[发明专利]一种钛液抽气压缩分离硫酸亚铁的系统及方法

说明书

本发明涉及一种钛液抽气压缩分离硫酸亚铁的系统及方法，系统由钛液罐，气液分离器，压缩机，接触式冷凝器，真空泵，冷却塔，冷却塔泵，喷淋泵，液封水池，侧搅拌器组成。系统采用大流量压缩机作为钛液真空闪蒸降温的抽气设备，降温过程中钛液罐内不存在间壁式冷却壁面，钛液内部无局部过冷现象，不存在硫酸亚铁在间壁式冷却壁面上形成晶疤晶垢的问题；系统以电力作为驱动能源，冷却负荷仅为二次蒸汽的冷凝放热及压缩机耗功转变的热量。与传统钛液降温分离硫酸亚铁系统相比，本发明具有运行能耗低、降温迅速、冷却负荷小、生产效率高、劳动强度小、晶体粒度均匀、不产生二次污水等特点。

技术领域

本发明涉及一种抽气压缩系统，尤其涉及一种从钛液中分离硫酸亚铁的抽气压缩式系统及方法。

背景技术

我国是钛白粉生产大国，2017年我国的钛白产量达378万吨，年产量位居世界首位。钛白粉生产是一个高耗能过程，随着节能减排问题的日益突出，节能降耗已成为钛白粉生产企业的重点关注问题。在钛白粉的硫酸法生产工艺中，在黑液工艺段需要通过降温结晶的方式将溶液中的硫酸亚铁从钛液中分离出来。

目前，钛液降温分离硫酸亚铁主要采用蒸汽喷射闪蒸降温或冷冻盐水两种降温方法。其中，蒸汽喷射闪蒸降温法是采用高压生蒸汽驱动，通过蒸汽喷射泵的文丘里效应抽吸钛液罐里的二次蒸汽，钛液中的水分低压条件下闪蒸汽化并从溶液本身吸热，从而实现对钛液的降温及硫酸亚铁的结晶分离。钛液的蒸汽喷射闪蒸降温方法存在能源消耗量大，能源利用效率低的问题。通常情况下，蒸汽喷射泵在用于抽真空条件下的能源效率仅为20％～30％，即蒸汽喷射泵从钛液中每抽吸出1t的水分，至少需要配套3～5t的高压生蒸汽作为喷射泵的驱动能源，同时产生4～6t的负压乏汽，乏汽冷凝过程还需要额外消耗大量的冷却水资源。此外，随着环保问题的日益严峻，燃煤型蒸汽锅炉的应用受到了限制，生蒸汽的价格上涨及限量供应已成为钛白粉生产企业扩大产能、降低产品能耗成本的主要障碍。

钛液的冷冻盐水降温法是将低温冷冻水或冷冻盐水通入至钛液储罐的外夹套或内置盘管中，通过冷水循环实现对钛液的降温及硫酸亚铁的结晶分离。在该方法中，硫酸亚铁会快速在冷却壁面(夹套内壁或盘管外壁)结晶析出并不断积累，形成附着力极强的晶垢层，晶垢层增大了过程的传热热阻，导致钛液降温速率越来越慢；同时晶垢层还需要定期进行人工清理。因此，钛液的冷冻盐水降温法存在降温周期长、生产效率低、现场劳动强度大等问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述已有技术存在的不足，提供了一种钛液抽气压缩分离硫酸亚铁的系统及方法。

一种钛液抽气压缩分离硫酸亚铁的系统，其特征在于：包括钛液罐，气液分离器，压缩机，接触式冷凝器，真空泵，冷却塔，冷却塔泵，喷淋泵，液封水池，侧搅拌器。

所述钛液罐顶部设有二次蒸汽出口，侧壁设有进料口，底部设有排料口；所述气液分离器设有进汽口及出汽口；所述接触冷凝器顶部设有不凝气出气口，侧壁设有二次蒸汽进口及喷淋水进口，底部设有喷淋水出口；所述冷却塔采用闭式冷却塔，侧壁分别设有喷淋水进口、喷淋水出口及冷却循环水进口，底部设有冷却循环水出口。

所述钛液罐的二次蒸汽出口与所述气液分离器的进汽口相连，气液分离器的出汽口与所述压缩机的吸气口相连，压缩机的排气口与所述接触式冷凝器的二次蒸汽进口相连，接触式冷凝器的喷淋水出口通过管路连接至液封水池，并将连接管的出口浸没于液封水池的液面以下；接触式冷凝器的喷淋水出口与液封水池的高度差不低于10米；所述喷淋泵的进口与液封水池相连，喷淋泵的出口与所述冷却塔的喷淋水进口相连，并在此连接管路上安设排水口；冷却塔的喷淋水出口与所述接触式冷凝器的喷淋水进口相连；冷却塔底部的冷却循环水出口与所述冷却塔泵的进口相连，冷却塔泵的出口与冷却塔的冷却循环水进口相连；接触式冷凝器的不凝气出气口与所述真空泵的进气口相连；所述侧搅拌器安装在钛液罐的侧壁。

较优地：

系统所采用的压缩机为罗茨式压缩机、螺杆式压缩机或活塞式压缩机，压缩机进行变频调控。