一种用于氯化法钛白粉生产冷凝TiCl4混合气体的系统及方法与流程

一种用于氯化法钛白粉生产冷凝ticl4混合气体的系统及方法
技术领域
[0001]
本发明涉及本发明涉及冶金领域，特别涉及一种用于氯化法钛白粉生产冷凝ticl4混合气体的系统及方法。


背景技术：

[0002]
在冶金生产中一般采用沸腾氯化法或熔盐氯化法生产ticl4，从氯化炉出来的ticl4蒸汽中混杂其它气体，经旋风分离器除尘后的气流经过连续三级喷淋冷凝器进行冷凝处理，成为粗ticl4浆液；每一级喷淋系统都由喷淋器、循环罐和泵组成，ticl4气体经过喷淋冷却后成为粗ticl4液体，进入冷凝器下的粗ticl4循环罐内，循环罐内粗ticl4液体被泥浆泵连续喷淋到冷凝器内，对气体进行喷淋冷凝处理，部分溢流到粗ticl4储罐。每级喷淋冷凝系统都配有热交换器，第一级和第二级喷淋冷凝器配置的是循环冷却水热交换器，第三级热交换器为冷冻盐水热交换器。冷凝后的粗ticl4被输送到粗四氯化钛储罐区，一是提供给精制工段过滤处理，同时也作为泥浆返流喷淋和冷凝喷淋用四氯化钛。
[0003]
ticl4蒸汽的冷凝效果除了与换热器的换热能力、冷却介质的流量、温度有关外，还与ticl4冷凝收集装置结构有较大关系。传统的ticl4冷凝收集装置存在着结构不合理的问题，ticl4蒸汽的冷凝效率低，大部分未冷凝的ticl4蒸汽进入尾气处理系统，导致ticl4收率不高，同时会增加尾气处理系统的负荷，产生较多废酸和废盐水，还会加重低温冷冻盐水制冷机组的工作负荷，增加能耗。


技术实现要素：

[0004]
针对现有技术中存在的不足，本发明申请提出了一种用于氯化法钛白粉生产冷凝ticl4混合气体的系统及方法,该发明可大大降低实现对ticl4混合气体的有效冷凝，对ticl4混合气体中杂质去除率高，ticl4损失少，能更加充分的回收ticl4，可以大大降低生产成本。
[0005]
本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种用于氯化法钛白粉生产冷凝ticl4混合气体的系统，该ticl4混合气体的冷凝系统具有冷凝效果好、杂质去除率高、ticl4损失少、能够降低生产成本等优点。
[0006]
本发明的另一个目的在于提出一种用于氯化法钛白粉生产冷凝ticl4混合气体的方法。
[0007]
为实现上述目的，本发明的第一方面提出一种用于氯化法钛白粉生产冷凝ticl4混合气体的系统，所述用于氯化法钛白粉生产冷凝ticl4混合气体的系统包括：
[0008]
冷水机组，所述冷水机组具有第一冷水出口、回水入口；
[0009]
冷水电磁流量计，所述冷水电磁流量计具有第一冷水入口、第二冷水出口；所述第一冷水入口与所述第一冷水出口相连；
[0010]
冷水冷量积算仪，所述冷水冷量积算仪，具有第二冷水入口、第三冷水出口；所述
第二冷水入口与所述第二冷水出口相连；
[0011]
冷水冷凝器，所述冷水冷凝器具有第三冷水入口、第四冷水出口、第一ticl4混合气体入口、第一ticl4泥浆出口、ticl4混合气体出口；所述第三冷水入口与所述第三冷水出口相连；
[0012]
冷冻盐水机组，所述冷冻盐水机组具有第一冷冻盐水出口、冷冻盐水回水入口；
[0013]
冷冻盐水电磁流量计，所述冷冻盐水电磁流量计具有第一冷冻盐水入口、第二冷冻盐水出口；第一冷冻盐水入口与所述第一冷冻盐水出口相连；
[0014]
冷冻盐水冷量积算仪，所述冷冻盐水冷量积算仪，具有第二冷冻盐水入口、第三冷冻盐水出口；第二冷冻盐水入口与所述第二冷冻盐水出口相连；
[0015]
冷冻盐水冷凝器，所述冷冻盐水冷凝器具有第三冷冻盐水入口、第四冷冻盐水出口、第二ticl4混合气体入口、第二ticl4泥浆出口、粗ticl4液体出口；第三冷冻盐水入口与所述第三冷冻盐水出口相连；所述ticl4混合气体出口与所述第二ticl4混合气体入口相连；
[0016]
气液分离器，所述气液分离器具有粗ticl4入口、粗ticl4液体排出口、气体排出口；所述粗ticl4入口与所述粗ticl4出口相连。
[0017]
根据本发明实施例的用于氯化法钛白粉生产冷凝ticl4混合气体的系统，通过设置所述冷水机组和所述冷冻盐水机组，可以对气态粗ticl4进行两次冷凝处理，通过设置所述冷量积算仪，可以对冷水机组和冷冻盐水机组冷量进行计量，这样可以通过冷凝器ticl4出口的温度计来控制冷水机组和冷冻盐水机组冷量的大小，大幅提高对气态粗ticl4的冷凝效果，并可大幅提高杂质的去除率。还可以减少尾气中ticl4气体的含量，ticl4的损失量非常小小，也大大降低了尾气处理的负荷，生产成本也会因此而降低。
[0018]
另外，根据本发明上述实施例的用于氯化法钛白粉生产冷凝ticl4混合气体的系统还可以具有如下附加的技术特征：
[0019]
根据本发明的一个实施例，所述第一ticl4混合气体入口设置于所述冷水冷凝器的侧面，所述ticl4泥浆出口设置于所述冷水冷凝器的底部，所述ticl4气体出口设置于所述冷水冷凝器的顶部；
[0020]
所述第三冷水入口与所述第四冷水出口均设置于所述冷水冷凝器的侧面，所述第三冷水入口靠近所述冷水冷凝器的顶部，所述第四冷水出口靠近所述冷水冷凝器的底部；所述第一ticl4混合气体入口在所述冷水冷凝器上的位置高度高于所述第四冷水出口的在所述冷水冷凝器上的位置高度。
[0021]
根据本发明的一个实施例，所述第二ticl4混合气体入口设置于所述冷冻盐水冷凝器的顶部，所述第二ticl4泥浆出口设置于所述冷冻盐水冷凝器的底部，所述粗ticl4液体出口设置于所述冷冻盐水冷凝器的侧面；
[0022]
所述第三冷冻盐水入口与所述第四冷冻盐水出口均设置于所述冷冻盐水冷凝器的侧面，所述第三冷冻盐水入口靠近所述冷冻盐水冷凝器的顶部，所述第四冷冻盐水出口靠近所述冷冻盐水冷凝器的底部；所述粗ticl4液体出口在所述冷冻盐水冷凝器上的位置高度低于所述第四冷冻盐水出口的在所述冷冻盐水冷凝器上的位置高度。
[0023]
根据本发明的一个实施例，所述冷水机组输送的冷却介质为循环水；所述循环水通过设置在所述冷水冷凝器内的换热管道与ticl4混合气体进行热交换；
[0024]
所述冷冻盐水机组输送的冷却介质为冷冻盐水，所述冷冻盐水为氯化钙溶液或者
氯化钠溶液；所述冷冻盐水通过设置在所述冷冻盐水冷凝器内的换热管道与ticl4混合气体进行热交换。
[0025]
根据本发明的一个实施例，所述冷水机组输送的冷却介质为所述气液分离器分离出的粗ticl4液体，所述粗ticl4液体通过喷淋的方式在所述冷水冷凝器内与所述ticl4混合气体混合；
[0026]
所述冷冻盐水机组输送的冷却介质为冷冻盐水，所述冷冻盐水为氯化钙溶液或者氯化钠溶液；所述冷冻盐水通过设置在所述冷冻盐水冷凝器内的换热管道与ticl4混合气体进行热交换。
[0027]
根据本发明的一个实施例，所述冷水冷凝器的内部容积v1与所述冷冻盐水冷凝器的内部容积v2满足：v1/v2＝1.5-2。
[0028]
根据本发明的一个实施例，所述用于氯化法钛白粉生产冷凝ticl4混合气体的系统还包括第一温度检测器和第二温度检测器，所述第一温度检测器设置于第一ticl4混合气体入口上，以实时检测由所述第一ticl4混合气体入口输入的ticl4混合气体的温度；所述第一温度检测器设置于第一ticl4混合气体出口上，以实时检测由所述第一ticl4混合气体出口输出的ticl4混合气体的温度。
[0029]
本发明的第二方面提出一种用于氯化法钛白粉生产冷凝ticl4混合气体的方法，应用于如上任一项所述用于氯化法钛白粉生产冷凝ticl4混合气体的系统：所述用于氯化法钛白粉生产冷凝ticl4混合气体的方法包括以下步骤：
[0030]
a)对氯化法制备ticl4生成的ticl4混合气体进行初步去杂后，自所述第一ticl4混合气体入口输入所述冷水冷凝器，对的ticl4混合气体进行初次行冷却，使所述ticl4混合气体冷却至15-20℃；
[0031]
b)将步骤a中冷却后的ticl4混合气体，自所述第二ticl4混合气体入口输入所述冷冻盐水冷凝器，对ticl4混合气体进行二次冷却，使所述ticl4混合气体冷却至0-5℃，以形成ticl4气液混合物；
[0032]
c)将步骤b冷却后形成的ticl4气液混合物，自所述粗ticl4入口输入所述气液分离器，由所述气液分离器分离成尾气以及粗ticl4液体。
[0033]
根据本发明实施例的四氯化钛气体的冷凝方法，对气态四氯化钛原料进行直接冷凝和间接冷凝两次冷凝，可以实现对气态四氯化钛原料的高效冷凝，达到较高的杂质去除率，使尾气中的四氯化钛含量极少，减小了尾气处理系统的负荷。
[0034]
根据本发明的一个实施例，部分所述粗ticl4液体输送至所述冷水机组，以作为所述冷水冷凝器中的冷却介质。
附图说明
[0035]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]
图1是根据本发明实施例的用于氯化法钛白粉生产冷凝ticl4混合气体的系统及方法的结构示意图。
[0037]
附图标记：
[0038]
1冷水机组；2第一冷水出口；4冷水电磁流量计；3第一冷水入口；5第二冷水出口；6第二冷水入口；7冷水冷量积算仪；8第三冷水出口；9第三冷水入口；10冷水冷凝器；11第四冷水出口；12第一ticl4泥浆出口；13第一ticl4混合气体出口；14冷冻盐水机组，15第一冷冻盐水出口；16第一冷冻盐水入口；17冷冻盐水电磁流量计；18第二冷冻盐水出口；19第二冷冻盐水入口；20冷冻盐水冷量积算仪；21第三冷冻盐水出口；22第三冷冻盐水入口；23冷冻盐水冷凝器；24第四冷冻盐水出口；25冷冻盐水回水入口；26粗ticl4出口；27粗ticl4入口；28气液分离器；29粗ticl4液体排出口；30原料罐；31气体排出口；32尾气处理系统；33第二ticl4混合气体入口；34回水入口；35第二ticl4泥浆出口；36第一ticl4混合气体入口。
具体实施方式
[0039]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0040]
本文使用的术语仅为了描述具体实施方式的目的，且不意图为限制性。如本文中使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列举项目的任意和所有组合。本文使用的“所述”意图包括复数形式，包括“至少一个(种)”，除非内容清楚地另外指明。“至少一个(种)”将不被解释为限制“一个”或“一种”。术语“包含”、“包括”表示所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，而不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其集合。
[0041]
本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用了区分不同的组成部分。“连接”或者“相连”等类似词语并非限定与物理或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
[0042]
下面参考图1描述根据本发明实施例的用于氯化法钛白粉生产冷凝ticl4混合气体的系统。如图1所示，
[0043]
本发明的实施例提供一种用于氯化法钛白粉生产冷凝ticl4混合气体的系统，以在通过氯化法生产钛白粉时，对产生的ticl4混合气体进行高效冷凝，从而通过ticl4回收效率，降低尾气中的ticl4含量极少，减小尾气处理系统32的负荷。所述用于氯化法钛白粉生产冷凝ticl4混合气体的系统包括：包括冷水机组1、冷水电磁流量计4、冷水冷量积算仪7、冷水冷凝器10、冷冻盐水机组14、冷冻盐水电磁流量计17、冷冻盐水冷量积算仪20、冷冻盐水冷凝器23以及气液分离器28。
[0044]
所述冷水机组1具有第一冷水出口2、回水入口34；冷水机组1用于提供驱动力以向冷水冷凝器10输送冷却介质。
[0045]
所述冷水电磁流量计4具有第一冷水入口3、第二冷水出口5；所述第一冷水入口3与所述第一冷水出口2相连；冷水电磁流量计4设置冷水机组1出口管道上，以精准计量冷水机组1输出的冷却介质流量。
[0046]
所述冷水冷量积算仪7，具有第二冷水入口6、第三冷水出口8；所述第二冷水入口6与所述第二冷水出口5相连；冷水冷量积算仪7设置于冷水机组1出口管道上，配合冷水电磁
混合气体进行再次行冷却，使所述ticl4混合气体冷却至0-5℃，从而使ticl4混合气体中的大部分ticl4以及部分杂质冷凝成粗ticl4液体，粗ticl4液体中的一部分在冷冻盐水冷凝器23中沉淀为ticl4泥浆，由第二ticl4泥浆出口35排出，另一部分粗ticl4液体与剩余未冷凝为液体的ticl4混合气体组成气液混合物，由粗ticl4液体出口排出并进入气液分离器28中。
[0055]
所述气液分离器28具有粗ticl4入口27、粗ticl4液体排出口29、气体排出口31；所述粗ticl4入口27与所述粗ticl4出口26相连。气液分离器28将粗ticl4液体与未冷凝的ticl4混合气体组成气液混合物，重新分离为粗ticl4液体以及ticl4混合气体，此时分离出的ticl4混合气体中仅含有少量ticl4，其作为尾气通过气液分离器28的气体排出口31排出至尾气处理系统32，而所述气液分离器28的粗ticl4液体排出口29与原料罐30相连，分离出的粗ticl4液体即排出并存储于原料罐30中。
[0056]
根据本发明实施例的用于氯化法钛白粉生产冷凝ticl4混合气体的系统，通过设置所述冷水机组1和所述冷冻盐水机组14，可以对气态粗ticl4进行两次冷凝处理，通过设置所述冷量积算仪，可以对冷水机组1和冷冻盐水机组14冷量进行计量，这样可以通过冷凝器ticl4出口的温度计来控制冷水机组1和冷冻盐水机组14冷量的大小，大幅提高对气态粗ticl4的冷凝效果，并可大幅提高杂质的去除率。还可以减少尾气中ticl4气体的含量，ticl4的损失量非常小小，也大大降低了尾气处理的负荷，生产成本也会因此而降低。
[0057]
根据本发明的一个实施例，所述冷水机组1输送的冷却介质为循环水；所述循环水通过设置在所述冷水冷凝器10内的换热管道与ticl4混合气体进行热交换；
[0058]
所述冷冻盐水机组14输送的冷却介质为冷冻盐水，所述冷冻盐水为氯化钙溶液或者氯化钠溶液；所述冷冻盐水通过设置在所述冷冻盐水冷凝器23内的换热管道与ticl4混合气体进行热交换。
[0059]
根据本发明的一个实施例，所述冷水机组1输送的冷却介质为所述气液分离器28分离出的粗ticl4液体，所述粗ticl4液体通过喷淋的方式对所述冷水冷凝器10内与所述ticl4混合气体进行冷凝；由于气液分离器28分离出的粗ticl4液体温度较低，作为冷却介质能够提供更多的冷量，能够有效降低冷水机组1为输出足够冷量而消耗的能量，同时可通过喷淋的方式与冷水冷凝器10内的ticl4混合气体直接接触，极大地提高ticl4混合气体的冷凝效率，同时又不会引人新的杂质，实现工艺介质的循环使用，进一步降低生产成本。
[0060]
根据本发明的一个实施例，所述冷水冷凝器10的内部容积v1与所述冷冻盐水冷凝器23的内部容积v2满足：v1/v2＝1.5-2。
[0061]
根据本发明的一个实施例，所述用于氯化法钛白粉生产冷凝ticl4混合气体的系统还包括第一温度检测器和第二温度检测器，所述第一温度检测器设置于第一ticl4混合气体入口36上，以实时检测由所述第一ticl4混合气体入口36输入的ticl4混合气体的温度；所述第一温度检测器设置于第一ticl4混合气体出口13上，以实时检测由所述第一ticl4混合气体出口13输出的ticl4混合气体的温度。通过实时监测输入冷水冷凝器10内的混合气体温度，能够更加准确地调节冷水机组1输入的冷量，使得第一ticl4混合气体出口13输出的ticl4混合气体能够达到所需的温度。
[0062]
本发明的第二方面提出一种用于氯化法钛白粉生产冷凝ticl4混合气体的方法，应用于如上任一项所述用于氯化法钛白粉生产冷凝ticl4混合气体的系统：所述用于氯化法钛白粉生产冷凝ticl4混合气体的方法包括以下步骤：
[0063]
a)对氯化法制备ticl4时生成的ticl4混合气体进行初步去杂后，自所述第一ticl4混合气体入口36输入所述冷水冷凝器10，对的ticl4混合气体进行初次行冷却，使所述ticl4混合气体冷却至15-20℃；
[0064]
b)将步骤a中冷却后的ticl4混合气体，自所述第二ticl4混合气体入口33输入所述冷冻盐水冷凝器23，对ticl4混合气体进行二次冷却，使所述ticl4混合气体冷却至0-5℃，以形成ticl4气液混合物；
[0065]
c)将步骤b冷却后形成的ticl4气液混合物，自所述粗ticl4入口27输入所述气液分离器28，由所述气液分离器28分离成尾气以及粗ticl4液体。
[0066]
根据本发明实施例的四氯化钛气体的冷凝方法，对气态四氯化钛原料进行直接冷凝和间接冷凝两次冷凝，可以实现对气态四氯化钛原料的高效冷凝，达到较高的杂质去除率，使尾气中的四氯化钛含量极少，减小了尾气处理系统32的负荷。
[0067]
根据本发明的一个实施例，部分所述粗ticl4液体输送至所述冷水机组1，以作为所述冷水冷凝器10中的冷却介质。
[0068]
尽管本文中较多的使用了诸如冷水机组、电磁流量计、冷量计算仪、冷凝器、冷冻盐水机组、气液分离器等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
[0069]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

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