[发明专利]硫酸法钛白煅烧窑尾气预热综合利用的工艺及其装置

说明书

本发明提供一种硫酸法钛白煅烧窑尾气预热综合利用的工艺及其装置，硫酸法钛白煅烧窑产生的300‑400℃高温废气经过除尘器除去大部分粗颗粒粉尘，粗除尘后的废气进入文丘里，与65‑75℃喷淋水进行直接接触换热，将喷淋水加热至90‑105℃；加热后的喷淋水进入到闪蒸装置，喷淋水进入闪蒸器后由于在该压力下过热蒸发；喷淋水温降至65‑75℃；降温后的喷淋水泵入文丘里换热，形成喷淋水持续循环换热过程；闪蒸装置内喷淋水蒸发出的70‑80℃负压蒸汽进入浓缩装置，与管程内的低温硫酸钛溶液进行冷凝换热；浓缩管壳式加热器排出的残余不凝气体混合少量蒸汽经过余气冷凝装置后由真空泵抽走排入大气；硫酸钛溶液进入硫酸法钛白工艺中的硫酸钛浓缩蒸发器。

技术领域

本发明属于钛白粉生产领域，具体涉及一种钛白粉生产煅烧工序中高温废气的综合利用方法和装置。

背景技术

钛白粉(TiO₂)是目前广泛使用的最主要的白色颜料，大量应用于涂料、造纸、油墨等领域，目前全球钛白粉年产能在500万吨以上，国内钛白粉年产能在200万吨以上，售价约为15000-22000元/吨。在生产方法上，国内除锦州钛白粉厂采用氯化法外，其余全部采用硫酸法进行生产。硫酸法生产过程主要包括酸解、结晶、过滤、浓缩、水解、水洗、盐处理、煅烧、初粉碎、包膜、干燥、后粉碎等工序，其中浓缩工序采用单效或双效薄膜蒸发，煅烧工序由于工艺需要，需将回转窑内外排的烟气温度控制在300-400℃，由尾气带走的热量占总输入热量的近40％。国内少部分生产厂家采用导热管与烟气直接接触，将部分热量传递至的余热锅炉生产蒸汽，另大部分钛白粉生产厂家因此种工艺不成熟而未对其进行回收。

在现阶段后处理汽流粉碎工序中，目前国内外生产厂家基本采用过热蒸汽作为粉碎工质，当过热蒸汽控制压力在1.6～2.0MPa之间，温度在290℃～310℃之间时，汽流粉碎能生产出纯度高、分散性好，较为理想的钛白粉产品。汽流粉碎工序后产生的尾气温度基本仍有120～150℃，工艺系统基本采用空塔直接喷淋降温的方式使尾气降温至60～70℃后再进入洗涤塔等后续设备。但是，这种处理方法会造成大量的热量浪费，热量得不到有效利用，而且喷淋所需的冷却水量也消耗巨大。

同时，由于尾气通常含有硫氧化物、水蒸气、粉尘等混合物，尾气中因为含有硫氧化物，使其露点温度升高，一般在200℃左右，露点温度的升高使尾气中硫氧化物容易与水蒸气结合成酸雾，导致金属设备的加剧腐蚀；如果要将余热回收设备的受热面温度控制在酸露点以上，则尾气温度只能降到330℃左右，余热利用不充分，而且当钛白粉生产用回转窑炉负荷波动时，换热设备仍然存在露点腐蚀的风险。

考虑对金属设备的腐蚀问题，将尾气直接通入废酸，利用废酸将尾气中的硫氧化物吸收，同时利用尾气热量将废酸浓缩，降温后的尾气经过除雾装置进行排放。上述处理方式将尾气余热用于浓缩废酸，经济价值不大，热量浪费严重。

有的企业尝试利用煅烧尾气余热产生蒸汽。其主要采用导热油工质换热技术与重力热管换热技术：导热油工质换热技术是利用尾气余热加热导热油，控制尾气温度降至210℃，进入后续工艺，加热后的导热油再将热量用于产生水蒸气；由于导热油工质换热技术换热能力有限，开始尝试重力单层管热管相变换热技术，换热效率大大提高，但是重力热管相变换热中相变工质的迁移方向沿管道轴线方向，所以各段温度均匀性差，温度应力影响管道寿命，同时一旦生产过程中尾气温度波动低于其露点温度，这种单层管重力热管相变换热容易遭受尾气酸蚀影响寿命，对尾气温度的稳定性要求高。另外，导热油工质换热技术中有限的换热技术导致设备体积庞大，重力单层热管相变换热技术由于自身缺陷，各段温度均匀性差，使尾气余热回收难以达到理想效果。