谈钛白生产技术改造的误区.doc

谈钛白生产技术改造的误区武汉市钛白粉厂 张国千化工部第三设计院（东华工程公司）魏绍东目前,一些钛白粉厂为挖掘企业的内部潜力，对生产装置进行一系列的技术改造，使生产技术和产品质量都上一新的台阶，这种思路无疑是正确的。但在具体实施过程中，如果一味地追求技术含量的提高而忽略产品生产的经济性，就无疑是走进了新的误区。因此，在技术的改造上应分清轻重缓急，将技术含量与经济两者间的关系有机地结合在一起，才能达到事半功倍的效果。以下就亚铁结晶、钛液浓缩、常压水解几个工序的技术改造谈一谈自己的一些粗浅看法。一、亚铁结晶国内的生产方式与国外存在着较大的差异，国内除新建的几个万吨级厂外，其余厂家几乎全部采用冷冻结晶法。与国外普遍采用的真空结晶法相比，冷冻结晶法存在着以下几条显而易见的缺点。 1.能耗高真空结晶法，即以蒸汽为动力，将其通过喷嘴以高速喷出，由静压能转化为动能而产生真空，在真空结晶罐内钛液中的水分在减压条件下蒸发，由汽化热带走热量，使钛液温度降低，硫酸亚铁结晶析出。这种结晶方法，极大地节省了本工序的能量。钛液冷冻结晶通常是利用冷冻机产生的冷冻剂不断移去热量的方法产生低温，使硫酸亚铁达到过饱和而结晶析出。采用冷冻结晶法硫酸亚铁分离后的钛液中，其钛液浓度约为150g/l，采用真空结晶法，亚铁分离后，钛液浓度可达170g/l。由此可见，采用真空结晶法，由于钛液浓度的提高，增大了后工序浓缩装置的生产能力。而且由于钛液浓度的提高，还节省了下道工序浓缩所需的能耗，这两种方法比较，其能耗对比见下表：结晶能耗对比表（吨产品为基准）见下面的图表中冷冻结晶消耗量包括了浓缩的多耗能量，计算的能耗等价值按GB258990综合能耗计算通则。从表中可以看出，采用真空结晶法与冷冻结晶法相比，每吨产品改造后与改造前相比可节省约20的能量。2.生产能力的限制国内生产厂用于冷冻结晶的设备目前的设备能力为16m3的结晶罐，这种规格的设备形成的生产能力多为40006000吨的年生产规模，需占用大面积的生产厂房，如将生产规模进一步扩大至万吨级规模，是明显不合理的。国外所采用的真空结晶罐设备直径为3600mm，单台年生产能力达7500吨.由此可见，无论是设备投资还是占地面积真空结晶法都大大优于冷冻结晶法。 因此，冷冻结晶法的缺点是显而易见的，一些钛白粉生产厂试图将目前的冷冻结晶改为真空结晶，这种改造，多存在于年产能力为40006000t/a钛白生产厂，对于这种改造，存在下列不足：a. 改造费用较高，对于40006000t/a钛白生产厂，其装置投资费用较高，约400500万元左右。b. 应该看到，真空结晶不存在所谓的技术专利，而完全是设备供货商所提供的一整套设备所实现的。如在某一大型钛白装置的设计中，作为设计人员所负责的仅仅是进真空结晶罐的钛液条件与出结晶罐的钛液条件，这中间过程的实现完全是有设备制造商来保证实现的。就目前而言，实现这一过程的整套设备，包括真空结晶罐、蒸汽喷射器若全部采用国产设备，国内尚未有完全成熟的经验，如部分关键设备从国外引进，装置的投资将大幅度提高。 c. 一旦这套新建装置付诸运行，其原有设备将弃置不用，造成浪费。因此，这部份内容的的改造，不应该被列于首先改造的内容，而是先将产品质量和产品收率上一台阶后，在取得一定的经济效益后，再付诸实施。二、浓缩浓缩设备国内外大同小异，所不同的是国外设备生产能力较大，单台设备生产能力可达15000t/a，国内设备的单台生产能力一般在2000t/a左右。国外装置在蒸汽二次利用上明显优于国内，因此节能效果明显。由于国外工艺流程采用了真空结晶法，其钛液浓度从170g/l可浓缩至250260g/l。国内生产厂采用冷冻结晶其钛液浓度由150g/l可浓缩至220230g/l，如若将钛液由150g/l直接浓缩至250g/l，国内目前的经验表明尚有一定的难度。根据对江西赣东化工厂的实测数据：若采用两广矿，其浓缩能力约为2.53m3/h，若采用攀矿，其浓缩能力仅能达到11.5m3/h（其基准均为钛液浓度从150g/l浓缩至250g/l，采用14m2的薄膜蒸发器），并且，这种情况极为少见，大多数的钛白粉厂不具备从150g/l浓缩到250g/l的能力。为满足常压水解对钛液浓度（250g/l）的要求，一些生产厂采用在14m2的薄膜蒸发器后面串联30m2的薄膜蒸发器，进一步实现钛液从220230g/l浓缩至250g/l的需要。但这一改造也是没有必要的，钛液浓度的确定应与常压水解联系起来统一考虑。三、常压水解常压水解是硫酸法钛白生产过程中主要工序之一，常压水解效果的优劣不仅对钛白的产品质量有着较大的影响，而且与产品生产的经济性有着密切的关系。因此，各钛白粉厂都在常压水解技术的利用上表现出积极的态度。常压水解法主要由自生晶种和外加晶种两种生产方式，两种方式并存并各有其特点。目前国内生产装置中普遍采用的常压水解技术大体上为美国国民铅业公司七十年代末的自生晶种常压水解生产技术，通过消化吸收用于本国的钛白粉生产，但在实际生产中，由于未能与国内的具体情况结合起来，所以效果并不明显。一些通过咨询公司引进技术的生产厂家也未能达到预期的效果，这其中的原因在于未能真正掌握其技术的核心，而仅仅停留在利用上。 通过对几个钛白粉厂的调研，认为技术的利用未能取得预期效果的原因主要是对钛液浓度的选择上。作为自生晶种常压水解法，其晶种的形成是其技术的关键，晶种的数量与组成决定了水解沉淀物的组成，也决定了最后产品的性质及质量。因此，钛液浓度的选择是其关键的环节。各种浓度下的钛液对常压水解的影响以及正确的工艺操作没有系统地研究和比较，仅仅停留在一个固定的钛液浓度上（250g/l），这是影响常压水解技术成功应用的主要原因。对国内生产厂家而言，应根据自己的具体情况寻求一种能够满足自己生产方式的钛液浓度是目前迫切需要解决的问题。目前国内生产厂已有采用220230g/l的钛液浓度成功地用于实际生产中，取得了良好的效果。四、结论通过对以上的叙述可以看出，钛白生产装置的改造对目前大多数生产厂家而言，是一个求生存与发展的关键问题。但是，在现阶段的钛白装置技术改造过程中，生产厂应根据自已的具体情况，从实际情况出发，对所进行技术改造部分进行统一规划，视企业资金状况和承受能力，分步实施，最终将生产装置建成具有一定规模及较高的产品质量和经济效益，具有较强竞争能力的生产装置。根据目前国内钛白粉厂的具体情况，特提出以下分步实施的改造思路，供生产厂家参考：第一步：提高钛白产品的收率和产品质量，降低生产成本，增加经济效益。如在已有生产规模的基础上，重点改造常压水解和水洗装置，增加板框过滤处理酸解泥渣等。第二步：