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    2020山東省循環經濟年度十大成果介紹——鈦白廢酸濃縮資源化利用

    更新時間:2021-04-23 10:01:06點擊次數:242次字號:T|T
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    項目名稱:鈦白廢酸濃縮資源化利用

    項目單位:濟南裕興化工有限責任公司



    該項目通過工藝創新,實現突破性技術集成,解決了換熱器石墨管堵塞問題,使廢酸濃縮裝置具備產業化條件,將低濃度廢酸提濃后再利用,減少廢酸治理費用,經濟效益和社會效益顯著。

    項目概況

    白粉是一種重要的無機化工產品,在涂料、油墨、造紙、塑料橡膠、化纖、陶瓷等工業中有重要用途,和人們的衣食住行息息相關。近幾年來,中國鈦白產業的發展態勢迅猛,中國鈦白粉的產能迅速擴充,在規模上取得了一定的成績,通過這幾年的技術革新和改造,國內鈦白粉在質量上也得到了很大的提升,產品質量得到極大提升;由于環保要求的逐步提高,國內鈦白粉仍以硫酸法工藝作為主流工藝,隨著國內建筑二次涂裝周期的到來,以及高鐵行業、汽車工業等產業的迅猛發展,為國內鈦白粉提供了生存的空間,同時也為中國鈦白產業競爭力的提升創造了良好的條件。

    當前,鈦白粉的生產工藝主要有硫酸法和氯化法兩種,我國的鈦白粉生產主要以硫酸法為主,雖然氯化法工藝流程要短且產品質量相對較好,但氯化法鈦白工藝產生的廢渣的處理難度以及對環境的影響明顯大于硫酸法。硫酸法工藝在鈦白粉生產過程中會產生大量的廢酸,目前已經成為制約鈦白粉企業發展的主要問題。目前廢酸的處理主要處理途徑以下幾種:中和處理、廢酸濃縮后回收利用、具備相關資質的企業進行區域資源綜合利用等。

    其中,中和法工藝簡單,能同時去除多種廢酸中的金屬離子;設備投資少、石灰等堿性消耗物料價格較便宜,運行費用相對不高。但其缺點也相當明顯,就是廢酸經與堿性物質(主要為石灰石)中和后,進行固液分離,液體進入水處理中和氧化池進行進一步處理,產生大量的含鐵石膏(俗稱鈦石膏、紅石膏),紅石膏作為固體廢物,其綜合利用的程度直接影響企業的發展。

    廢酸濃縮后回收利用工藝優點,是可以將低濃度的廢酸(酸含量~23%)通過蒸發裝置提濃,將七水亞鐵轉變成一水亞鐵的等固相物分離后,重新返回到生產流程中,減少廢酸的治理費用,經濟效益和社會效益顯著。缺點是對設備要求相對較高,設備投資大、操作和防腐費用較高、加熱用的石墨換熱器易堵塞導致裝置連續運行周期短等。當前廢酸濃縮行業工藝及裝備具有一定的差異化,換熱器結垢現象為行業重大共性難題,直接縮短了裝置的開車周期,目前行業內廢酸濃縮裝置開車周期集中在10-23天不等。

    項目背景
                           圖片
    技術工藝

    (1)濟南裕興現有廢酸濃縮裝置5套,總投資和經過近幾年技術改造累計9000多萬元;單套裝置設計日處理23%廢酸350 t。2010--2018年,此廢酸濃縮裝置共開車十幾次,借鑒同行業開車運行經驗經過設備維修及改造,但一直未實現連續長周期運行。

    影響廢酸濃縮裝置長周期運行的主要問題是加熱用換熱器的石墨管因硫酸鈣、不溶鈦等物質析出結垢造成堵塞,致使廢酸處理能力隨開車時間的延長呈下降趨勢,直至管道完全堵塞被迫停車。濟南裕興根據廢酸濃縮裝置現存重大共性關鍵技術問題,通過工藝創新解決行業共性難點,突破性技術集成,解決換熱器石墨管堵塞的應用問題,使廢酸濃縮裝置具備產業化條件;解決廢酸濃縮裝置換熱器不結鈣垢、解決設備、管道材質耐腐蝕和運行關鍵問題,穩定運行周期超過45天以上。2017年通過兩年多探索,根據歷次開車經驗,翻閱資料和實驗室試驗對廢酸濃縮過程的機理研究,公司對廢酸濃縮裝置工藝進行優化,采用公司自主知識產權的專利阻垢技術,實現了硫酸鈣等結垢物質的瞬間析出,解決其在管道內溫度梯度高、低端壁上析出鈣垢附著層厚,抑制增長。經過生產驗證,阻止結垢效果有效。

    (2)目前,換熱器石墨管的堵塞解決方案已經在我公司現有4條廢酸濃縮生產線上進行使用,實現了單線最長運行45天,每個停車周期列管堵塞數量分別有幾十根(不屬于結垢堵塞,運行過程脫落垢片、設備表層脫落在換熱管內形成的異物橋堵,現在正著手進行在線異物分離預防堵塞),使裝置運行穩定性持續提高,取得了良好的經濟效益和環保效益。此技術屬于硫酸法鈦白粉行業內首創,不僅解決了行業難點,也徹底改變了公司廢酸濃縮裝置自建成以來無法實現長周期、穩定運行的狀態,實現了國內同行業穩定運行的最佳實踐。我公司所研發的專利技術具有開創性,屬于行業領先水平,為公司降低廢酸處理成本、紅石膏減量化、創造環境和社會效益,做出了突出貢獻。

    社會效益

    鈦白粉生產工藝目前仍以硫酸法為主,每年產生的大量低濃度廢酸。廢酸濃縮回收利用裝置開車率不足致使廢酸問題尚未完全解決,廢酸處理成本居高不下,致使當前的廢酸處理仍然以中和法處理主,進而產生大量的石膏,對生態環境造成一定的影響,并對企業的長久發展帶來不利影響。根據廢酸濃縮裝置現存重大共性關鍵技術問題,通過工藝創新解決行業共性難點,突破性技術集成,解決換熱器石墨管堵塞的應用問題,使廢酸濃縮裝置具備產業化條件。將低濃度的廢酸(酸含量~23%)通過蒸發裝置提濃后重新返回到生產流程中,減少廢酸的治理費用,經濟效益和社會效益顯著。


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