[发明专利]硫酸法钛白钛液的浓缩方法及专用装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种硫酸法钛白钛液的浓缩方法及专用装置。

背景技术

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，我国钛白行业基本上还是采用传统的单效薄膜蒸发浓缩清钛液。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吨生蒸汽。

传统钛液浓缩的工艺技术比较落后，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；

2、浓缩后的钛液稳定性差。因为单效浓缩是采用125-138℃的生蒸汽，容易造成钛液的局部过热，使钛液早期水解产生固相硫酸氧钛结晶堵塞蒸发器列管，而分散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、由于是单效浓缩，装置的规模较小，不能适应钛白粉装置大型化的发展需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以大幅度降低蒸汽消耗、提高浓钛液稳定性的硫酸法钛白钛液的浓缩方法及专用装置。

本发明的技术解决方案是：

一种硫酸法钛白钛液的浓缩方法，其特征是：将清钛液在蒸发浓缩过程中产生的二次蒸汽，经机械蒸汽压缩机升压、升温后，再返回蒸发浓缩系统，蒸发系统保持在－0.08MPa下运行。

所述的硫酸法钛白钛液的浓缩方法，具体步骤是：清钛液经泵依次通过一级预热器、二级预热器，预热升温至临界温度，然后经循环泵从进入降膜或升膜石墨蒸发器的加热器管程，均匀进入加热室的列管内，进行蒸发，并进入蒸发器的分离室，浓缩液一部分与清钛液混合后返回蒸发器，一部分经浓钛液泵送下一工序；

降膜或升膜蒸发器产生的二次蒸汽经雾沫分离后进入蒸汽压缩机，通过压缩机将温度、压力提高后作为热源返回系统，其中大部分送至降膜或升膜蒸发器的加热室壳程，少部分送至二级预热器；蒸发器加热室产生的冷凝水与二级预热器产生的冷凝水均进入凝结收集罐，用于稀钛液的一级预热。

硫酸法钛白钛液的浓缩方法的专用装置，包括串联的一级预热器、二级预热器，二级预热器经循环泵与降膜或升膜石墨蒸发器的管程相通，降膜或升膜石墨蒸发器的分离器的浓缩液出口分成二路，一路与清钛液输入管连接，另一路与送向下一工序的管路连接；降膜或升膜石墨蒸发器的分离器的二次蒸汽出口经雾沫分离装置后与蒸汽压缩机连接，蒸汽压缩机出口分成二路，一路与降膜或升膜石墨蒸发器的管程相通，另一路与二级预热器连接；降膜或升膜石墨蒸发器的加热室冷凝水出口、二级预热器的冷凝水出口均与凝结收集罐相通。

本发明钛液浓缩过程中不会产生局部过热，浓钛液的稳定性优于常规的单效浓缩。具有大幅度降低蒸汽消耗、节能效果显著、钛液稳定性好等特点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

一种硫酸法钛白钛液的浓缩方法，将清钛液在蒸发浓缩过程中产生的二次蒸汽，经机械蒸汽压缩机升压、升温后，再返回蒸发浓缩系统，蒸发系统保持在－0.08MPa下运行。

具体步骤是：

清钛液经泵依次通过一级预热器、二级预热器，预热升温至临界温度，然后经循环泵从顶部进入降膜石墨蒸发器的加热器管程，均匀进入加热室的列管内，在重力作用下，料液沿管内壁成膜状下降，进行蒸发，在底部进入蒸发器的分离室。浓缩液一部分与清钛液混合后返回蒸发器，一部分经浓钛液泵送下一工序。