四氯化鈦工藝路線的改進對沉降過濾的影響

楊軍

（天津渤天化工有限責任公司四氯化鈦廠，天津300193）

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四氯化鈦工藝路線的改進對沉降過濾的影響

楊軍

（天津渤天化工有限責任公司四氯化鈦廠，天津300193）

摘要：本文研究的內容是在濃密機經過改進后的基礎上，通過對工藝管路的部分改進，從而降低粗四氯化鈦進入濃密機前的固液比。通過粗四氯化鈦沉降試驗的數據可以看出，在沉降試驗的前期以及沉降試驗的中期，沉降速度都是很快的，這也就是說，在沉降層濃度很低的情況下，沉降的速度還是比較快的，所以在某種程度上說，如果可以適當的調整一些進入濃密機前的粗四氯化鈦的固液比，一定會提高一些沉降效率，同時也會減少一些沉降的時間。

關鍵詞：四氯化鈦；沉降過濾

1　概述

我廠四氯化鈦產能為8t/班，以往工藝線路的走向為所有物料都要經過濃密機進行沉淀，但沉降效果并不是很理想。濃密機為重力沉降設備，所以進入其中的物料的雜志濃度越高，沉降時間越長，沉降效果會越明顯。因此，本人針對這一理念，將現有的工藝管路走向進行部分設計。新設計將原設計的進料方式由連續進料改為間歇進料，并且班產還能達到8t/班。

2　現階段生產工藝中沉降過濾概況

2.1現階段生產工藝線路簡介

現階段進入濃密機的粗四氯化鈦的來源有以下幾條途徑。

1）粗四氯化鈦煙氣經三個淋洗塔后有效成分及部分雜質充分被經冷凝后的的液態粗四氯化鈦吸收，并進入淋洗塔對應的循環槽內，三個循環槽之間是相通的，當三個循環槽內的粗四氯化鈦裝滿后，會通過循環槽側上方的溢流管溢流出并流進1#中間計量罐，再由該計量罐上方的液下泵間歇的送出到濃密機進行沉淀。

2）當濃密機中的粗四氯化鈦裝滿并沉淀后，物料會從濃密機的側上方的溢流口流出到2#中間計量罐，當2#中間計量罐內的物料達到一定液位時，會用液下泵送入到高位罐中。高位罐的物料達到一定液位后會從高位罐錐底部排放至筒式過濾器中進行過濾，被濾網攔住的大顆粒雜質的物料泥漿從筒式過濾器的底部排放至濃密機。

3）高位罐內的物料裝滿后多余的粗四氯化鈦物料會順著高位罐側上方的溢流管流到濃密機中。

4）1#中間計量罐的溢流口的最終流向也是濃密機。

為了更加直觀和快捷的了解上述工藝路線走向，本文中繪制了該部分的工藝路線走向圖。詳見圖1。

2.2設計缺陷

通過2.1中粗四氯化鈦對進入濃密機途徑的介紹，可以看出有以下幾點缺陷。

1）在進入濃密機的第一條途徑中，進入1#計量罐的粗四氯化鈦有溢流進入的，有通過循環槽底部截門打開后排放的。這顯然是有缺陷的，當含雜質物料進入循環槽后就會開始沉淀。通過第二章中的沉淀實驗可以得知，在沉淀的前兩個小時，沉淀效率高達47.3%，接近50%，雖然物料在源源不斷的進入中，勢必會對粗物料的自然沉降造成影響，但沉淀時刻都在進行，沉淀效率不會影響很多。另外，根據工藝圖可以看出1#循環槽應該最先裝滿物料，每一個循環槽的體積都接近2m3，并且循環槽之間有溢流管，所以即使一個循環槽滿了也會溢流到其他的循環槽內急需進行沉降，裝滿后溢流到第二個，進而溢流到第三個，最終溢流到1#計量罐當中。這樣溢流出來的物料的固液比肯定會比直接排放的要低。關于這部分闡述的數據論證會在后文中有所體現。此外，當物料在循環槽內沉淀滿2h后，打開循環槽底部的截門排放一半或三分之一的物料泥漿到濃密機中，進行進一步的自然沉淀。

圖1　現階段沉降部分工藝路線圖

2）高位罐中的溢流管不應該流向濃密機，而應該流回到2#計量罐。因為濃密機是用來沉淀高雜質濃度物料的設備，將低雜質濃度的物料注入其中，只會影響沉降時間。該高位罐的體積約為1.5m3根據粗四氯化鈦與水的比重為1.7計算，該高位罐應至少能盛2.5t的粗四氯化鈦，相當于2.5h的產量，這樣被送到高位罐中的粗四氯化鈦至少可以在高位罐中自然沉淀1h。然后從高位罐底部將罐中的下半部分的高濃度雜質的物料泥漿排放到筒式過濾器中進行過濾。剩余的半罐低雜質濃度的物料混合新注入的物料繼續沉淀1h，如此往復。

3）1#中間計量罐的溢流口的不能與濃密機相連。所謂的溢流的概念，滿則溢。通常情況下，溢流出來的都會比存在原罐中物料的雜質濃度低很多，那么還是那句話，濃密機是用來沉淀高雜質物料濃度的設備，將低濃度的物料注入其中，只會影響沉降時間。

3　更改后生產工藝中沉降過濾概況

3.1更改后生產工藝簡介

新生產工藝是按照2.2中所講的原設計的設計缺陷改正后的版本，具體介紹如下。

3.1.1液態粗四氯化鈦進入循環槽內，在循環槽逐級進行沉淀。由于進入系統有先后，所以通常情況下，1#循環槽內的粗四氯化鈦的量是最多的，雜質濃度也會是最高，這種猜測和修爐時打開1#淋洗塔上蓋時看到的情況一樣。修爐時依次打開三個淋洗塔的上蓋會發現，一號淋洗塔的兩個淋洗筒的內壁上附著的泥層是最厚的，二號淋洗塔的兩個淋洗筒比一號的要少，三號淋洗塔的最少。所以一號淋洗塔對應的循環槽體積應增大，增大到應該可以容納至少4t粗四氯化鈦的容量，這樣就可以保證在產量1t/h的情況下，粗四氯化鈦至少在該循環槽內沉淀4h。二號、三號淋洗塔對應的循環槽的容積可以不變。根據循環槽上方的液位計為參考，每4h從循環槽底部排放一次，這樣可以保證沉淀下來內的高雜質濃度的物料能及時拍走，排放的最終流向不是中間計量罐，而是濃密機。這樣做的目的是減少雜質在計量罐中的沉積，以及能夠讓高濃度雜質物料更快的進行沉淀，從而減少成品產出的時間。三個循環槽的排放量不同：一號循環槽排放二分之一，二號、三號循環槽排放三分之一。多余產出的粗物料，循環槽內盛不開的，可以從三號循環槽的溢流管溢流到中間計量罐中。

3.1.2取消二號中間計量罐，只利用一個中間計量罐。該中間計量罐中的物料每4h向高位罐泵送一次，直至高位罐裝滿后停泵。中間計量罐底部排放口每班向濃密機排放一次，將罐底淤泥放凈。

3.1.3從高位罐底部排放粗物料進入筒式過濾器，高位罐側上方的溢流口最終流向中間計量罐，道理同上。

具體路線詳見圖2，圖中的粗實線部分為更改后工藝路線圖，圖中細實線為更改前工藝路線圖。

圖2　更改后沉降部分工藝路線圖

3.2相關數據試驗

為了驗證本設計在更改工藝線路后的效果，特做以下實驗，來證明各種設備在盛裝粗四氯化鈦的一定時間后，固液比含量會隨設備的高度增加而變低，而高雜質濃度的粗四氯化鈦進入濃密機后的沉降效果，要比原設計中的所有產出的粗物料全部都要經過濃密機進行沉降的效果要好，要快。

3.2.1循環槽抽液試驗

循環槽的規格尺寸為?2750mm×1500mm，抽取的位置為1500mm、1200mm、1000mm、800mm、500mm、300mm、100mm等7處，抽取后分別進行固液比分析，分析數據如下表1。粗四氯化鈦樣品為循環槽經歷4h未排放的情況下抽取的。

表1　1#、2#、3#循環槽不同位置固液比分析表

每臺循環槽內都有液下泵，該泵的作用就是將粗四氯化鈦液體泵送到冷凝器中冷凝后，經淋洗塔噴嘴噴出，并吸收四氯化鈦煙氣中的四氯化鈦。液下泵深入循環槽800mm，并且還有連續不斷的粗物料從淋洗塔中注入到循環槽內，所以泵槽內的液體在1000mm范圍內的液體的狀態總是流動的，這也就可以解釋在這個范圍內的粗物料的固液比基本相同。但是這樣會影響沉降的效果，可沉降的過程還是存在的，這點通過對1500mm處，及1200mm處的粗物料樣品的提取可以判斷出來，下半部分總體來說符合靜態沉降的一般規律，即隨深度的增加，固液比也會增加。

并且，通過固液比分析可以看出，1#循環槽內的粗物料的固液比要高于2#槽，更高于3#槽。這是由于，四氯化鈦煙氣經過1#淋洗塔時大部分大顆粒雜質都沉降或溶于粗四氯化鈦，并留在1#循環槽內了，而煙氣經過2#淋洗塔煙氣中的顆粒雜質已經所剩無幾。再到經過3#淋洗塔時，煙氣中的顆粒雜質已經基本沒有了，所以被吸收的全是四氯化鈦。但3#循環槽內的固液比仍然很高，這是因為，三個循環槽距離頂部100mm的位置都有一根溢流管，使得三個循環槽是相通的。

所以，通過上述實驗可以得出以下結論，將原裝置設計成：生產裝置連續運行4h后，1#循環槽根據液位排放四分之一；2#循環槽可以排放五分之一；3#循環槽可以排放排放五分之一。經過計算可以得出，三個循環車槽在4h的時間間隔內向濃密機定時排放共計2.2m3的粗物料，根據粗四氯化鈦與水的比重為1.7：1的關系，可以推算出，共計排放了3.74t的粗物料。8h可以排放7.48t的粗物料。

3.2.2計量罐的抽取實驗

計量罐的規格尺寸為?3000mm×1600mm，所以抽取的位置與1500mm、1200mm、1000mm、800mm、500mm、300mm等6處，抽取后分別進行固液比分析，分析結果為當抽取深度分別為1500，1200，1000，800，500，300時，固液比（%）為：20.4，12.6，8.6，5.3，3.5，2.9。

計量罐的容積為9m3，每班8h，打開計量罐底部的截門，用泵將計量罐底的泥漿抽到濃密機內。這樣就可以保證粗物料經各設備累積沉降后每8h的向濃密機注入8t高雜質濃度的粗物料，即平均每小時1t，符合本套裝置滿負荷運行時的產能。

4　結論

通過對部分工藝管路的改進可以實現進入濃密機沉降前的粗四氯化鈦的固液比有所提高，這樣在產量不變的情況下，進入濃密機的物料會有所減少，高含固量的粗四氯化鈦在濃密機中重力沉降的時間會有所增加，沉降效果明顯好于之前。

doi：10.3969/j.issn.1008-1267.2016.01.012

中圖分類號：TQ028.9+1

文獻標志碼：B

文章編號：1008-1267（2016）01-0035-04

收稿日期：2015-08-21

作者簡介：楊軍（1982～），男，2006年畢業于北京化工學院，大本，2015年畢業于沈陽工業大學，研究生，主要從事設備管理工作。