本发明专利技术公开了一种钛白粉生产中硫酸亚铁的冷冻、结晶工艺及生产系统，该生产系统以及工艺与传统钛白粉生产中硫酸亚铁的冷冻、结晶工艺的区别在于，当结晶釜中的钛液沸腾产生蒸汽后，本方案通过设置预冷凝器将产生的蒸汽进行预冷凝处理，经过处理后的蒸汽中的可凝气体大量减少，以使得抽真空系统需要抽取的蒸汽总量较原有生产工艺减少95％。通过降低所需抽取的蒸汽最终达到减少抽真空系统消耗的工作蒸汽的目的。汽的目的。汽的目的。
【技术实现步骤摘要】
一种钛白粉生产中硫酸亚铁的冷冻、结晶工艺及生产系统
[0001]本专利技术涉及钛白粉生产设备，特别是一种钛白粉生产中硫酸亚铁的冷冻、结晶工艺及生产系统。
技术介绍
[0002]钛白粉的生产工艺主要是硫酸法和氯化法两种。其中硫酸法工艺相对成熟，主要以钛铁矿或酸溶性钛渣为原料，用硫酸将钛原料酸解成TiOSO4溶液再进行除杂、分离，最终获得成品钛白粉。
[0003]钛铁矿经过酸解再经过加水浸取所得到的钛液中，含有大量的硫酸亚铁杂质，需要去除。现有方式是使钛液中的硫酸亚铁达到饱和而析出晶体。具体操作方式是使结晶釜处于真空减压状态，在该状态下，钛液的沸点下降而形成局部沸腾，溶剂在沸腾状态下快速蒸发，随着溶剂的减少，溶液中的溶质硫酸亚铁也持续饱和析出。同时，由于溶液的汽化潜热需要吸收大量的热，使溶液迅速冷却硫酸亚铁在溶液中的溶解度随之降低，进一步提升硫酸亚铁的结晶析出效果。
[0004]现有生产工艺的问题在于，结晶釜中溶液蒸发产生大量蒸汽，为保持结晶釜中的真空状态，就需要将产生的蒸汽及时抽走。现有生产工艺是通过蒸汽喷射器实施逐级抽取，而通过喷射泵抽走结晶釜中产生的蒸汽需要外部补充大量蒸汽作为动力气体。以7500～10000吨钛白粉生产工艺为参照，其工艺步骤为：
[0005]S1：将酸解后的钛液注入至结晶釜中；
[0006]S2：钛液注入完成后，启动真空泵，以使结晶釜内部处于真空状态，钛液在真空状态下发生低温沸腾并产生蒸汽，随着蒸汽的不断产生，钛液温度降低，当钛液温度降低至17～20℃时，维持钛液温度1～1.5h；
[0007]S3：结晶釜中产生的蒸汽经由以及喷射器抽出后连同工作蒸汽一起进入主喷淋冷凝器中采用常温冷却水喷淋冷凝，主喷淋冷凝器中剩余蒸汽通过与之连接的辅助喷射器抽出后连同工作蒸汽进入辅助喷淋冷凝器中进行冷凝，最后辅助喷淋冷凝器中剩余蒸汽被真空泵抽出以维持结晶釜中真空状态；其中喷射器的工作蒸汽的耗气量为2100～2200kg/h，辅助喷射器的耗气量为170～200kg/h。上述二者所消耗的总气量达2270～2400kg/h。如此大的工作蒸汽消耗量对于企业来说是一个及其高昂的生产成本。
技术实现思路
[0008]本专利技术的目的在于提供一种能够降低钛白粉生产中硫酸亚铁结晶所需消耗蒸汽量的生产系统以及工艺，以降低企业钛白粉的生产成本。
[0009]一种钛白粉生产中硫酸亚铁的冷冻、结晶工艺，包括
[0010]S1：将酸解钛原料产生的钛液注入至结晶釜中；
[0011]S2：当钛液注入完成后，启动真空泵，通过真空泵的抽真空使结晶釜内部维持真空状态，在该真空状态下结晶釜中的钛液发生沸腾并产生蒸汽；
[0012]S3：结晶釜内产生的蒸汽进入预冷凝器中后，向预冷凝器中喷淋5～10℃的冷冻水，预冷凝器中的蒸汽遇到冷冻水后降温冷凝，蒸汽在预冷凝器中急剧减少95％，预冷凝器中因为蒸汽的急剧减少而出现气压降低，抽吸结晶釜中蒸汽的效率得以提升；蒸汽冷凝后随同喷淋水回流至循环—水冷却系统中并在循环——水冷却系统中再次降温至5～10℃后回用于预冷凝器中的喷淋作业；预冷凝器中剩余蒸汽由与之连接的抽真空系统抽出，抽真空系统工作时产生的水经排出进入循环—水冷却系统中降温后作为冷却水再回用于抽真空系统中；
[0013]S4：随着钛液在结晶釜中的持续蒸发溶剂，钛液中的硫酸亚铁饱和析出；同时，随着钛液的持续蒸发，蒸汽带走钛液中大量的热量，钛液温度持续降低，当钛液温度降低至17～20℃后，维持钛液温度1～1.5h，钛液中的硫酸亚铁结晶结束，将结晶釜中的钛液引入后续分离装置即可。
[0014]本工艺与原有工艺的区别在于，结晶釜中产生的蒸汽中含有极高比例的可凝蒸汽，当蒸汽进入预冷凝器中后，利用可凝蒸汽遇冷凝结的特性，采用5～10℃的冷冻水在预冷凝器中进行喷淋，蒸汽中的可凝蒸汽遇到5～10℃的冷冻水后快速液化，预冷凝器中的蒸汽量能够减少95％，随着预冷凝器中蒸汽量的大量减少，抽真空系统进行抽真空的负荷大大降低，抽真空所需消耗的工作蒸汽也随之大量减少，进而起到减少工作蒸汽使用量的目的。
[0015]优选的，所述步骤S3中，抽真空系统中所用冷却水的温度为5～10℃的冷冻水。
[0016]抽真空系统中同样采用5～10℃的冷冻水能够提升抽真空系统在抽真空时的效率。
[0017]优选的，所述步骤S3中，结晶釜内产生的蒸汽并进入预冷凝器中后，向预冷凝器中喷淋5～10℃的冷冻水，预冷凝器中的蒸汽随即降温冷凝，蒸汽在预冷凝器中的清除量达进入预冷凝器蒸汽的95％，蒸汽冷凝后随同喷淋水排出预冷凝器后进入循环—水冷却系统并通过再次降温至5～10℃后循环用于预冷凝器中的喷淋作业，预冷凝器中的蒸汽经过冷凝后蒸汽量急剧减少，使得预冷凝器中气压低于结晶釜中气压，以提升预冷凝器抽取结晶釜中蒸汽的效果；预冷凝器中剩余蒸汽由与之连接的高真空真空泵组抽取后在高真空真空泵组中液化的可凝蒸汽被排入至循环—水冷却系统中。
[0018]真空泵采用高真空真空泵的作用在于，无需借助蒸汽喷射器即可实现高真空状态的，通过高真空真空泵可直接将预冷凝器中剩余的蒸汽抽出，简化了生产系统且省去了工作蒸汽的引入，进一步降低了工作蒸汽在钛白粉生产特别是硫酸亚铁结晶过程中的消耗量。
[0019]一种钛白粉生产中硫酸亚铁的冷冻、结晶系统，包括
[0020]结晶釜，用于盛放钛液；
[0021]预冷凝器，与结晶釜的出气端相连接以抽取结晶釜中产生的蒸汽；
[0022]抽真空系统，与预冷凝器的出气端相连接以抽取预冷凝器中经过喷淋冷凝后剩余的蒸汽；
[0023]循环—水冷却系统，与预冷凝器相连接以向预冷凝器中提供喷淋所需的 5～10℃冷冻水，同时与抽真空系统相连接以向抽真空系统持续供应冷却水。
[0024]通过对结晶釜中产生的蒸汽在预冷凝器中进行冷冻水的喷淋冷凝以降低进入后
续抽真空系统中的蒸汽量，进而实现降低钛白粉生产中硫酸亚铁的冷冻、结晶所需消耗的工作蒸汽使用量的目的。
[0025]优选的，所述抽真空系统包括蒸汽喷射器，所述蒸汽喷射器的抽真空端与预冷凝器的出气端相连接，蒸汽喷射器的工作蒸汽入口连接输送工作蒸汽的管道，抽真空时工作蒸汽进入蒸汽喷射器以抽取预冷凝器中剩余蒸汽，蒸汽喷射器的混合蒸汽出口连接辅助冷凝器的进气口，辅助冷凝器的出气口连接真空泵，真空泵启动以使抽真空系统维持真空。
[0026]优选的，所述抽真空系统为高真空真空泵组，所述高真空真空泵组与所述预冷凝器的出气端相连接。
[0027]优选的，所述循环—水冷却系统包括水封池和板式换热器，所述板式换热器包括换热箱，换热箱中安装至少一片换热片，换热片循环连接能够向换热片中持续泵入冷冻水的冷水机组，所述换热箱出液口连接水泵A以将换热箱中的冷冻水泵送至预冷凝器中喷淋；抽真空系统排出的液体通过管道输入至水封池中并通过水泵B输入冷却塔降温后再经由与冷却塔连接的水泵C分别泵送至抽真空系统中回用。
[0028]优选的，所本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种钛白粉生产中硫酸亚铁的冷冻、结晶工艺，其特征在于：包括S1：将酸解钛原料产生的钛液注入至结晶釜中；S2：当钛液注入完成后，启动真空泵，通过真空泵的抽真空使结晶釜内部维持真空状态，在该真空状态下结晶釜中的钛液发生沸腾并产生蒸汽；S3：结晶釜内产生的蒸汽进入预冷凝器中后，向预冷凝器中喷淋5～10℃的冷冻水，预冷凝器中的蒸汽遇到冷冻水后降温冷凝，蒸汽在预冷凝器中急剧减少95％，预冷凝器中因为蒸汽的急剧减少而出现气压降低，抽吸结晶釜中蒸汽的效率得以提升；蒸汽冷凝后随同喷淋水回流至循环—水冷却系统中并在循环——水冷却系统中再次降温至5～10℃后回用于预冷凝器中的喷淋作业；预冷凝器中剩余蒸汽由与之连接的抽真空系统抽出，抽真空系统工作时产生的水经排出进入循环—水冷却系统中降温后作为冷却水再回用于抽真空系统中；S4：随着钛液在结晶釜中的持续蒸发溶剂，钛液中的硫酸亚铁饱和析出；同时，随着钛液的持续蒸发，蒸汽带走钛液中大量的热量，钛液温度持续降低，当钛液温度降低至17～20℃后，维持钛液温度1～1.5h，钛液中的硫酸亚铁结晶结束，将结晶釜中的钛液引入后续分离装置即可。2.如权利要求1所述的一种钛白粉生产中硫酸亚铁的冷冻、结晶工艺，其特征在于：所述步骤S3中，抽真空系统中所用冷却水的温度为5～10℃的冷冻水。3.如权利要求1所述的一种钛白粉生产中硫酸亚铁的冷冻、结晶工艺，其特征在于：所述步骤S3中，结晶釜内产生的蒸汽并进入预冷凝器中后，向预冷凝器中喷淋5～10℃的冷冻水，预冷凝器中的蒸汽随即降温冷凝，蒸汽在预冷凝器中的清除量达进入预冷凝器蒸汽的95％，蒸汽冷凝后随同喷淋水排出预冷凝器后进入循环—水冷却系统并通过再次降温至5～10℃后循环用于预冷凝器中的喷淋作业，预冷凝器中的蒸汽经过冷凝后蒸汽量急剧减少，使得预冷凝器中气压低于结晶釜中气压，以提升预冷凝器抽取结晶釜中蒸汽的效果；预冷凝器中剩余蒸汽由与之连接的高真空真空泵组抽取后在高真空真空泵组中液化的可凝蒸汽被排入至循环—水冷却系统中。4.一种钛白粉生产中硫酸亚铁的冷冻、结晶系统，其特征在于：包括结晶釜，用于盛放钛液；预冷凝器，与结晶釜的出气端相连接以抽取结晶釜中产生的蒸汽；抽真空系统，与预冷凝器的出气端相连接以抽取预冷凝器中经过喷淋冷凝后剩余的蒸汽；循环—水冷却系统，与预冷凝器相连接以向预冷凝器中提供喷淋所需的5～10℃冷冻水，同时与抽真空系统相连接以向抽真空系统持续供应冷却水。通过对结晶釜中产生的蒸汽在预冷凝器中进行冷冻水的喷淋冷凝以降低进入后续抽真空系统中的蒸汽量...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭海军，金炳龙，赵志诚，
申请(专利权)人：浙江鑫隆达真空设备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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