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一种硫酸法生产钛白粉15废酸浓缩回用处理装置及工艺

文献发布时间:2023-06-19 18:46:07


一种硫酸法生产钛白粉15废酸浓缩回用处理装置及工艺

技术领域

本发明涉及硫酸法生产钛白粉技术领域,具体涉及一种硫酸法生产钛白粉15%废酸浓缩回用处理装置及工艺。

背景技术

据统计,我国钛白粉产量2021年已达到了420万吨,位居世界第一。目前,近90%以上的钛白粉为采用硫酸法生产。硫酸法生产钛白粉需要耗用大量的硫酸,每生产1吨钛白粉约消耗3~3.5吨100%硫酸,其中约有两吨硫酸在水洗工序被稀释成废酸液。因此,废酸资源化利用成为硫酸法生产钛白粉非常重要的环节。

目前硫酸法生产钛白粉的废酸液,分成浓度为23~28%的浓废酸液和浓度为3~5%的稀废酸液两个等级。其中浓废酸液可经浓缩处理工艺缩到50%回用于酸解工序,而稀废酸液直接排入废水处理工序,处理达标后排放。然而这种废酸液分级太过粗略,稀废酸液中仍含有可观的硫酸量,这增加了后续污水处理的压力和成本,且造成了多硫酸的浪费。

为了进一步利用废酸资源,申请人进行了多项技术研发,例如将经过滤器过滤回收TiO2后的20%~25%浓度废酸,运用钛白粉生产煅烧工序尾气余热先浓缩到28%~30%,再通过合理匹配的强效循环蒸气浓缩将稀硫酸浓缩至50%左右,并将酸温度降至60℃左右送压滤机分离一水硫酸亚铁,过滤分离一水硫亚铁后,得到浓度约55%的浓缩硫酸;根据一水硫酸亚铁硫酸含量不同,加入适量的七水硫酸亚铁,在亚硝酸钠为催化剂,80~90℃条件下反应一定时间,生产聚铁絮凝剂;将低浓度废酸液作为原料制备白硫酸钙及硫酸钙晶须等等。但是,这些措施并不能完全利用废酸资源,因此必须寻求新的解决方案。

经研究,将稀废酸液进一步分级,可获得一部分浓度为15%的废酸和浓度为1~2%的酸性废水。酸性废水直接排入废水处理工序,由于其硫酸含量进一步降低,客观减少了污水处理的压力和成本。而15%的废酸不能直接利用,需进一步浓缩以达到回用的浓度需求。然而,现有的废酸浓缩技术成本较高、工艺复杂,并且多为用于浓缩浓度较高的废酸液,对于浓度为15%的较稀废酸并不适用。因此,如何将分离出的15%废酸浓缩达到较高的浓度,以满足回用处理的指标,仍是亟待解决的问题。

发明内容

针对上述存在的问题及为了达到上述的目的,本发明提供一种硫酸法生产钛白粉15%废酸浓缩回用处理装置及工艺,利用蒸汽喷射泵及蒸发器连续真空浓缩,将15%废酸浓缩提浓度,以便利用到废酸浓缩、聚铁生产或钛矿酸解等工序。具体技术方案如下:

首先,本发明提供一种硫酸法生产钛白粉15%废酸浓缩回用处理装置,包括用于产生高真空的多级喷射器,和用于浓缩15%废酸的蒸发器;所述蒸发器包括热交换罐;硫酸法水洗工序分离出的15%废酸进入热交换罐后在多级喷射器的抽真空的作用下连续浓缩。

前述的硫酸法生产钛白粉15%废酸浓缩回用处理装置,所述多级喷射器为串联的两级水力喷射器。

前述的硫酸法生产钛白粉15%废酸浓缩回用处理装置,所述热交换罐为锥形玻璃钢材质浓缩热交换罐,其内部设有换热盘管。

优选的,前述的硫酸法生产钛白粉15%废酸浓缩回用处理装置,所述换热盘管通过支撑架焊接在热交换罐内部,其内循环通入热水,用于对进入热交换罐的废酸加热蒸发浓缩。

前述的硫酸法生产钛白粉15%废酸浓缩回用处理装置,所述蒸发器还包括设置在热交换罐前端的换热中转罐,来自水洗工序分离出的15%废酸经换热中转罐加热后进入热交换罐进一步加热浓缩。

优选的,前述的硫酸法生产钛白粉15%废酸浓缩回用处理装置,所述换热中转罐内设有加热盘管,其将15%废酸加热至一定的温度后再进入热交换罐。

其次,本发明提供一种硫酸法生产钛白粉15%废酸浓缩回用处理方法,该方法采用前述的硫酸法生产钛白粉15%废酸浓缩回用处理装置进行处理,具体包括如下步骤:

S1:分离废酸:将硫酸法水洗工序的稀废酸液进一步细分,获得15%废酸;

S2:中转预热:将15%废酸先注入换热中转罐中,进行预加热;

S3:换热准备:开启水力喷射器抽真空,并将热交换罐内的换热盘管通入热水,使罐内温度及压力达到预定值,以备废酸进入;

S4:真空浓缩:将预加热后的15%废酸注入准备好的热交换罐,控制罐内真空度及温度,进一步加热浓缩废酸;

S5:浓缩酸液回收:真空浓缩后的废酸经浓度检验后,经热交换罐的出料口进入废酸酸储罐回收,以备被回用。

作为优选的技术方案的,步骤S2中,中转预热,将15%废酸注入换热中转罐进行预加热的温度为40~45℃。

作为优选的技术方案的,步骤S4中,真空浓缩,热交换罐内的真空度控制为10mmHg,温度控制为30~35℃度。

作为优选的技术方案的,步骤S5中,浓缩酸液回收的废酸浓度为28%及以上。

本发明的有益效果:

1)本发明装置利用蒸汽喷射泵产生高真空的原理,利用锥形玻璃钢材质浓缩热交换罐连续真空浓缩,将15%的较稀废酸浓缩到28%及以上,该浓度下的废酸就可以非常方便的利用到废酸浓缩、聚铁生产或钛矿酸解岗位中,进一步提高废酸资源的利用,并达到了减排目的。

2)本发明装置的锥形玻璃钢材质浓缩热交换罐根据需求改装,其内部设有换热盘管、外部设有换热中转罐,增加浓缩流程、并实现连续浓缩,适用于浓度较低的15%废酸浓缩,并且凝缩后的浓度可达到28%及以上,达到了进一步浓缩回用利用到废酸浓缩、聚铁生产或钛矿酸解等工序的要求。

3)本发明装置设备组成简单,成效显著,解决了稀废酸的进一步利用难题,同时减少废酸排放对环境的危害,具有良好的实用及推广价值。

附图说明

图1为本发明硫酸法生产钛白粉15%废酸浓缩回用处理流程图;

图2为本发明硫酸法生产钛白粉15%废酸浓缩回用蒸发器结构示意图;

图3为本发明硫酸法生产钛白粉15%废酸浓缩回用装置的热交换罐结构剖示图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合实施例,对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

本实施例为一种硫酸法生产钛白粉15%废酸浓缩回用处理装置及工艺,利用蒸汽喷射泵及蒸发器连续真空浓缩,将15%废酸浓缩提浓度,以便利用到废酸浓缩、聚铁生产或钛矿酸解等工序。如图1至图3所示,所述浓缩回用处理装置,包括15%废酸储液罐、换热中转罐、蒸发器、用于产生高真空的多级喷射器、用于收集凝缩废酸的收集储罐,硫酸法水洗工序分离出的15%废酸经换热中转罐加热后进入热交换罐,在喷射器的高真空作用连续浓缩,获得28%及以上的废酸存贮到收集储罐中。

本实施例所述浓缩回用处理装置,所述多级喷射器为串联的两级水力喷射器,其包括一级喷射器、一级冷凝器,二级喷射器、二级冷凝器,气液分离器及水环式真空泵。气液分离器产生的热水进入水液封罐后直接排至污水处理;一级冷凝器和二级冷凝器产生的热水进入水液封罐,然后用于蒸发器加热废酸,并经蒸发器换热后进入储水槽供应给一级冷凝器和二级冷凝器,进行循环利用。

本实施例所述蒸发器为热交换罐,具体为锥形玻璃钢材质浓缩热交换罐,其内部设有换热盘管。所述换热盘管通过支撑架焊接在热交换罐内部,其内循环通入热水,用于对进入热交换罐的废酸加热蒸发浓缩。并且换热中转罐内还设有加热盘管,将15%废酸加热至一定的温度后再进入热交换罐进行循环蒸发浓缩。

采用本实施例所述的硫酸法生产钛白粉15%废酸浓缩回用处理装置进行处理的方法,具体包括如下步骤:

S1:分离废酸:将硫酸法水洗工序的稀废酸液进一步细分,获得15%废酸;

S2:中转预热:将15%废酸先注入换热中转罐中,进行预加热,使废酸温度升至40~45℃;

S3:换热准备:开启水力喷射器抽真空,并将热交换罐内的换热盘管通入热水,使罐内温度及压力达到预定值,以备废酸进入;

S4:真空浓缩:将预加热后的15%废酸注入准备好的热交换罐,控制罐内真空度为10mmHg,控制罐内温度为30~35℃,进一步加热浓缩废酸;

S5:浓缩酸液回收:检验真空浓缩后的废酸经浓度,达28%及以上后,经热交换罐的出料口进入废酸酸储罐回收,以备被回用。

本发明装置利用换热中转罐将15%废酸预热至40~45℃,然后利用蒸汽喷射泵使锥形玻璃钢材质浓缩热交换罐产生高真空,预热后的15%废酸进入热交换罐后直接沸腾并在罐内换热盘管的加热下进行连续真空浓缩,将15%的较稀废酸浓缩到28%及以上,该浓度下的废酸就可以非常方便的利用到废酸浓缩、聚铁生产或钛矿酸解岗位中,进一步提高废酸资源的利用,并达到了减排目的。本发明装置的锥形玻璃钢材质浓缩热交换罐根据需求改装,其内部设有换热盘管、外部设有换热中转罐,增加浓缩流程、并实现连续浓缩,适用于浓度较低的15%废酸浓缩,并且浓缩后的浓度可达到28%及以上,达到了进一步浓缩回用利用到废酸浓缩、聚铁生产或钛矿酸解等工序的要求。且本发明装置设备组成简单,成效显著,解决了稀废酸的进一步利用难题,同时减少废酸排放对环境的危害,具有良好的实用及推广价值。

对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的。此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非只包含一个的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术分类

06120115686742