阅读说明：本技术 一种硫酸法钛白粉煅烧余热浓缩废酸工艺 (Process for concentrating waste acid by using calcination waste heat of titanium dioxide by sulfuric acid method ) 是由 莫建飞 谢小平 邵建国 狄顺飞 于 2018-09-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种硫酸法钛白粉煅烧余热浓缩废酸工艺,属于废酸浓缩工艺领域,旨在提供一种能对窑头废气余热充分利用,以进行废酸浓缩和干法收尘的硫酸法钛白粉煅烧余热浓缩废酸工艺,其技术要点是,包括以下工艺步骤：(1)原始废酸处理：a、将原始去除悬浮二氧化钛的20％-23％废酸泵入文丘里设备内,同时将煅烧窑的尾气先经袋式除尘器净化过滤,过滤后的洁净气体再通入至文丘里设备内与废酸进行热交换,袋式除尘器中的滤袋外侧包覆有耐热毡,耐热毡是由金属材料制成的网状结构；b、经过文丘里设备的废酸浓缩为30％稀酸后,进入至液封槽内；(2)废酸热压滤；(3)二次废酸浓缩；(4)熟化压滤。本发明适用于钛白行业中的废酸浓缩。(The invention discloses a waste acid concentrating process for waste heat of titanium dioxide calcination by a sulfuric acid method, belongs to the field of waste acid concentrating processes, and aims to provide a waste acid concentrating process for waste heat of titanium dioxide calcination by a sulfuric acid method, which can fully utilize waste gas waste heat of a kiln head to concentrate waste acid and collect dust by a dry method, and has the technical key points that the waste acid concentrating process comprises the following process steps: (1) treating original waste acid: a. pumping 20-23% waste acid from which suspended titanium dioxide is originally removed into a Venturi device, purifying and filtering tail gas of a calcining kiln by a bag type dust collector, introducing filtered clean gas into the Venturi device to exchange heat with the waste acid, and coating a heat-resistant felt on the outer side of a filter bag in the bag type dust collector, wherein the heat-resistant felt is of a net structure made of a metal material; b. concentrating waste acid passing through a Venturi device into 30% dilute acid, and then entering a liquid seal tank; (2) hot press filtering the waste acid; (3) concentrating secondary waste acid; (4) curing and press filtering. The invention is suitable for waste acid concentration in the titanium dioxide industry.)

一种硫酸法钛白粉煅烧余热浓缩废酸工艺

技术领域

本发明涉及一种废酸浓缩工艺，特别涉及一种硫酸法钛白粉煅烧余热浓缩废酸工艺。

背景技术

钛白粉又名钛白，学名二氧化钛，是一种重要的无机化工原料。目前钛白粉的工业化生产方法主要有硫酸法、氯化法和盐酸法，由于硫酸法具有原料便宜易得、生产投入低、工艺技术成熟等优点，而受到钛白粉生产企业所广泛采用。在运用硫酸法制备钛白粉的过程中，每生产1t的钛白粉，大约会产生6t-8t浓度为20％-23％左右的废硫酸，因此废酸浓缩回收处理便成为工艺中极为重要的环节。

钛白煅烧窑废气余热浓缩废酸的技术，是利用钛白煅烧窑的废气余热，将初始浓度为20％-23％左右的废酸泵入至文丘里设备内，再通过循环加热至所需浓度的沸点，蒸发除去部分水分，将其浓度提高至30％。传统的工艺是把煅烧窑废气经过电除尘器净化除尘后，然后利用废气余热在文丘里设备内与废酸进行热交换，实现废气除尘降温，提高废酸浓度的目的。但是电除尘器造价高、占地面积大，粉尘过滤效果不佳。

与此同时，硫酸法钛白粉生产过程中产生大量的回转窑煅烧尾气，该尾气主要是回转窑燃烧产生的烟道气，具有一定的温度(400-500℃)，含湿量较大，含硫酸雾、三氧化硫、钛白粉粉尘。目前尾气处理过程为：先在沉降室内通过重力沉降除去大部分粗颗粒粉尘，然后再采用碱水喷淋方式，使大部分三氧化硫被碱液中和，粉尘经水湿润后凝聚成大颗粒随水排入回收池中，废气的温度同时得到降低，然后进入电除雾器，在高压静电场的作用下酸雾和极少量的粉尘被除去，符合排放标准的尾气高空排放。回收池中的钛白粉经过板框压滤机过滤回收或沉淀池进行沉淀回收，这种方法称为湿法回收。虽然湿法回收钛白粉的效果较好，但同样存在问题，即回收的钛白粉仍需进行干燥才能得到最终成品，且需要搭建沉淀池等回收设施，同时沉淀池内所产生的固废也需要进一步解决。

综上所述，针对现有技术中，利用电除尘与湿法收尘的方式对硫酸法制钛白进行钛白粉回收以及废酸浓缩，有必要进行改进。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种硫酸法钛白粉煅烧余热浓缩废酸工艺，具有既能够避免电除尘的方式对窑头尾气进行过滤，同时还能够对窑头废气余热充分利用，以进行废酸浓缩和干法收尘的效果。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种硫酸法钛白粉煅烧余热浓缩废酸工艺，包括以下工艺步骤：

(1)原始废酸处理

a、将原始去除悬浮二氧化钛的20％-23％废酸泵入文丘里设备内，同时将煅烧窑的尾气先经袋式除尘器净化过滤，过滤后的洁净气体再通入至文丘里设备内与废酸进行热交换，袋式除尘器中的滤袋外侧包覆有耐热毡，所述耐热毡是由金属材料制成的网状结构；

b、经过文丘里设备的废酸浓缩为30％稀酸后，进入至液封槽内；

(2)废酸热压滤

将步骤(1)中的30％稀酸泵入压滤机，去除悬浮的固体杂质，滤液进入至滤液储罐内；

(3)二次废酸浓缩

将步骤(2)中滤液储罐内的30％稀酸通入至循环加热系统，利用循环加热系统继续将稀酸浓缩至55％；

(4)熟化压滤

将步骤(3)中产出的55％稀硫酸，经过出料泵泵入至熟化槽内熟化，然后经过压滤泵泵入压滤机加压过滤除去机械杂质，滤液进入成品储槽。

通过采用上述技术方案，由金属材料制成的耐热毡具有耐高温的性质，因此煅烧窑中的废气能够经耐高温的滤袋直接过滤，过滤的粉尘即为纯净的钛白粉，从而实现了替代电除尘进行尾气过滤和干法收尘的功能。同时经过滤后的尾气温度基本仍为从煅烧窑出来的起始温度，将该部分气体通入文丘里设备后会直接与20％-23％的废酸进行换热，使得废酸内的水分蒸发，从而得到30％稀酸，实现尾气的余热利用。最终再通过循环加热系统进行二次浓缩，经熟化压滤后便能够得到55％稀硫酸，该部分稀硫酸便可进行重复利用。

进一步的，所述耐热毡的制成材料为310s不锈钢。

通过采用上述技术方案，采用310s不锈钢材料能够使得滤袋具有耐高温、耐腐蚀、强度高的优点，不仅使得滤袋具有较长的使用寿命，同时还能实现余热回收的作用。

进一步的，所述步骤(1)-a中经袋式除尘器过滤后的洁净气体部分通入至煅烧窑的窑头。

通过采用上述技术方案，能够充分对袋式除尘器内的余热进行利用，同时洁净气体通入窑头还能起到鼓入氧气的作用，进一步提高窑头的燃烧效果。

进一步的，所述步骤(1)-b中经文丘里设备浓缩后的酸液先流入至循环槽内，当酸液浓度达到30％后流入至液封槽内，小于30％则通过循环泵再次泵入至文丘里设备内；

所述循环槽内的废气通入至电除雾设备内去除酸雾。

通过采用上述技术方案，酸液能够先暂存至循环槽内，循环槽能够保持恒温，方便了对酸液浓度进行检测的同时，检测结果也较为准确，未达标的酸液则再次进入文丘里设备进行浓缩，从而使得流入液封槽内的酸液浓度尽可能保持在30％。电除雾设备能够对废气进行二次过滤，满足排放要求后再排出至环境内。

进一步的，所述循环加热系统包括通过管道循环连接的MVR蒸发器、列管换热器和强制循环泵，所述MVR蒸发器内的酸液通过生蒸汽或电加热加热，所述MVR蒸发器与出料泵连接；

当所述列管换热器、MVR蒸发器内的物料加热至沸点温度时，生蒸汽或电加热停止供入，所述MVR蒸发器内生成的二次蒸汽通过汽水分离器连接有蒸汽压缩机，所述蒸汽压缩机对二次蒸汽加压升温后再次通入列管换热器内。

通过采用上述技术方案，30％的酸液进入循环加热系统内进行二次浓缩，初始阶段由生蒸汽或电加热提供热源，之后蒸汽压缩机对MVR蒸发器产生的二次蒸汽进行加压升温，再次通入列管换热器内提供热源。由于在整个过程中只需前期消耗部分生蒸汽或电加热的电能，后期只需消耗蒸汽压缩机的电能即可，因此可以达到节能的效果。

进一步的，所述汽水分离器与所述蒸汽压缩机之间增设有用于吸收酸性二次蒸汽的喷淋塔。

通过采用上述技术方案，喷淋塔能够进一步吸收中和二次蒸汽中的酸性废气，从而使得二次蒸汽进入蒸汽压缩机后不易对其进行腐蚀。

进一步的，所述喷淋塔内通过热水罐泵入吸收液，所述热水罐通过生蒸汽或电加热的方式加热。

通过采用上述技术方案，热水罐能够为喷淋塔持续提供消耗的吸收液，同时吸收液加热后再与酸性气体接触也能够提高其吸收效果。

进一步的，所述列管换热器的出口还连接有将其内部不凝性气体抽出的真空系统，所述真空系统连接有供给冷却水的循环水系统。

通过采用上述技术方案，不凝性气体在系统中循环时会使冷凝压力与温度升高，压缩机排气温度升高，耗电量增加等问题，故需通过真空系统将该部分的不凝性气体抽出。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.采用由金属材料制成滤袋的袋式除尘器替代电除尘器以对煅烧废气进行净化除尘，然后将废气余热用于废酸浓缩，是一项新技术的应用；同时还能在袋式除尘器内直接对煅烧废气内含有的钛白粉进行干法收尘，对于“节能减排、降本增效、保护环境”具有重要意义；

2.利用煅烧废气余热将废酸的浓度由20％-23％浓缩至30％，利用蒸汽压缩机电耗，替代原生蒸汽用量或电加热电耗，大大节约了生产成本；再把废酸的浓度由30％浓缩至55％，返回生产以循环利用。

附图说明

图1是本实施例中用于体现整个工艺的流程示意图；

图2是本实施例中用于袋式除尘器内滤袋与耐热毡的结构示意图。

图中，1、煅烧窑；2、袋式除尘器；3、文丘里设备；4、循环槽；5、循环泵；6、液封槽；7、出料泵；8、废酸储罐；9、稀酸储槽；10、压滤泵；11、压滤机；12、滤液储罐；13、MVR蒸发器；14、列管换热器；15、强制循环泵；16、汽水分离器；17、喷淋塔；18、蒸汽压缩机；19、真空系统；20、循环水系统；21、热水罐；22、热水泵；23、熟化槽；24、成品储槽；25、滤袋；251、耐热毡；26、进料泵；27、初始热源；28、电除雾设备。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

一种硫酸法钛白粉煅烧余热浓缩废酸工艺，如图1所示，包括以下工艺步骤：

(1)原始废酸处理

a、将水解偏钛酸过滤的滤液利用常温水解沉淀法分离出二氧化钛，去除悬浮的二氧化钛后便可得浓度为20％-23％废硫酸，废硫酸存储至废酸储罐8内。将该部分废酸通过进料泵26泵入至文丘里设备3内，同时将煅烧窑1的尾气先经袋式除尘器2净化过滤，过滤后的洁净气体部分通入至文丘里设备3内与废酸进行热交换，同时部分通入至煅烧窑1的窑头。其中，袋式除尘器2中的滤袋25(参见图2)外侧包覆有耐热毡251，该耐热毡251是由金属材料制成的网状结构，本实施例中采用的金属材料为310s不锈钢。本实施例中采用的文丘里设备3由青岛哈纳斯环保设备有限公司生产制造。

由于煅烧窑1排出的废气通常达到400℃-500℃，废气中夹带二氧化钛颗粒，传统的二氧化钛回收工艺如下：

一、未经除二氧化钛的煅烧尾气直接进入文丘里洗涤器，往文丘里洗涤器喷入冷却水，使得煅烧尾气降低至90℃，同时利用蒸汽冷凝的方式，或者采用另外的喷淋塔对煅烧尾气夹带的二氧化钛进行回收。该种做法的缺点为煅烧尾气的热能无法得到有效地回收利用，同时湿法回收二氧化钛的效果虽然良好，但收集的浆料必须再进行干燥处理，流程长、设备多且占地面积大，生产成本投资较大。

二、未经除二氧化钛的煅烧尾气直接进入文丘里洗涤器，往文丘里洗涤器喷入含20％-23％的废硫酸。该种做法能够将20％-23％的废硫酸浓缩至30％，热量回收利用相当可观，但缺点是煅烧尾气夹带的二氧化钛的回收液的废酸中含有FeSO4•7H2O、FeSO4•4H2O、FeSO4•H2O以及其他硫酸盐，这部分回收物料再返回水洗处理后容易影响产品的质量。

三、转窑煅烧尾气在经电除尘精制，除去尾气夹带的二氧化钛，回收高质量的二氧化钛之后的气体再进入文丘里洗涤器，用20％-23％的废硫酸喷淋，以把废酸浓度提高至30％左右。该种做法虽然既能回收高质量的二氧化钛，又能回收利用燃烧尾气的热量，但电除尘器造价高、占地面积大，同时需要控制电除二氧化钛气体的露点温度，否则二氧化钛容易在电极板上粘接而影响电极效率。

而本发明中，由310s不锈钢材料制成的耐热毡251，相比传统的采用PE、PP、PTFE等软性材质制成的滤袋25，不仅具有耐高温、耐腐蚀等优点，同时还能够使得该滤袋25满足正常的废气过滤条件。因此煅烧尾气能够直接进入该袋式除尘器2，不需要考虑对尾气进行降温以使滤袋25能够承受高温的问题，不仅减少了空气冷却器、喷淋塔等降温设备的使用，同时使得煅烧尾气可利用的热量即为其刚排出窑头的热量。由于窑头燃烧时通常采用天然气，经滤袋25过滤的粉尘便是干燥的二氧化钛纯品，从而避免了传统的湿法收尘的方式。另外洁净的气体部分再回送至煅烧窑1的窑头，不仅起到鼓入氧气的作用，同时还能对窑头内的空气进行预热，进一步减小天然气的使用量。除此之外，由于二氧化钛粉尘优先在袋式除尘器2内进行收集，当洁净气体进入文丘里设备3内与20％-23％的废酸进行换热浓缩时，还避免了FeSO4•7H2O、FeSO4•4H2O、FeSO4•H2O以及其他硫酸盐的产生。

b、经过文丘里设备3处理后的废酸先流入至循环槽4内，在循环槽4内增设浓度检测点。当酸液浓度达到30％后流入至液封槽6内保存，小于30％则一律通过循环泵5再次泵入至文丘里设备3内。其中，酸液进入循环槽4时伴随的废气通入至电除雾设备28内进行酸雾去除，达到环保要求后排至环境中。

(2)废酸热压滤

将步骤(1)中的30％稀酸泵入压滤机11，去除悬浮的固体杂质，滤液进入至滤液储罐12内；

(3)二次废酸浓缩

将步骤(2)中滤液储罐12内的30％稀酸通入至循环加热系统，利用循环加热系统继续将稀酸浓缩至55％。该循环加热系统包括通过管道循环连接的MVR蒸发器13、列管换热器14和强制循环泵15，酸液先通入至MVR蒸发器13内，利用强制循环泵15将酸液泵入至列管换热器14内后，再次通入至MVR蒸发器13进行循环加热，列管换热器14初始热源27的供入形式为通入生蒸汽或电加热。酸液经MVR蒸发器13加热至沸点温度后，其中所含的部分水分会被蒸发，并同时形成二次蒸汽，此时即切断初始热源27的供入。二次蒸汽依次经过汽水分离器16和喷淋塔17，并最终经过蒸汽压缩机18再次送入至列管换热器14内。由于蒸汽压缩机18能够提高二次蒸汽的压力及热焓，将该二次蒸汽再次通入至整个循环加热系统内作为加热热源进行重复利用。在整个过程中，只在系统开车时采用少量的生蒸汽或消耗电加热的电量，之后仅需消耗蒸汽压缩机18的电能，相比传统的供热方式，即利用生蒸汽或电加热直接供热而言，大大节约了能耗，从而降低了生产成本。

其中，喷淋塔17能够吸收二次蒸汽中的酸性废气，使得蒸汽压缩机18不易受酸性废气所腐蚀。喷淋塔17中所消耗的吸收液由热水罐21通过热水泵22泵入，热水罐21也由生蒸汽或电加热进行加热。

其中，列管换热器14还连接有将其内部不凝性气体抽出的真空系统19，真空系统19中的冷凝器连接有供给冷却水的循环水系统20。本实施例中采用的真空系统19由上海三井真空设备有限公司制作，循环水系统20由江苏新纪元环保有限公司制作。

(4)熟化压滤

当步骤(3)中MVR蒸发器13产出的稀硫酸浓度达到55％时，经过出料泵7泵入至熟化槽23内熟化，再次经过压滤泵10泵入压滤机11加压过滤除去机械杂质，滤液最终进入成品储槽24，该滤液即可进行重复利用。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。