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回路反应器的应用

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回路反应器的应用

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应用回路反应器生产聚合硫酸铁

一、项目背景

目前国内钛白粉的生产绝大部分是采用硫酸法,在硫酸法钛白生产过程中产生大量的废气、废水和废渣,“三废”的排放对周围环境污染严重,“三废”的处理使得钛白生产成本提高,据统计,要完全治理好“三废”污染,其费用约占成本的17%~20%。硫酸法钛白生产过程中,每生产1吨钛白粉约需要100%的硫酸4吨左右,所用的硫酸一部分转化为七水硫酸亚铁,其余在废酸和酸性废水、废渣和废气中重新释放,据统计,每生产1吨钛白粉产生副产物七水硫酸铁约3~4吨,浓度为20%左右的废酸约8~10吨。

为处理生产过程中产生的废液,使资源能够重复利用。现有的由9只反应釜及配套设备组成的聚铁生产系统,生产周期长达9~12小时,最高日产量为230吨,不能完全消化掉产出的七水硫酸亚铁和废酸,大量的七水硫酸亚铁堆放现场,难于处理。

为进一步满足市场需求,加大副产品硫酸亚铁和废酸的消耗,减少废酸处理成本,客户决定实施聚铁扩能改造项目,采用新型的回路反应器,有效降低聚铁的生产周期,实现聚铁的高效扩能。

二、工艺改进方案

1、原生产工艺

将废酸配制成一定浓度的硫酸亚铁加入反应釜,补加浓硫酸后,通入氧气置换,加入催化剂。通入氧气在搅拌器的作用下开始反应,在反应过程中控制反应釜内的压力和温度,直至反应的结束。

该生产工艺由于氧气及氧化物气体在硫酸亚铁溶液中溶解度较低,反应压力小,搅拌器的搅拌作用使得气液接触面积较小,反应速度慢,反应周期长。

2、改进的生产工艺

利用回路反应器,改变反应过程的气液混合方式。聚铁生产过程是气液反应过程,为了增加气液接触面积,增加气液的互溶,使液相在气相中充分分散,去掉原有的搅拌装置,配置外置循环泵和釜顶安装文丘里喷射器,将硫酸亚铁和硫酸的混合液循环喷入反应釜,溶液在喷射雾化过程中,与气相进行反应,最后生成聚合硫酸铁。

三、改造前后数据对比

反应釜数据对比

内容

生产周期/h

过程参数

每只反应釜的产能/t

日产能/t

反应压力/MPa

反应温度/℃

改造前

9~12

0.06~0.08

≤90(反应过程中经夹套和盘管进行冷却)

15

210

改造后

3

≤0.2

110(外置换热器)

12

420

 

 

 
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