效浓缩的技术瓶颈。确定了既能抑制钛液的早期水解、保证浓钛液的稳定性,又能充分利用二次蒸汽潜热的各级物料温度、酸度、浓度及相适应的系统真空度。开发了具有自主知识产权的钛液多效低温

5、浓缩工艺包。2、开发了钛液浓缩的温度分段控制技术，有效抑制了钛液浓缩过程中早期水解的发生，浓钛液的稳定性优于常规的单效浓缩。在单效浓缩时，由于新鲜蒸汽温度较高，当浓度较低的清钛液进入系8统后，就在加热室与新鲜蒸汽换热，很容易造成清钛液的局部温度过热而产生早期水解。所以，钛液浓缩过程中的温度控制非常重要。我们借鉴合作方“中德艾伯纳三圣环保公司”十四效浓缩的温度控制技术，开发了钛液浓缩的温度分段控制技术。通过该技术，能根据运行中各级钛液的浓度，方便灵活的实现各级温度及真空度的调节和控制。工业生产装置表明，通过温度分段控制技术，逐级提高钛液的温度与浓度，抑制了钛液浓缩过程中的早期水解，钛

6、液的稳定性也得到了提高。3、在钛液浓缩的后段，采取先进的绝热闪蒸蒸发及真空技术，利用物料本身的温度进行绝热闪蒸脱水。钛液经双效逆流蒸发系统的二次脱水后，钛液的浓度已接近合格浓度。此时钛液的温度较高，依靠钛液本身的热能，依次流经多级卧式闪蒸室，压力逐级降低，钛液进一步得到浓缩，从最后一级流出的钛液达到了工艺要求的浓度。很明显，在绝热闪蒸浓缩阶段，钛液浓度得到提高的同时，钛液温度没有升高，反而是下降。所以，绝热闪蒸脱水技术不需要外部热能、不提升钛液温度，更适合钛液后段的脱水浓缩。当对钛液的浓度有更高要求时，浓缩的后段采用绝热闪蒸脱水技术更加可靠。4、为钛液多效低温节能浓缩装备开发了石墨

7、表面处理技术，设计制作的加热器石墨件与石墨管表面更加光滑、更加不容易结垢。钛液多效低温节能浓缩装备的加热设备采用了新型石墨材料，该石墨材料经过了特殊的表面处理，提升了与钛液接触的石墨件与石墨管的光滑性。与传统薄膜蒸发器的钛加热管相比，更不容易结垢及堵塞。同时，石墨换热器的换热效果能始终保持在最佳状况。5、用技术先进的“雾化冷凝器”替代传统的“混合冷凝器+真空泵”，降低了装置的动力消耗、减少了设备投资。8雾化冷凝技术。雾化式冷凝器是借鉴国外技术开发的。雾化式冷凝器设计有