氯化法钛白粉生产过程中氯化尾气的综合利用方法

摘要

本发明涉及一种氯化法钛白粉生产过程中氯化尾气的处理方法，目的是提供一种能够利用氯化尾气中的一氧化碳作为热源，将氯化尾气酸洗得到的副产盐酸脱析得到高纯氯化氢的方法，该方法将氯化尾气经过酸洗、碱洗过后送入燃烧炉燃烧，生成的热烟气进入再沸器最后排空；酸洗得到的副产盐酸经过滤、换热后进入脱析塔，被再沸器连续加热蒸发出氯化氢气体由脱析塔顶部排出，蒸发后得到的稀盐酸由脱析塔底部排出；稀盐酸进入双效换热器换热，再冷却至常温；氯化氢气体冷凝后得高纯氯化氢气体。本发明实现了碳资源的有效利用；回收盐酸转化为高纯氯化氢，提高了资源利用率；脱析后的稀盐酸作为酸洗吸收液，提高了副产盐酸回收率，降低了排放压力和生产成本。

说明书

技术领域

本发明涉及一种尾气处理方法，尤其是一种氯化法钛白粉生产过程中氯化尾气的处理方法。

背景技术

钛白粉是一种白色无机颜料，具有最佳的不透明性、最佳白度和光亮度和无毒等特性，被公认是目前世界上性能最好的白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品等工业。

氯化法生产钛白粉主要是将富钛原料与石油焦混合后，在氯化炉中进行氯化反应，生成含四氯化钛的混合物，从氯化炉顶部出来的混合物经过旋风除尘器分离渣、尘，得到粗四氯化钛；使粗四氯化钛中所含VOCl₃等杂质与矿物油等反应除钒，并经精馏后得精四氯化钛；精四氯化钛在高温下与氧气反应生成二氧化钛基料，再经过后处理得到高档的金红石型钛白粉。其中氯化反应原理如下：

TiO₂+2C+2Cl₂→TiCl₄+2CO>

TiO₂+C+2Cl₂→TiCl₄+CO₂>

在氯化反应过程中，会生成大量的CO和CO₂气体，由于工艺控制差异，反应生成的CO和CO₂所占比例不同，一般在氯化尾气中含有30-50％CO。氯化尾气中除含有大量CO、CO₂外，还含有少量HCl及未反应的Cl₂等，需送至氯化尾气处理系统进一步处理。目前对氯化尾气一般是通过酸洗、碱洗来进行处理，或者通过水洗、碱洗来处理。首先通过酸洗或水洗除去其中HCl等酸性气体生成副产盐酸，然后再通过碱洗处理废气中氯气。生成副产盐酸一般是排入废水处理系统，通过中和、沉淀、过滤后返回氯化制浆。或者将副产盐酸进行过滤，不溶物沉淀后回收利用；滤液调pH后再过滤，得到的滤液进行蒸发浓缩，获得副产品氯化物，蒸发过程中产生的蒸汽经冷凝，得到高纯度盐酸。如公开号为103432867A的中国发明专利申请公开了一种氯化法钛白粉生产中氯化淋洗尾气过程所产生废盐酸的综合利用方法，氯化尾气通过水洗、碱洗后排空，水洗得到的废酸经过过滤、中和、再过滤、蒸发浓缩得到高纯盐酸。无论是酸洗、碱洗，还是水洗、碱洗的处理方法，净化处理后的尾气中含有的一氧化碳没有得到有效利用，随尾气直接排放或燃烧后排空，而燃烧热未得到合理利用，造成碳资源的浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种氯化法钛白粉生产过程中氯化尾气的综合利用方法，能够利用氯化尾气中的一氧化碳作为热源，将氯化尾气酸洗得到的副产盐酸脱析得到高纯氯化氢。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：氯化法钛白粉生产过程中氯化尾气的综合利用方法，包括以下步骤：

(1)将氯化法钛白粉生产过程中产生的氯化尾气通入酸洗塔，得到副产盐酸；酸洗过后的尾气通入碱洗塔，碱洗过后的尾气进入燃烧炉燃烧，燃烧生成热烟气掺入空气冷却至200-250℃后进入再沸器加热脱析塔中的盐酸，最后排空；

(2)氯化尾气酸洗得到的副产盐酸经过副产盐酸过滤槽过滤后得到浓度为25-30％的盐酸进入副产盐酸贮槽，副产盐酸贮槽中的盐酸由泵输送至双效换热器换热后，从脱析塔上部进入脱析塔，盐酸在脱析塔内被再沸器连续加热蒸发出氯化氢气体由脱析塔顶部排出，蒸发后得到的稀盐酸由脱析塔底部排出；

(3)脱析塔底部排出的稀盐酸进入双效换热器与来自副产盐酸贮槽的盐酸换热后，再进入稀盐酸第二冷却器冷却，冷却至常温后进入稀盐酸过滤槽过滤，然后送入稀盐酸贮槽；

(4)脱析塔顶部排出的氯化氢气体送入氯化氢冷却器冷凝后得纯度为99-99.5％的高纯氯化氢气体，氯化氢冷却器中冷凝下来的稀盐酸送入稀盐酸贮槽。

优选的，步骤(2)所述的副产盐酸贮槽中的盐酸温度为20-30℃，经双效换热器换热后温度为60-70℃。

优选的，步骤(2)所述的稀盐酸浓度为19-22％。

优选的，步骤(4)所述的氯化氢冷却器包括氯化氢第一冷却器和氯化氢第二冷却器，氯化氢第一冷却器的冷却介质为30℃的循环水，氯化氢第二冷却器的冷却介质为5℃的循环水，经氯化氢第二冷却器冷却后氯化氢温度降为10-15℃。

优选的，步骤(3)中脱析塔底部排出的稀盐酸温度为105-115℃，经双效换热器换热后温度降为40-50℃。

优选的，步骤(3)中稀盐酸贮槽中的稀盐酸由泵输送至稀盐酸第三冷却器冷却后再送至稀盐酸第四冷却器冷却，稀盐酸温度降至5-10℃，再由泵送至酸洗塔作为酸洗吸收液；所述的稀盐酸第三冷却器冷却介质为5℃的循环水，稀盐酸第四冷却器冷却介质为-25℃的冷冻盐水。

优选的，步骤(4)所述的氯化氢冷却器冷凝后的高纯氯化氢气体纯度为99％。

本发明的有益效果是：本发明将氯化尾气中的一氧化碳作为盐酸脱析的热源生产高纯氯化氢，防止了碳资源的浪费，实现了碳资源的有效利用；回收盐酸转化为高纯氯化氢，减少了废水的排放量，降低了污水处理系统的压力，提高了资源利用率；脱析后的稀盐酸返回酸洗塔作为酸洗吸收液，循环利用，提高了副产盐酸回收率，降低了排放压力和生产成本。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，本发明的氯化法钛白粉生产过程中氯化尾气的综合利用方法，包括以下步骤：

(1)将氯化法钛白粉生产过程中产生的氯化尾气通入酸洗塔，得到副产盐酸；酸洗过后的尾气通入碱洗塔，碱洗过后的尾气进入燃烧炉燃烧，燃烧生成热烟气掺入空气冷却至200-250℃后进入再沸器加热脱析塔中的盐酸，最后排空；

(2)氯化尾气酸洗得到的副产盐酸经过副产盐酸过滤槽过滤后得到浓度为25-30％的盐酸进入副产盐酸贮槽，副产盐酸贮槽的盐酸由泵输送至双效换热器换热后，从脱析塔上部进入脱析塔，盐酸在脱析塔内被再沸器连续加热蒸发出氯化氢气体由脱析塔顶部排出，蒸发后得到的稀盐酸由脱析塔底部排出；

(3)脱析塔底部排出的稀盐酸进入双效换热器与来自副产盐酸贮槽的盐酸换热后，再进入稀盐酸第二冷却器冷却，冷却至常温后进入稀盐酸过滤槽过滤，然后送入稀盐酸贮槽；

(4)脱析塔顶部排出的氯化氢气体送入氯化氢冷却器冷凝后得纯度为99-99.5％的高纯氯化氢气体，氯化氢冷却器中冷凝下来的稀盐酸送入稀盐酸贮槽。

氯化尾气中含有HCl、TiCl₄、CO、CO₂、N₂、氯气、少量SiCl₄等，经过酸洗塔将其中HCl、TiCl₄、SiCl₄除去，酸洗过后的尾气进入碱洗塔，碱洗除去其中的氯气、以及未被酸洗掉的微量HCl等酸性气体，净化的尾气进入燃烧炉燃烧除去CO。

氯化尾气酸洗得到的副产盐酸中含有TiCl₄、SiCl₄水解产生TiOCl₂、H₄SiO₄等固体杂质，经过废酸过滤槽过滤后除去固体杂质，得到浓度为25-30％的盐酸进入副产盐酸贮槽。副产盐酸贮槽中的盐酸温度为20-30℃，经双效换热器换热后温度加热为60-70℃；加热盐酸有利于盐酸在脱析塔内脱析产生氯化氢气体，降低再沸器的负荷，实现了热能的综合利用。盐酸从脱析塔上部进入脱析塔自上而下流动，与从再沸器中进入脱析塔自下而上的氯化氢气体进行传质传热过程，再沸器通过尾气燃烧产生的热烟气连续加热的方式使盐酸不断蒸发出氯化氢气体，确保传质传热过程在填料层持续进行。在传质传热过程中，氯化氢逐渐挥发，浓度自上而下逐渐降低；而氯化氢气体在上升过程中，由于温度降低使携带的饱和水蒸气逐渐冷凝液化；最终脱析塔顶部排出氯化氢气体，底部排出浓度为19-22％的稀盐酸。

氯化氢气体自脱析塔塔顶排出后，先后进入氯化氢第一冷却器和氯化氢第二冷却器进行冷凝，氯化氢第一冷却器的冷却介质为30℃的循环水，氯化氢第二冷却器的冷却介质为5℃的循环水，经氯化氢第二冷却器冷却后氯化氢气体温度降为10-15℃，纯度达99％。

脱析塔底部排出的稀盐酸温度为105-115℃，经双效换热器与来自副产盐酸贮槽中的温度为20-30℃的盐酸换热后温度降为40-50℃，然后再进入盐酸第二冷却器冷却，冷却至常温后进入稀盐酸过滤槽过滤，然后送入稀盐酸贮槽；稀盐酸贮槽中的稀盐酸由泵输送至稀盐酸第三冷却器冷却后再送至稀盐酸第四冷却器冷却，稀盐酸温度降至5-10℃，再由泵送至酸洗塔作为酸洗吸收液；所述的稀盐酸第三冷却器冷却介质为5℃的循环水，稀盐酸第四冷却器冷却介质为-25℃的冷冻盐水。双效换热器为热能综合利用装置，既升高了进入脱析塔的盐酸的温度，又降低了脱析塔底部出来的稀盐酸的温度，减少了后序工序升温或降温的能量消耗，达到了节能降耗的目的。将稀盐酸温度降至5-10℃，再送至酸洗塔作为酸洗吸收液，使得酸洗塔的吸收效果好，提高了副产盐酸利用率，同时有效解决了酸洗效果差导致碱洗消耗偏高的问题。

实施例1：

将氯化法钛白粉生产过程中产生的氯化尾气通入酸洗塔，得到副产盐酸；酸洗过后的尾气通入碱洗塔，碱洗过后的尾气进入燃烧炉燃烧，燃烧生成热烟气掺入空气冷却至250℃左右后进入再沸器加热脱析塔中的盐酸，最后排空；氯化尾气酸洗得到的副产盐酸经过副产盐酸过滤槽过滤后得到浓度为25％左右的盐酸进入副产盐酸贮槽，副产盐酸贮槽中的盐酸由泵输送至双效换热器换热后，温度由30℃升高到70℃，再从脱析塔上部进入脱析塔，盐酸在脱析塔内被再沸器连续加热蒸发出氯化氢气体由脱析塔顶部排出，蒸发后得到的稀盐酸浓度为19％、温度为115℃，由脱析塔底部排出；脱析塔底部排出的稀盐酸进入双效换热器与来自副产盐酸贮槽的盐酸换热后温度降为50℃，再进入稀盐酸第二冷却器冷却，冷却至常温后进入稀盐酸过滤槽过滤，然后送入稀盐酸贮槽；脱析塔顶部排出的氯化氢气体送入氯化氢冷却器冷凝后温度降为15℃，得纯度为99％的高纯氯化氢气体，氯化氢冷却器中冷凝下来的稀盐酸送入稀盐酸贮槽。

实施例2：

将氯化法钛白粉生产过程中产生的氯化尾气通入酸洗塔，得到副产盐酸；酸洗过后的尾气通入碱洗塔，碱洗过后的尾气进入燃烧炉燃烧，燃烧生成热烟气掺入空气冷却至225℃左右后进入再沸器加热脱析塔中的盐酸，最后排空；氯化尾气酸洗得到的副产盐酸经过副产盐酸过滤槽过滤后得到浓度为28％左右的盐酸进入副产盐酸贮槽，副产盐酸贮槽中的盐酸由泵输送至双效换热器换热后，温度由25℃升高到65℃，再从脱析塔上部进入脱析塔，盐酸在脱析塔内被再沸器连续加热蒸发出氯化氢气体由脱析塔顶部排出，蒸发后得到的稀盐酸浓度为20％、温度为110℃，由脱析塔底部排出；脱析塔底部排出的稀盐酸进入双效换热器与来自副产盐酸贮槽的盐酸换热后温度降为45℃，再进入稀盐酸第二冷却器冷却，冷却至常温后进入稀盐酸过滤槽过滤，然后送入稀盐酸贮槽；稀盐酸贮槽中的稀盐酸由泵输送至冷却介质为5℃循环水的稀盐酸第三冷却器冷却后再送至冷却介质为-25℃冷冻盐水的稀盐酸第四冷却器冷却，稀盐酸温度降至5℃，再由泵送至酸洗塔作为酸洗吸收液；脱析塔顶部排出的氯化氢气体送入氯化氢冷却器冷凝后温度降为12℃，得纯度为99.2％的高纯氯化氢气体，氯化氢冷却器中冷凝下来的稀盐酸送入稀盐酸贮槽。

实施例3：

将氯化法钛白粉生产过程中产生的氯化尾气通入酸洗塔，得到副产盐酸；酸洗过后的尾气通入碱洗塔，碱洗过后的尾气进入燃烧炉燃烧，燃烧生成热烟气掺入空气冷却至200℃左右后进入再沸器加热脱析塔中的盐酸，最后排空；氯化尾气酸洗得到的副产盐酸经过副产盐酸过滤槽过滤后得到浓度为30％左右的盐酸进入副产盐酸贮槽，副产盐酸贮槽中的盐酸由泵输送至双效换热器换热后，温度由20℃升高到60℃，再从脱析塔上部进入脱析塔，盐酸在脱析塔内被再沸器连续加热蒸发出氯化氢气体由脱析塔顶部排出，蒸发后得到的稀盐酸浓度为22％、温度为105℃，由脱析塔底部排出；脱析塔底部排出的稀盐酸进入双效换热器与来自副产盐酸贮槽的盐酸换热后温度降为40℃，再进入稀盐酸第二冷却器冷却，冷却至常温后进入稀盐酸过滤槽过滤，然后送入稀盐酸贮槽；稀盐酸贮槽中的稀盐酸由泵输送至冷却介质为5℃循环水的稀盐酸第三冷却器冷却后再送至冷却介质为-25℃冷冻盐水的稀盐酸第四冷却器冷却，稀盐酸温度降至10℃，再由泵送至酸洗塔作为酸洗吸收液；脱析塔顶部排出的氯化氢气体先后送入冷却介质为30℃循环水的氯化氢第一冷却器、冷却介质为5℃循环水的氯化氢第二冷却器冷凝后温度降为10℃，得纯度为99.5％的高纯氯化氢气体，氯化氢冷却器中冷凝下来的稀盐酸送入稀盐酸贮槽。