硫酸法钛白粉.doc

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引言
本课题的意义
随着钛白粉的生活中的广泛应用,钛白粉的生产总量已成为社会消费水平的重要参考标志。它广泛应用于各种构造外表涂料、塑料及弹性体、印刷油墨、纸张涂层和填料、陶瓷、玻璃、催化剂、涂布织物等行,因此钛白粉的生产备受各工业兴旺国家的重视。钛白粉目前是最正确的无可替代的无机化工颜料料,我国的钛白粉行业面临严峻考验。
国内外进展状况
目前钛白粉的生产主要有***化法和硫酸法两种工艺,我国主要应用硫酸法生产钛白粉。其中,硫酸法是以钛铁矿为原料用硫酸分解,然后除铁后经水解而制得。***化法是以金红石或高钛渣为原料,经***化生产四***化钛,然后在高温下氧化而制得。目前世界上47%的工厂承受硫酸工艺生产,53%的工厂承受盐酸工艺生产。
钛白粉生产方法
硫酸法生产
硫酸法是挪威在1916年首次实现工业化的。主要步骤:“,,进展无机物和有机物包膜主要流程是:1、研磨2、酸解3、沉降4、洗渣5、结晶6、钛液压滤7、浓缩8、水解9、水洗10、漂白11、盐处理12、煅烧13、粉碎和包装。
***化法生产
***化法是将自然金红石或高钛渣原料与焦炭或石油焦混合后进展高温***化,生成四***化钛,再经高温氧化生成二氧化钛,最终经过滤、水洗、枯燥和粉碎而得到钛白粉的。
国内外进展状况
我国硫酸法钛白粉生产经过三十多年的努力,虽然有了较大的进展,但与国外先进水平相比,仍存在着生产技术落后、生产规模小、产品档次低、产品质量不稳定等诸多差距,尤其是高档金红石型钛白粉。在生产技术上,国外以***化法为主,而我国根本上都是硫酸法生产;除几家引进国外硫酸法钛白粉生产技术的厂家外,我国大局部钛白生
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产厂家在工艺技术、生产设备、自动把握、“三废”治理等方面与国外先进水平相比还有相当的差距;在生产规模上,国外以装置大型化见长,而我国钛白粉生产装置规模偏小,点多分散,造成了能耗和生产本钱较高,也导致产品质量不稳定;在原料方面,国外硫酸法大都承受高品位的酸溶性钛渣,而国内根本上使用的是钛精矿。在产品质量上,国外以光学性能好和遮盖力、消色力、耐候性优异的金红石型钛白粉为主,其中又以经过外表处理的金红石型钛白粉居多,并有各种专用钛白粉产品。国内硫酸法钛白粉以锐钛型产品为主,大局部未经过外表处理,专用产品极少。
硫酸法钛白粉生产工艺技术的主要进展趋势
装置和设备的大型化:装置大型化可降低单位产品投资,提高产品竞争力,同时能够更好的消化因环保治理导致本钱增加的压力。设备大型化可提高设备有效利用率,削减频繁操作给产品质量带来的波动,削减装置的占地面积。
开发适用各种用途的专用产品:由于钛白粉用途的不断拓展,产品不断涌现。世界各大钛白粉生产厂家在保持传统行业竞争优势的同时,致力于专用产品的开发和推广应用,拥有完善的科研开发及应用体系,留意技术进步。
留意清洁生产:硫酸法钛白粉清洁生产,除最大限度地将污染源消减和循环利用外,更重要的是转变依靠末端治理的传统思想,通过改进原料路线及生产工艺,到达消减污染保护环境的目的。承受酸溶性钛渣和废酸浓缩综合利用是硫酸法钛白粉清洁生产的进展方向。
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钛白粉水解工艺简介及把握参数
钛白粉水解流程简介

硫酸法生产钛白粉中水解是最关键的一步。影响水解过程的因素主要有两个一方面是钛液自身的质量,另一方面是水解的操作条件。钛液的水解是二氧化钛从液相〔钛液〕重转变为固相的过程。钛液具有一般离子溶液的性质,在PH值>。更重要的是,钛液具有胶体溶液的性质。在游离酸很高的状况下,使其维持沸腾状态也会发生水解反响,这是我们制取肯定应用性能和制品性能的水合二氧化钛的依据。通过把握加热的速度,使钛液依据需要的水解速度发生水解反响,生成我们需要的水和二氧化钛粒子。争辩说明:在混合均匀,慢速加料,温存升温的条件下水解效果最好。
这一步它将可溶性硫酸氧钛在90℃时水解成不溶于水的偏态酸。要获得所需粒度的高质量水解产物,必需严格把握钛液的亚铁离子和钛离子含量、加热速度等条件。为把握水解速度、水解物的过滤洗涤性能和最终产品的细度,需要在水解时参加晶种。偏态酸的沉淀时通过钛液沸腾几个小时的实现的。在沉淀完毕时有时需要参加肯定的水来提高水解率,整个水解沉淀过程或许需要3-5个小时。水解沉淀物过滤洗涤后,在原条件作用下用硫酸除去最终的废物。钛白粉水解工段流程〔〕
水合二
晶体
氧化钛
料浆
稀硫酸浸取
可溶性硫酸氧钛
水解
偏态酸
过滤洗涤
把握要点
 钛白粉水解
钛白粉生产在水解工段流程中的主要参数有:温度、压力、液位、流量。

温度把握
测量地点
温度〔℃〕
THI1903-150L1G
40~70
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V1911黑钛液计量槽
0~170
V1910晶体制备器
20~90
V1901钛液预热器
0~100
压力把握
测量地点
压力〔kPa〕
R1903A水解槽

R1903B水解槽

温度:V1911黑钛液计量槽温度,V1910晶体制备器温度,V1901钛液预热器温度,水解罐B的温度,水解罐蒸汽温度〔TI-1905、TI-1906〕。
压力:水解罐蒸汽压力〔STII1901-150M1B-H,STII1909-100M1B-H,
STII1908-100M1B-H〕,R1903AB水解槽钛液压力。
液位:V1911黑钛液计量槽,V1907缓冲罐V的液位,V1901钛液预热器的液位,
R1903AB水解罐的液位,V1906AB偏钛酸贮槽的液位。
流量:水解罐蒸汽口〔FIQ-1093、FIQ-1904〕,蒸汽总管流量。
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把握方案的设计
V1911黑钛液计量槽内钛液温度把握回路

给
定
偏
差
干
扰
温度把握器
把握阀
黑钛液计量槽
钛液温度
温度变送器
通过温度传感器检测黑钛液计量槽钛液温度,把检测的温度传给温度变送器。将检测偏钛酸温度信号传送给温度把握器TIRS/1902。用给定值与测量值相减得到偏差信号,温度把握器输出信号传给把握阀,把握阀的开闭以把握冷去水的流量,最终把握管道内偏钛酸的温度在0~170摄氏度。

把握对象:黑钛液计量槽。把握变量:蒸汽流量。被控变量:钛液温度。
V1910晶种制备器内钛液温度把握回路
通过温度传感器检测晶体制备器的钛液温度,把检测的温度传给温度变送器。将检测偏钛酸温度信号传送给温度把握器TIS/1903。用给定值与测量值相减得到偏差信号,温度把握器输出信号传给把握阀,把握阀的开闭以把握冷去水的流量,最终把握管道内偏钛酸的温度在20~90摄氏度。
给
定
偏
干扰
差
钛液温度
温度把握器
把握阀
晶体制备器
温度变送器
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把握对象:晶种制备器。把握变量:蒸汽流量。被控变量:钛液温度。
V1901钛液预热器内钛液温度把握回路
通过温度传感器检测钛液预热器的钛液温度,把检测的温度传给温度变送器。将检测偏钛酸温度信号传送给温度把握器TIRAS/1901。用给定值与测量值相减得到偏差信号,温度把握器输出信号传给把握阀,把握阀的开闭以把握冷去水的流量,最终把握管道内偏钛酸的温度在0~100摄氏度。
给
定
偏
差
干扰
钛液温度
温度把握器
把握阀
钛液预热器
温度变送器

把握对象:钛液预热器。把握变量:蒸汽流量。被控变量:钛液温度。
STII1901-150M1B-H管道内蒸汽压力把握回路
通过压力传感器检测管道STII1901-150L1G内的蒸汽压力,把检测的压力传给压力
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变送器。将检测偏钛酸压力信号传送给压力把握器PICRA/1901。用给定值与测量值相减得到偏差信号,压力把握器输出信号传给把握阀,把握阀的开闭以把握蒸汽的流量,最终把握水解槽内压力。
给
定
偏
干扰
差
蒸汽压力
压力把握器
把握阀
管道
压力变送器
蒸汽压力把握回路方框图
把握对象:水解槽。把握变量:蒸汽流量。被控变量:蒸汽压力。
STII1901-150M1B-H管道内蒸汽压力把握回路
给
定
偏
干扰
差
蒸汽压力
压力把握器
把握阀
管道
压力变送器
通过压力传感器检测管道STII1901-150L1G内的蒸汽压力,把检测的压力传给压力变送器。将检测偏钛酸压力信号传送给压力把握器PICRA/1901。用给定值与测量值相减得到偏差信号,压力把握器输出信号传给把握阀,把握阀的开闭以把握蒸汽的流量,最终把握水解槽内压力。

把握对象:水解槽。把握变量:蒸汽流量。被控变量:蒸汽压力。
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R1903B水解槽内钛液压力把握回路

给
定
偏
干扰
差
蒸汽压力
压力把握器
把握阀
水解槽B
压力变送器
通过压力传感器检测R1903B水解槽内的压力,把检测的压力传给压力变送器。将检测偏钛酸压力信号传送给压力把握器PICR/1902B。用给定值与测量值相减得到偏差信号,压力把握器输出信号传给把握阀,把握阀的开闭以把握蒸汽的流量,。

把握对象:水解槽B。把握变量:蒸汽流量。被控变量:蒸汽压力。
R1903A水解槽内钛液压力把握回路
给
定
偏
干扰
差
钛液压力
压力把握器
把握阀
水解槽A
压力变送器
通过压力传感器检测R1903A水解槽内的压力,把检测的压力传给压力变送器。将检测偏钛酸压力信号传送给压力把握器PICR/1902A。用给定值与测量值相减得到偏差信号,压力把握器输出信号传给把握阀,把握阀的开闭以把握蒸汽的流量,。

把握对象:水解槽A。把握变量:蒸汽流量。被控变量:钛液压力。
仪表选型
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本课题主要使用的仪表类型为:热电阻,温度计,差压变送器,物位测量仪,压力表,减压阀,阀门定位器,气动薄膜调整阀等,电气阀门定位器,差压变送器,操作端安全栅,检测安全栅。
温度计的选型
温度计选用原则:①满足对测温范围的要求;②满足对测温准确度的要求;③满足对指示、记录和报警及温度把握方面的要求;④满足对使用环境条件的要求;⑤在满足上述前提下选用价格低廉,结实耐用,修理便利的仪表。
在水解过程中TiO2液体在石墨冷却器出口的温度需要把握,液体温度在0~200℃,要求可以现场检测直接测量出该液体温度,所以选择双金属温度计。它适合测量中、低温的现场检测工业仪表,可用来直接测量气体、液体、和蒸汽的温度。考虑温度计安装的位置觉得可调角型较好,安装固定装置为固定法兰式,最终选择的万向型双金属温度计型号为WSS-584W。
热电阻的选型
测量水解罐进口管蒸汽的温度,考虑到是测量管内的温度所以不适宜选择温度计而选择热电阻或热电偶。热电偶的测温原理是基于热电效应,它是将两种不同的导体或半导体连接成闭合回路,当两个接点处的温度不同时,回路中将产生热电势从而测量出温度的。热电阻的测温原理是基于导体或半导体的电阻值随着温度的变化而变化的特性。它是测量低温的温度传感器,一般测量温度在-200~800℃,而热电偶是测量中高温的温度传感器,一般测量温度在400~1800℃。考虑到只有一种导体,被测管内温度或许在0~300℃左右,所以这里选择热电阻WZP型。安装固定形式是固定螺纹,要求有防水作用,保护管直径是￠16。所以型号确定为热电阻型号WZP-230。
测量V1911黑钛液计量槽温度,首先考虑温度范围-200~300℃,安装固定形式是固定螺纹,所以在此位置选择WZP-269。测量管道内的温度,从安全角度考虑选择防爆式热电阻,管内温度范围在把握在-50~150℃,安装固定形式是活动法兰,所以选择防爆式热电阻WZC-240G。测量R1910晶体制备器温度,此处选择一般的装配热电阻即可,温度范围把握在0~100℃,安装方式固定螺纹,所以此处选择单只热电阻WZP-260。
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测量水解罐AB的温度,水解罐内液体有腐蚀性,所以选择带保护套铠装的热电阻,分度号是Pt100,温度范围在0~250℃,安装方式是固定卡套法兰,所以型号为WZPK-433。
物位计的选型
物位测量通常指对工业生产过程中封闭式或放开容器中物料〔固体或液位〕的高度进展检测;假设是对物料高度进展连续的检测,称为连续测量。假设只对物料高度是否到达某一位置进展检测称为限位测量。完成这种测量任务的仪表叫做物位计。雷达物位计:用于槽罐或容器内的物位测量,可直接安装或通过远传密封组件安装。超声波物位计:用于液体和颗粒状固体等物位的监控。电容式物位计:高温、高压条件下的物位测量。防尘、防挂料、防蒸汽、防冷凝。测量偏态酸贮槽V1906AB的液位时,需要保证液位在L>=200mm,L<=4000mm范围时用超声波物位测量仪。在水解罐AB和钛液预热器V1901测量液位高度最大是20m所以选择雷达液位器GDRD57。
差压变送器的选型
差压变送器用于测量液体、气体和蒸汽的液位、密度和压力,然后将其转变成4-20mADC的电流信号输出。它可以用于压力、差压、液位、流量的测量。测量水解罐蒸汽口的流量,输入输出信号是4~20mA,指示积存0~4000kg/h,安装方式固定法兰式,选择差压变送器型号为EJA110A.
调整阀的选型
气动薄膜调整阀HLC的主要特点:HLC笼式单座调整阀是一各高性能的调整阀,适用于液体压差超过3Mpa的高压差场合流体通道呈S流线型,设有导流翼,压降损失小,范围大配用多弹簧式薄膜执行机构,构造紧凑,输出力大结实的阀芯导向和套筒可防止液体发生闪蒸和空化。所以选择气动薄膜调整阀HLC。
电气阀门定位器的选型
HEP型单作用电-气阀门定位器〔包括:HEP15隔爆型、HEP16本安型、HEP17防水型〕的作用是把调整装置输出的电信号变成驱动调整阀动作的气信号,而且
具有阀门定位功能,即抑制阀杆摩控力,抵消被调价质压力变化而引起的不平衡力,从而使阀门开度对应于调整装置输出的把握信号,实现正确定位。由于本定位器具有防爆构造,故能使用于爆炸危急场所。选择电气阀门定位器 HEP15。