[发明专利]罩式消泡器及硫酸法制备钛白粉的酸解工艺

说明书

技术领域

本申请涉及一种用于消除反应容器内所产生泡沫的消泡装置。

本申请还涉及一种使用上述消泡装置后，改进的硫酸法制备钛白粉的酸解工艺。

背景技术

采用硫酸法制备钛白粉的生产行业中，钛液的制备通常在酸解锅中进行。钛原料与浓硫酸在酸解锅内混合发生主反应的过程会瞬间产生大量泡沫，为防止泡沫冒锅风险但又不影响正常的酸解过程，目前合适的办法只能是减少每批次钛原料的投入量或者添加消泡剂。但是，减少钛原料投入量会降低了单位时间的产能，添加消泡剂则会提高生产成本，并且消泡效果不佳，存在一定安全隐患。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供具有消除反应容器内所产生泡沫作用的罩式消泡器。

本发明还要解决的技术问题是提供一种改进的硫酸法制备钛白粉的酸解工艺。

该罩式消泡器包括设有气体释放口的封盖件，以及安装在该封盖件上的多个压缩气消泡喷枪，这些压缩气消泡喷枪的喷嘴均指向与该封盖件配合的反应容器中。

该消泡器的使用过程为：将封盖件安装在反应容器上后，所有的压缩气消泡喷枪的喷嘴将对准反应容器内部；当反应容器内产生泡沫时，开启控制阀门，使压缩气从各喷枪的喷嘴向外喷出；此后，反应容器内的泡沫在压缩气的冲击下破裂并释放出大量的气体，并从封盖件上的气体释放口排出。

可见，该罩式消泡器利用压缩气的冲击作用来破坏反应容器内的泡沫，强制性的使泡沫破裂并释放出大量的气体，因此可以抑止泡沫体积的增涨，起到消泡的作用。

为了达到更为理想的消泡效果，本发明还建议将压缩气消泡喷枪的喷嘴设计成由上唇、下唇以及连接该上唇和下唇的唇角所构成的扇型扁状结构。这样设计能够使压缩气体以面状形式喷出，所形成的气面能够切入到泡沫中(最好是以垂直的方向切入泡沫)，因此对泡沫的破坏力更大，并且气流的覆盖范围较宽，可减少喷枪的数量。

由于喷嘴中心的气压较喷嘴两端唇角处的气压更大，因此，当压缩气体以面状形式喷出时，所形成的气面的中心处的气流量将比该气面边缘处的气流量大，导致气面边缘处的消泡效果弱于气面的中心处的消泡效果。为克服该缺陷，本发明还进一步的将上唇和下唇之间的距离设计成从喷嘴的中心向两端的唇角方向逐渐增大的形式，这样可以弥补喷嘴中心与喷嘴两端唇角处的压差，使整个气面的气流量趋于均匀。

为实现使上唇和下唇之间的距离从喷嘴的中心向两端的唇角方向逐渐增大的形式，可以采用多种设计。本发明建议将其设计成从该喷嘴的轴线方向看，该上唇的唇边和下唇的唇边是以该喷嘴的宽度中心线互为镜像的曲线的形式。由于这种形式的喷嘴在几何上是对称的，并且上下唇的内壁光滑，利于气流的均匀且压力损失较小。

除喷嘴形式外，压缩气消泡喷枪的布置形式也对消泡效果起重要作用。通过研究，本发明认为，采用将一部分的压缩气消泡喷枪作为向反应容器的中间区域喷射气流的内喷枪，一部分的压缩气消泡喷枪作为向反应容器内缘区域喷射气流的外喷枪的布置形式，能够达到较理想的效果。这是因为，反应容器的中间区域最容易聚集较厚的泡沫，同时，反应容器的内壁又对泡沫的攀升起支撑作用，因此，通过内喷枪和外喷枪着重对这两个区域进行消泡处理，能够更好的抑止泡沫的增涨。

在此基础上，可将各内喷枪沿一个与封盖件同心的内圆周布置在该封盖件上，并且各内喷枪的喷嘴的宽度中心线分别与该内圆周的直径线重合。这样，实际上是使从各内喷枪喷出的气面处于封盖件的径向方向上，从而在通过这些内喷枪集中对反应容器的中间区域喷射气流的同时，可使喷射的气流覆盖反应容器的大部分区域。

为防止反应容器中间区域的泡沫增涨至危险高度，还可使从各内喷枪喷出的边缘气流与反应容器的中心轴线的交点与封盖件内侧面之间的距离大于或等于反应容器的深度的1/5。当然，如果此距离设计的越大，考虑到压力损失的加大，压缩气体的压力也要求相应的增大，从而增加气体压缩机的能耗，故最好取反应容器深度的1/5。

另外，还可将各外喷枪沿一个与封盖件同心的外圆周布置在该封盖件上，并且各外喷枪的喷嘴的宽度中心线分别与该外圆周相切。这样，实际上是使从各外喷枪喷出的气面处于封盖件的切线方向，使喷射的气流更多的作用于反应容器的内缘区域，外喷枪的数量可设置较少。

为防止反应容器内缘区域的泡沫增涨至危险高度，还可使从各外喷枪所喷出的边缘气流与反应容器内壁的交点与封盖件内侧面之间的距离大于或等于反应容器的深度的1/5。同样，如果此距离设计的越大，压缩气体的压力也要求相应的增大，从而增加气体压缩机的能耗，故最好取反应容器深度的1/5。

利用上述的罩式消泡器，本发明改进后的酸法制备钛白粉的酸解工艺包括以下步骤：