多效浓缩技术与装备简介

1、水解钛液多效低温节能富集技术及设备简介一、国内外技术概述在硫酸法钛白生产过程中，钛与硫酸发生反应，经过清滤分离硫酸亚铁后得到的钛液浓度低，不能直接使用水解水合二氧化钛(又称钛酸)。这种稀钛液(又名蓝钛液)必须经过浓缩达到一定浓度，才能进入下一阶段的水解工序。稀钛液主要含有硫酸氧、钛、硫酸、钛、硫酸、亚铁等溶质，一般可通过加热蒸发浓缩稀钛液。在大气压状态下，钛液的沸点在104-114左右，钛液本身在80以上水解，因此在大气压状态下高温加热蒸发后，钛液会早期水解，胶体粒子悬浮在钛液中，导致沉淀和压力过滤出现困难，最终影响钛的质量和产量。为了避免早期水解，钛液的富集必须在真空中低温浓缩。目前，我国钛

2、工业仍在利用传统的单效薄膜蒸发装置富集青钛液。在实际生产过程中，一般必须将钛液温度调节到70C以下，真空度必须保持在-0.080MPa以上，才能获得合格的200g/L的进安镇钛液。平均每生产一吨钛制品，钛液浓缩需要消耗2.0 3.0吨新鲜蒸汽。传统的钛液富集工艺技术存在以下缺陷。1、蒸汽消耗大。由于单效蒸发，要蒸发1吨水，需要消耗1.25-1.5吨蒸汽，平均每生产1吨钛制品，钛液富集需要消耗2.0-3.0吨新鲜蒸汽。2.短效浓缩容易引起钛液的局部过热，钛液的早期水解，固相硫酸氧钛晶体阻止蒸发器热管，分散在钛液中的硫酸氧钛晶体像水晶种一样变大，积累，可能导致生产中不必要的损失。同时，由于这些不良

3、结晶中心的存在，会严重影响水解物的性能，影响成品钛粉末的质量。3.用于富集钛液的薄膜蒸发器，钛材料价格高。4.短效浓缩装置规模小，无法适应钛厂大型化发展的要求。据我们所知，国际上有几家大型钛生产企业，如科梅基公司、亨氏公司、原德国拜尔公司，都使用双效蒸发装置浓缩钛液。但是由于技术垄断和对我国的技术封锁，国际上没有报道钛液富集所采用的工艺及装置。我国90年代初期在东欧国家引进了1.5万吨/年钛生产设备3套，其中一家工厂引进了钛液双效浓缩设备。试车时，加热管堵塞严重，不能正常工作，只好再次改为普通的短效薄膜蒸发浓缩。(莎士比亚，坦普林，)。二、钛液多效富集的创新点和特点1.总结了钛液富集过程中发生

4、早期水解，影响精矿钛液稳定性的规定规律，合理确定各级钛液的浓度、温度及相应的真空度，充分利用系统二次蒸汽的潜热，将蒸汽消耗减少40%到50%，节能效果显着。我们通过实验研究并总结了多效率富集各段钛浓度、酸度、材料水解的规律。钛液温度、真空度和材料水解关系。因此，突破了钛液多效率富集的技术瓶颈。抑制钛液的早期水解，保证了进安镇钛液的稳定性，充分利用了二次蒸汽潜热的各级材料温度、酸度、浓度及相应的系统真空度。开发了具有自主知识产权的钛液多效率低温浓缩工艺包。2.开发了钛液富集的温度场控制技术，有效地抑制了钛液富集过程早期水解的发生，浓钛溶液的稳定性优于传统的单效浓缩。在单效果浓缩中，新鲜蒸汽温度高

5、，所以浓度低的青钛液进入系统在通后加热室与新鲜蒸汽交换热量，青钛液的局部温度过热，容易引起早期水解。因此，钛液富集过程的温度控制非常重要。我们参考合作伙伴“中德艾伯纳三星环境公司”的14效浓缩温度控制技术，开发了钛液浓缩的温度段控制技术。通过该技术，可以根据运行中的各级钛液浓度，轻松灵活地实现各级温度和真空度的调节和控制。据工业生产装置介绍，通过温度分段控制技术，逐步提高钛液的温度和浓度，抑制钛液富集过程中的早期水解，提高了钛液的稳定性。3.钛液富集的后期采用先进的绝热闪蒸蒸发及真空技术，利用材料本身的温度进行绝热闪蒸脱水。钛液经过双效逆流蒸发系统的二次脱水后，钛液的浓度已接近合格浓度。此时，

6、钛液温度高，依靠钛液本身的热，依次通过多级台式闪蒸室，压力逐步降低，钛液进一步浓缩，最后阶段流出的钛液达到了工艺要求的浓度。在绝热闪蒸浓缩阶段，钛液浓度升高的同时，钛液温度不升高，反而下降，这很明显。因此，绝热闪蒸脱水技术不需要外部热能，不提高钛液温度，更适合钛液后端的脱水浓缩。当对钛液浓度的要求更高时，采用浓缩后端绝热闪蒸脱水技术更加可靠。4.为了钛液多效率低温节能浓缩设备，开发了石墨表面处理技术，设计的加热器石墨和石墨关联表面更加光滑，不易污垢。钛液多效率低温节能浓缩设备的加热设备采用了经过特殊表面处理，提高与钛液接触的石墨和石墨关联平滑度的新石墨材料。与传统薄膜蒸发器的钛加热管相比，更不

7、容易发生污垢或堵塞。同时，石墨换热器的传热效果总能保持最佳状态。5、用先进技术的“雾冷凝器”代替传统的“混合冷凝器真空泵”，减少装置的功耗，减少设备投资。雾化冷凝技术。雾式冷凝器是参考外国技术开发的。雾式冷凝器设计为喷雾喷嘴和喷雾喷嘴，喷雾喷嘴喷出表面较大的雾沫，与二次蒸汽混合并换热。冷凝器中的蒸汽液均匀混合，凝固性气体迅速凝结，形成真空。其余未凝固的气体在喷雾喷嘴的射水吸入作用下排出微管，达到稳定高真空的目的。喷雾雾式冷凝器结合了混合冷凝器和喷水式冷凝器的优点，最大的创新特点是以喷雾吸入为基础，增加了雾化冷凝效果，大大提高了冷凝器效率。喷雾喷雾喷雾喷雾冷凝器设计为喷雾喷嘴和喷雾喷嘴，喷雾喷嘴

8、喷出表面积大的雾滴，与二次蒸汽充分混合，交换热量，蒸汽液体均匀混合，凝固性气体迅速凝结，形成真空。剩下的非冷凝气体通过喷嘴发射的射水吸入排出微管，达到稳定高真空的目的。但是，由于残留未凝结的气体较少，压缩作业较少，水压和水温对真空的影响较小。喷雾雾化器是近年来新开发的新型产品，是理想、高能效的冷凝设备，逐渐取代了混合冷凝器和喷水式冷凝器。三、进程和说明钛液多效率能源富集工艺见图1:“钛液多效率能源富集装置工艺流程图”。原物料流程：钛液(15C-20C)通过二级石墨预热器依次预热，钛液继续加热，上升到一级上升膜石墨蒸发器所需的蒸发临界温度。然后将预热后的钛液从底部进入一级上升膜石墨蒸发器，通过分

9、布板均匀地进入加热室的热管，通过加热蒸汽(二次蒸汽)和管壁进行热交换。钛液在真空中快速蒸发，汽化的水蒸气伴随着浓缩的钛液，成膜沿管壁迅速上升，进入蒸发室，通过蒸发室顶部的气体-液体分离装置进行蒸汽-液体分离，同样，钛液在二级升膜石墨蒸发器内更脱水，变浓。出二级薄膜蒸发器的钛液具有一定的温度，然后依靠钛液本身的热，依次通过多级桌面闪蒸室，压力逐步降低，钛液继续富集(三级富集)，最后阶段流出的钛液达到了工艺要求的浓度。蒸汽流：新蒸汽进入二次蒸发加热器，二次蒸汽产生的二次蒸汽用作一次升膜蒸发加热器的热源。一段蒸发器和三段闪光灯产生的二次蒸汽用于薄钛液的一次预热，提高温度低的青钛液温度。出一级预热器的

10、未冷凝二级除汽真空系统。蒸汽冷凝流动：在二次蒸发加热器中凝结的过冷水进入凝结水收集桶后，用于清钛液的二次预热，钛液达到一次蒸发的临界温度，温度降低的凝结水返回用户。全过程。可以根据用户的情况组合。原设备改造可以利用原设备。四、设备设计概述(I)、钛液多效低温节能浓缩装置系列通常，单个蒸发数量为3000kg/h、4000kg/h、5000kg/h、6000 kg/h、7000 kg/h，单个钛集的等效容量为15kt/a至35kt/a。设备蒸发数的公式如下：W=(1-1/2)Q1格式中：W=蒸发；单位：色调/时间1=进入浓缩装置前钛液浓度；单位：克/升2=富集装置后钛液浓度；单位：克/升Q1=进入

11、浓缩装置的钛液流动；单位：立方米/小时产品系列是与蒸发水相对应的一级、二级蒸发装置规格型号，预热设备、闪光蒸发器根据用户的具体情况确定。例如：青钛液热过滤后温度在30C以上的情况下，只需进行一级预热即可。采用家庭种水解工艺，如果进安镇钛液为200g/l，则无需使用多级闪光灯。生蒸汽冷凝液需要返回锅炉房时，可以用水解的热钛酸或二次蒸汽预热青钛液等。此外，基于已经运行的短效薄膜蒸发系统进行改造，可以利用原薄膜蒸发器、储油罐、泵和原真空系统。1.攀钢重庆钛：雾化冷凝技术应用，一级预热(青钛液温度35)-40)，闪存。4套。2、龙蟒钛产业：二次蒸汽预热，6 7套3，东加钛：二次蒸汽预热，雾冷凝技术应用

12、。2套4.江苏晋江钛：二次蒸汽预热，雾冷凝技术应用。2套2、占地面积和工厂要求1新型钛液多效浓缩装置单套装置放置在12m7.5m厂房内，共4层(与普通单效果浓缩装置相同)。分别为18.000m、12.000m、6.000m和0.000m。一级浓缩加热器和蒸发器安装在18.000m平面上，其余设备依次安装在12.000m、6.000m、0.000m工厂(浓缩钛罐)中。原单效浓缩装置的改造多效率浓缩装置的工厂面积改为5.5m3.5m(约20m2)，安装了新的钛液一级预热及一级蒸发浓缩设备，共2层。其中一级蒸发浓缩设备放在顶层，钛液预热器放在下一层。五、运营成本比较和经济效益分析(I)、钛液多效富集

13、和单效富集的能耗比较钛液富集的能量消耗与水解工艺(进安镇钛液的浓度)有关，也与蓝钛的温度有关。除我们之外，还添加了将晶种155g/l清钛液浓缩为200g/l的进安镇钛液，每吨钛制品7.0m3清钛液，蒸发量为1575kg/吨钛为例。蓝钛液温度为15C，用蒸汽凝结水预热时，单效浓缩的蒸汽消耗为2040千克/吨钛(1295千克蒸汽/吨)，多效浓缩的蒸汽消耗为1130千克/吨钛(718千克蒸汽/吨)。3段闪光蒸发脱水，进安镇钛液温度为51。没有三段式闪光灯时，蒸发消耗以750公斤蒸汽/吨位折成1180公斤/吨。，经济效益分析我们以20kt/a钛装置、家庭种水解工艺的钛液富集为例。用蒸汽凝结水预热钛液时

14、，短效浓缩蒸汽消耗为2040kg/t产品，多效浓缩蒸汽消耗为1130kg/t产品(包括3段闪蒸)。每吨产品的蒸汽消耗减少到910公斤，蒸汽价格减少到150韩元/t，每年的蒸汽成本为：2.0 (2.040-1.130) 150=273万韩元/年钛液浓缩装置实施节能改造后，无需增加电力消耗和循环水消耗。20kt/a钛装置每年减少蒸汽消耗的费用为273万韩元。20kt/a钛装置F=80m2的单效浓缩装置为基础进行改造，设备、工艺管、自律仪表及安装工程的总费用约为200万韩元。其中：设备购置费及安装费160万韩元；工艺管道和安装费用18万元；自动化仪表和安装费用12万元；设计和技术服务费10万韩元。因此，设备改造后的一年内可以收回投资。，初步结论传统单效浓钛液的工艺技术蒸汽消耗大，局部过热会导致浓缩过程的早期水解。采用三星公司和等