[发明专利]一种硫酸法钛白液的浓缩装置及方法

说明书

本发明公开了一种硫酸法钛白液的浓缩装置及方法，所述浓缩装置包括蒸发器，所述蒸发器为一体两厢的降膜钛材蒸发器，所述钛材蒸发器包括上管箱和下管箱，所述钛材蒸发器的上管箱和钛液预热装置相连；所述钛材蒸发器的上管箱和和下管箱之间通过循环泵相连，所述钛材蒸发器的下管箱上设有出料口；所述钛材蒸发器上设有二次蒸汽出口，所述二次蒸汽出口通过分离器和洗气塔的入口相连，所述洗气塔的出口和压缩机的入口相连，所述压缩机的出口和钛材蒸发器的壳层连通进行换热。本发明能够最大程度地回收系统的热量，比传统钛液蒸发大幅度节约了蒸汽用量；同时避免了石墨蒸发中的故障率高，设备使用寿命短等问题，且结构简单，运行稳定。

技术领域

本发明涉及一种钛白液的浓缩装置及方法，尤其涉及一种硫酸法钛白液的浓缩装置及方法。

背景技术

硫酸法钛白粉生产过程中，钛铁矿与硫酸反应，用水进行溶解、沉降，分离出硫酸亚铁之后进行过滤所得到的清钛液，在制备颜料级钛白粉时，由于浓度较低，不能直接用于水解制作二氧化钛。这样的稀钛液必须浓缩达到一定浓度后才能进入下一步的水解工序，以保证颜料指标。

稀钛液中主要含有硫酸氧钛、硫酸钛、硫酸亚铁等溶质，但硫酸氧钛、硫酸钛属于热敏性物质，超过75℃时就会发生水解现象；如果在常压状态下直接加热蒸发，在未达到沸点(104～114℃)时，钛液就已经发生不可控的水解而生成不规则的水合二氧化钛颗粒，最终得不到颜料级钛白粉。为了避免早期水解，钛液必须在真空状态下低温浓缩。

目前，我国钛白行业中是采用传统的单效薄膜蒸发浓缩钛液。蒸发器的材质一般选用钛管换热器或铜钛换热器。平均每生产一吨钛白粉需要消耗1.2～2.0吨的鲜蒸汽。另外一种蒸发法方式为采用石墨材质的蒸发器，利用机械蒸汽压缩机蒸发，此种方法的缺点为石墨蒸发器受石墨性质影响，故障率高，换热效率低，占地面积大，不利于系统的稳定运行；严重时甚至会损坏高速运行的压缩机叶轮。

现有的钛液浓缩工艺技术存在以下不足：

1、蒸汽消耗量大，如果采用单效或多效蒸发，蒸发一吨水需要消耗蒸汽0.8～1.5吨。

2、单效或多效由于在蒸发过程中需采用120℃以上的鲜蒸汽，蒸发时会产生局部过热的现象，一是会导致浓缩后的钛液性质不稳定，最终影响产品质量；二是会因硫酸氧钛水解结垢堵管，导致换热效率降低，蒸汽消耗升高；三是结垢后的换热管只能依靠机械清洗，对设备损伤较大。

3、石墨蒸发器的故障率高，频繁的故障会影响产能，甚至会导致压缩机的运行稳定。

4、石墨蒸发器换热器的换热系数较低，同蒸发面积的石墨换热体积较钛材体积要大1～2倍；不利于钛白粉装置的规模化生产需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种硫酸法钛白液的浓缩装置及方法，能够大大降低钛液浓缩能耗，稳定运行。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种硫酸法钛白液的浓缩装置，包括蒸发器，其中，所述蒸发器为一体两厢的降膜钛材蒸发器，所述钛材蒸发器包括上管箱和下管箱，所述钛材蒸发器的上管箱和钛液预热装置相连；所述钛材蒸发器的上管箱和和下管箱之间通过循环泵相连，所述钛材蒸发器的下管箱上设有出料口；所述钛材蒸发器上设有二次蒸汽出口，所述二次蒸汽出口通过分离器和洗气塔的入口相连，所述洗气塔的出口和压缩机的入口相连，所述压缩机的出口和钛材蒸发器的壳层连通进行换热。

进一步地，所述钛液预热装置包括依次相连的一级不凝气预热器、二级蒸馏水预热器和三级生蒸汽预热器，所述一级不凝气预热器的一路输入连接清钛液，另一路输入连接不凝气，所述一级不凝气预热器的一路输出连接二级蒸馏水预热器，另一路输出连接气液分离装置；所述二级蒸馏水预热器的另一路输入通过蒸馏水泵连接蒸馏水罐，所述二级蒸馏水预热器的一路输出连接三级生蒸汽预热器；所述三级生蒸汽预热器的另一路输入连接一次蒸汽，所述三级生蒸汽预热器的一路输出连接钛材蒸发器的上管箱，另一路输出连接蒸馏水罐。