一种连续配制二氯氧钛溶液的装置及工艺制造方法及图纸

本发明专利技术属于化工领域，具体涉及一种连续配制二氯氧钛溶液的装置及工艺。该装置包括：四氯化钛流量计、文丘里混合器、纯水流量计、降膜吸收器、盐酸吸收塔、U形管、换热器、配液循环泵、配液循环槽、吸收循环泵、尾气风机、盐酸循环槽、盐酸循环泵。该装置和工艺，可以连续生产配制浓度可调节、温度可调节的二氯氧钛溶液，而且可以移走连续混合反应所产生的反应热量、避免了因大量放热造成的暴沸。由于该装置全系统微负压运行，所以无气体泄漏的安全隐患。该装置可以按计量连续负压抽吸输送四氯化钛，安全可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种连续配制二氯氧钛溶液的装置及工艺
本专利技术属于化工领域，具体涉及一种连续配制二氯氧钛溶液的装置及工艺。
技术介绍
四氯化钛是海绵钛和含钛化合物的重要原料。大部分的四氯化钛用于生产钛白粉及颜料。室温下，四氯化钛为无色液体，暴露在空气时会与空气中的水发生反应，产生大量白烟，生成水合二氧化钛和盐酸液滴的混合物。四氯化钛在一定温度和水量下发生水解，生成二氯氧钛，化学反应方程式如下：TiCl4+H2O＝TiOCl2+2HCl四氯化钛在较高温度和水量过量状态下发生不可逆的水解反应，生成水合二氧化钛，通常配制二氯氧钛溶液都不希望发生过度水解生成钛白粉的副反应。过度水解的化学反应方程式如下：TiCl4+3H2O＝TiO2·H2O+4HCl在电子材料、纳米级钛白粉、珠光效应材料等行业，四氯化钛常被配制成一定浓度的二氯氧钛溶液后供下道工序使用。现有的二氯氧钛溶液配制设备多由反应釜、冷却水、吸收塔等组成。现有配制方法一般是先将经计量的工艺水加入反应釜，在搅拌的情况下慢慢加入计量的四氯化钛，同时向反应釜夹套内通入冷却水，反应釜的尾气通过吸收塔吸收。由于二氯氧钛溶液不只是四氯化钛与水的简单的物理混合稀释，其中涉及复杂的水解化学反应，因此配制过程中溶液浓度、温度控制的不同会引起四氯化钛不同程度的水解。四氯化钛配制过程放出大量化学反应热，有大量盐酸雾生成逸出。现有的配制方法多为间歇操作，浓度梯度变化大，导致配制过程温升高，进而容易形成局部暴沸；而且，现有的配制设备无法及时处置逸出的气体，容易造成气体泄漏，进而污染环境并干扰配制的过程。例如，中国专利文献CN2923668Y公开了四氯化钛稀释成套装置。该装置由四氯化钛计量槽、真空机组、混合喷嘴、四氯化钛配制槽、降膜吸收系统组成。该装置利用真空机组间歇抽吸钛液体进计量罐，然后与预先定量加入的工艺水混合。该装置间歇运行，无法实现连续操作。每次开始配制时少量浓四氯化钛钛液体与大量水反应，配制成的溶液初始浓度低，容易发生不可逆的过度水解反应，生成钛白粉，影响质量并造成浪费。该装置配制过程溶液浓度梯度变化大，不利于质量控制。再比如：中国专利文献CN206676368U公开了一种氧氯化钛溶液的生产装置，该装置由储液罐、反应釜、缓冲罐及真空泵组成。该装置利用真空泵将四氯化钛吸入反应釜，四氯化钛液与反应釜内预先加入的水反应。该装置间歇操作运行，无法连续生产。每次开始配制时少量纯四氯化钛液与大量水反应，配制成的溶液初始浓度低，容易发生不可逆水解反应，大量生成钛白粉，影响质量并造成浪费。该装置配制过程溶液浓度梯度变化大，不利于质量控制。该装置控制不当会有盐酸进入真空泵容易损坏设备。再比如：中国专利文献CN102764601A公开了一种四氯化钛水溶液配制装置及工艺。该装置由喷射真空泵、石墨换热器、四氯化钛混合槽、酸雾吸收塔等组成。该装置和工艺为间歇操作，无法实现连续生产。该装置喷射真空泵与换热器连接中间无气体逸出通道，配制过程逸出的氯化氢气体被带入换热器内，导致影响换热效果。综上，现有的二氯氧钛溶液的配制装置和方法存在以下问题，一是无法实现连续生产；二是存在过度水解副反应、浓度不均匀和局部暴沸的风险；三是四氯化钛液体计量、转移困难；四是存在气体泄漏污染环境的风险。
技术实现思路
本专利技术要解决的第一个技术问题是无法连续生产配制二氯氧钛溶液的问题。本专利技术要解决的第二个技术问题是减少过度水解副反应，二氯氧钛溶液浓度不均匀问题以及配制过程中因无法及时移走大量放热造成暴沸的问题。本专利技术要解决的第三个技术问题是四氯化钛液体计量、转移困难的问题。本专利技术要解决的第四个技术问题是二氯氧钛溶液配制过程中气体泄漏造成环境污染的问题。本专利技术的目的是提供一种连续配制二氯氧钛溶液的装置和工艺，该装置和工艺不仅能够连续生成浓度稳定、温度稳定的二氯氧钛溶液，而且能够连续进行混合反应并移走反应热量，还能够连续回收反应逸出的盐酸，还能够按计量连续负压抽取四氯化钛。本专利技术是通过以下技术方案来实现的：第一方面，本专利技术提供一种连续配制二氯氧钛溶液的装置，包括：四氯化钛流量计，文丘里混合器，纯水流量计，降膜吸收器，盐酸吸收塔，换热器，配液循环泵，配液循环槽，吸收循环泵；其中，所述四氯化钛流量计与文丘里混合器的第一吸入口连接；所述文丘里混合器的循环液体进口与配液循环泵的出口管连接，所述文丘里混合器的混合液体出口与换热器的上部管程进口连接；所述纯水流量计与文丘里混合器的第二吸入口连接；所述降膜吸收器的上部液体进口通过管道与吸收循环泵的出口连接，所述降膜吸收器的下部管程出口与配液循环槽的进口连接，所述降膜吸收器的上部管程出口与盐酸吸收塔的下部进气管连接；所述盐酸吸收塔的下部气体进口通过管道与降膜吸收器的气体出口连接；所述换热器的上部气体出口与降膜吸收器的下部管程进口连接，所述换热器的下部管程出口与配液循环槽的进口连接；所述配液循环泵的进口管与配液循环槽的出口连接；所述吸收循环泵的进口管与配液循环槽的出口连接。使用文丘里混合器同时连续抽取四氯化钛和纯水，可以实现连续化生产；使用文丘里混合器实现大量循环母液与少量四氯化钛、少量纯水的混合，降低了反应温升，减少了浓度梯度。所述四氯化钛流量计优选为质量流量计，所述纯水流量计优选为涡街流量计。根据所要配制的二氯氧钛溶液的浓度来分别设定文丘里混合器所抽取的四氯化钛和纯水的流量。吸入管流量由阀门开度来调节，并由流量计进行监视。降膜吸收器吸收反应生成的氯化氢并以盐酸形式返回循环母液。盐酸可以维持所配制二氯氧钛溶液的酸度，抑制过度水解副反应的进一步发生。降膜吸收器中盐酸吸收的热量由冷媒带走，同时降膜吸收器的换热功能也可以降低循环液的温度。配液循环泵，用于泵送进入文丘里混合器的循环母液，为文丘里混合器两个吸入口管产生真空提供动力。配液循环槽，用于缓冲和储存配制的二氯氧钛溶液，并提供溶液循环混合的容积空间。吸收循环泵，用于泵送输送至降膜吸收器的循环母液；也用于向外输送配制好的二氯氧钛溶液到需要的工序。优选地，上述装置中，所述文丘里混合器包括循环液体进口、喷嘴、收缩段、扩散段、混合室、第一吸入口、第二吸入口和混合液体出口；所述第一吸入口从混合室的外圆切线方向进入混合室；所述第二吸入口从混合室的外圆切线方向进入混合室；所述第一吸入口与所述第二吸入口的中心线在空间上相互平行，所述第一吸入口与所述第二吸入口位于混合室外圆表面轴向的任何位置，优选地，所述第一吸入口与所述第二吸入口位于混合室的同一横截面；所述第一吸入口的中心线与所述循环液体进口的中心线在空间上垂直不相交；所述第二吸入口的中心线与所述循环液体进口的中心线在空间上垂直不相交。循环母液经过(比循环液体进口管径小的)喷嘴喷出时流速增大，压强降低，从而在混合室形成一定的真空，四氯化钛和纯水借助真空分别从两个吸入口管进入文丘里混合器。切向布置的两个吸入口管可以减少两个吸入口管压力不平衡时的相互影响，而且更有利于混合均匀。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连续配制二氯氧钛溶液的装置，其特征在于，包括：四氯化钛流量计(1)，文丘里混合器(2)，纯水流量计(3)，降膜吸收器(4)，盐酸吸收塔(5)，换热器(7)，配液循环泵(9)，配液循环槽(10)，吸收循环泵(11)；/n其中，所述四氯化钛流量计(1)与文丘里混合器(2)的第一吸入口(20)连接；所述文丘里混合器(2)的循环液体进口(14)与配液循环泵(9)的出口管连接，所述文丘里混合器(2)的混合液体出口(19)与换热器(7)的上部管程进口连接；所述纯水流量计(3)与文丘里混合器(2)的第二吸入口(21)连接；所述降膜吸收器(4)的上部液体进口通过管道与吸收循环泵(11)的出口连接，所述降膜吸收器(4)的下部管程出口与配液循环槽(10)的进口连接，所述降膜吸收器(4)的上部管程出口与盐酸吸收塔(5)的下部进气管连接；所述盐酸吸收塔(5)的下部气体进口通过管道与降膜吸收器(4)的气体出口连接；所述换热器(7)的上部气体出口与降膜吸收器(4)的下部管程进口连接，所述换热器(7)的下部管程出口与配液循环槽(10)的进口连接；所述配液循环泵(9)的进口管与配液循环槽(10)的出口连接；所述吸收循环泵(11)的进口管与配液循环槽(10)的出口连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种连续配制二氯氧钛溶液的装置，其特征在于，包括：四氯化钛流量计(1)，文丘里混合器(2)，纯水流量计(3)，降膜吸收器(4)，盐酸吸收塔(5)，换热器(7)，配液循环泵(9)，配液循环槽(10)，吸收循环泵(11)；
其中，所述四氯化钛流量计(1)与文丘里混合器(2)的第一吸入口(20)连接；所述文丘里混合器(2)的循环液体进口(14)与配液循环泵(9)的出口管连接，所述文丘里混合器(2)的混合液体出口(19)与换热器(7)的上部管程进口连接；所述纯水流量计(3)与文丘里混合器(2)的第二吸入口(21)连接；所述降膜吸收器(4)的上部液体进口通过管道与吸收循环泵(11)的出口连接，所述降膜吸收器(4)的下部管程出口与配液循环槽(10)的进口连接，所述降膜吸收器(4)的上部管程出口与盐酸吸收塔(5)的下部进气管连接；所述盐酸吸收塔(5)的下部气体进口通过管道与降膜吸收器(4)的气体出口连接；所述换热器(7)的上部气体出口与降膜吸收器(4)的下部管程进口连接，所述换热器(7)的下部管程出口与配液循环槽(10)的进口连接；所述配液循环泵(9)的进口管与配液循环槽(10)的出口连接；所述吸收循环泵(11)的进口管与配液循环槽(10)的出口连接。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述文丘里混合器(2)包括循环液体进口(14)、收缩段(17)、喷嘴(16)、扩散段(18)、混合室(15)、第一吸入口(20)、第二吸入口(21)和混合液体出口(19)；所述第一吸入口(20)从混合室(15)的外圆切线方向进入混合室(15)；所述第二吸入口(21)从混合室(15)的外圆切线方向进入混合室(15)；所述第一吸入口(20)与所述第二吸入口(21)的中心线在空间上相互平行，所述第一吸入口(20)与所述第二吸入口(21)位于混合室外圆表面轴向的任何位置，优选地，所述第一吸入口(20)与所述第二吸入口(21)位于混合室(15)的同一横截面；所述第一吸入口(20)的中心线与所述循环液体进口(14)的中心线在空间上垂直不相交；所述第二吸入口(21)的中心线与所述循环液体进口(14)的中心线在空间上垂直不相交。


3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述换热器(7)的管程上部设置有气液分离空间。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括U形管(8)，所述U形管(8)设置在所述换热器(7)的下部管程出口与配液循环槽(10)的进口之间；优选地，所述U形管(8)的底部设置有排净管...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁立德，周士钊，韦贝佩，冯俊艳，陈丹，苏尔田，周方超，
申请(专利权)人：广西七色珠光材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45