[发明专利]一种钛液二效浓缩装置及浓缩工艺

说明书

技术领域

    本发明涉及钛液浓缩技术领域，具体是钛液二效浓缩装置及浓缩工艺。

背景技术

硫酸法钛白粉的工业生产中，需要将150g/L（二氧化钛质量浓度）的稀钛液浓缩至220g/L，通常采用单效升膜蒸发器蒸发，这种蒸发装置蒸汽消耗较高。采用多效蒸发装置是降低钛液浓缩工序蒸汽的消耗有效途径之一，多效浓缩常见的是二效真空闪蒸浓缩，流程中二效采用一效闪蒸出来的二次蒸汽作为热源，二次蒸汽温度为60~65℃，由于温度较低，二效所需换热器的换热面积较大，同时由于钛液中含有大量金属钙离子，在浓缩过程中容易形成硫酸钙或石膏固体沉淀物，在换热管表面上沉积而成形成水垢，影响换热效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提出了一种节约新饱和蒸汽并避免堵塞换热管提高换热管换热效率的钛液二效浓缩的工艺装置及浓缩工艺。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种钛液二效浓缩装置，其特征在于：包括预热器、一级换热器、二级换热器、闪蒸罐、薄膜蒸发器以及大气冷凝器，所述的预热器包括预热器溶液入口、预热器溶液出口、预热器蒸汽入口和预热器蒸汽出口，所述的一级换热器包括一级换热器溶液入口、一级换热器溶液出口、一级换热器蒸汽入口和一级换热器蒸汽出口，所述的二级换热器包括二级换热器溶液入口、二级换热器溶液出口、二级换热器蒸汽入口和二级换热器蒸汽出口，所述的闪蒸罐包括闪蒸罐溶液入口、闪蒸罐溶液第一出口、闪蒸罐溶液第二出口和闪蒸罐蒸汽出口，所述的薄膜蒸发器包括薄膜蒸发器溶液入口、薄膜蒸发器溶液出口、薄膜蒸发器蒸汽入口和薄膜蒸发器蒸汽出口，所述的大气冷凝器包括冷凝器第一蒸汽入口、冷凝器第二蒸汽入口和冷凝器蒸汽出口；所述预热器溶液出口与所述一级换热器溶液入口连接，所述的一级换热器溶液出口通过一循环泵连接至所述二级换热器溶液入口，所述二级换热器的溶液出口链接至所述闪蒸罐溶液入口，所述闪蒸罐蒸汽出口与所述预热器蒸汽入口连接，所述预热器蒸汽出口连接至所述冷凝器第一蒸汽入口，在所述冷凝器第二蒸汽入口连接所述一级换热器蒸汽出口和二级换热器蒸汽出口，所述闪蒸罐溶液第一出口与所述一级换热器溶液入口连接，所述闪蒸罐溶液第二出口连接至所述薄膜蒸发器溶液入口，所述薄膜蒸发器蒸汽出口分别与所述的一级换热器蒸汽入口和二级换热器蒸汽入口连接，在所述的薄膜蒸发器蒸汽入口通入新饱和蒸汽，在所述冷凝器蒸汽出口连接一真空泵。

所述的预热器、一级换热器和二级换热器均采用列管式换热器，所述循环泵为轴流式循环泵，所述薄膜蒸发器采用列管式薄膜蒸发器。

在所述预热器溶液入口上端设置有一高位储液槽，在所述薄膜蒸发器溶液出口下端设置有一浓储液槽。

一种钛液二效浓缩工艺，稀钛液从高位贮液槽进入预热器预热，预热器的热源为闪蒸罐闪蒸出来的二次蒸汽；

经预热的稀钛液然后进入由一级换热器、二级换热器、循环泵以及闪蒸罐组成的强制循环蒸发系统进行循环蒸发浓缩，一级换热器和二级换热器的热源为薄膜蒸发器闪蒸出来的二次蒸汽，钛液在强制循环蒸发系统内的循环依靠循环泵强制推动，由真空泵和大气冷凝器控制闪蒸罐的真空度，同时通过循环泵控制钛液在强制循环蒸发系统内的流速，以免物料产生结晶或加剧结垢，堵塞换热管；

经强制循环蒸发系统初步浓缩后的钛液进入薄膜蒸发器进一步浓缩，薄膜蒸发器的热源为新饱和蒸汽；由真空泵和大气冷凝器控制薄膜蒸发器的真空度，未冷凝的二次蒸汽通过大气冷凝器进行喷淋冷凝。

本发明具有以下优点：

1.      采用强制循环蒸发系统，通过强制循环泵控制钛液在一级换热器和二级换热器内的流速，避免了因流速较低造成换热器内换热管大面积结垢和堵塞的问题，并且大幅度提高了换热器的总传热系数，减小了换热器的换热面积。

2.      大气冷凝器和真空泵组成真空系统，闪蒸罐闪蒸出来的二次蒸汽经过预热器加热稀钛液，薄膜蒸发器闪蒸出来的二次蒸汽作为强制循环蒸发系统的热源加热循环的钛液。真空系统进一步冷凝未冷凝的二次蒸汽，来控制薄膜蒸发器和闪蒸罐内的真空度。

3.      充分利用了二次蒸汽的潜热，减轻了真空系统的负担，可以节约新饱和蒸汽35%左右，且流程较短，容易控制，设备少，成本低。

附图说明

    图1是本发明装置的连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细说明：

如图1所示，本发明钛液二效浓缩装置，包括高位贮液槽1、预热器2、一级换热器3、二级换热器4、闪蒸罐5、循环泵6、薄膜蒸发器7、浓储液槽8、大气冷凝器9、真空泵10和液封池11。本发明浓缩装置的浓缩工艺为：稀钛液从高位贮液槽1进入预热器2预热，预热器的热源为闪蒸罐5闪蒸出来的二次蒸汽。然后进入强制循环蒸发系统，强制循环蒸发系统由一级换热器3、二级换热器4、循环泵6、循环管道、闪蒸罐5等组成，一级换热器3和二级换热器4的热源为薄膜蒸发器7闪蒸出来的二次蒸汽，钛液在强制循环蒸发系统内的循环主要依靠循环泵6强制推动。初步浓缩后的物料部分进入薄膜蒸发器7进一步浓缩，薄膜蒸发器7的热源为新饱和蒸汽。流程中，需要控制薄膜蒸发器7、闪蒸罐5的真空度及钛液的温度，同时控制钛液在循环蒸发系统内的流速，以免物料产生结晶或加剧结垢，堵塞换热管。系统的真空由真空泵10和大气冷凝器9形成，未冷凝的二次蒸汽通过大气冷凝器进行喷淋冷凝，通过节流来分别控制薄膜蒸发器7和闪蒸罐5的真空度。