一种钛白粉生产中硫酸亚铁的冷冻、结晶工艺及生产系统的制作方法

1.本发明涉及钛白粉生产设备，特别是一种钛白粉生产中硫酸亚铁的冷冻、结晶工艺及生产系统。


背景技术：

2.钛白粉的生产工艺主要是硫酸法和氯化法两种。其中硫酸法工艺相对成熟，主要以钛铁矿或酸溶性钛渣为原料，用硫酸将钛原料酸解成tioso4溶液再进行除杂、分离，最终获得成品钛白粉。
3.钛铁矿经过酸解再经过加水浸取所得到的钛液中，含有大量的硫酸亚铁杂质，需要去除。现有方式是使钛液中的硫酸亚铁达到饱和而析出晶体。具体操作方式是使结晶釜处于真空减压状态，在该状态下，钛液的沸点下降而形成局部沸腾，溶剂在沸腾状态下快速蒸发，随着溶剂的减少，溶液中的溶质硫酸亚铁也持续饱和析出。同时，由于溶液的汽化潜热需要吸收大量的热，使溶液迅速冷却硫酸亚铁在溶液中的溶解度随之降低，进一步提升硫酸亚铁的结晶析出效果。
4.现有生产工艺的问题在于，结晶釜中溶液蒸发产生大量蒸汽，为保持结晶釜中的真空状态，就需要将产生的蒸汽及时抽走。现有生产工艺是通过蒸汽喷射器实施逐级抽取，而通过喷射泵抽走结晶釜中产生的蒸汽需要外部补充大量蒸汽作为动力气体。以7500～10000吨钛白粉生产工艺为参照，其工艺步骤为：
5.s1：将酸解后的钛液注入至结晶釜中；
6.s2：钛液注入完成后，启动真空泵，以使结晶釜内部处于真空状态，钛液在真空状态下发生低温沸腾并产生蒸汽，随着蒸汽的不断产生，钛液温度降低，当钛液温度降低至17～20℃时，维持钛液温度1～1.5h；
7.s3：结晶釜中产生的蒸汽经由以及喷射器抽出后连同工作蒸汽一起进入主喷淋冷凝器中采用常温冷却水喷淋冷凝，主喷淋冷凝器中剩余蒸汽通过与之连接的辅助喷射器抽出后连同工作蒸汽进入辅助喷淋冷凝器中进行冷凝，最后辅助喷淋冷凝器中剩余蒸汽被真空泵抽出以维持结晶釜中真空状态；其中喷射器的工作蒸汽的耗气量为2100～2200kg/h，辅助喷射器的耗气量为170～200kg/h。上述二者所消耗的总气量达2270～2400kg/h。如此大的工作蒸汽消耗量对于企业来说是一个及其高昂的生产成本。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种能够降低钛白粉生产中硫酸亚铁结晶所需消耗蒸汽量的生产系统以及工艺，以降低企业钛白粉的生产成本。
9.一种钛白粉生产中硫酸亚铁的冷冻、结晶工艺，包括
10.s1：将酸解钛原料产生的钛液注入至结晶釜中；
11.s2：当钛液注入完成后，启动真空泵，通过真空泵的抽真空使结晶釜内部维持真空状态，在该真空状态下结晶釜中的钛液发生沸腾并产生蒸汽；
12.s3：结晶釜内产生的蒸汽进入预冷凝器中后，向预冷凝器中喷淋5～10℃的冷冻水，预冷凝器中的蒸汽遇到冷冻水后降温冷凝，蒸汽在预冷凝器中急剧减少95％，预冷凝器中因为蒸汽的急剧减少而出现气压降低，抽吸结晶釜中蒸汽的效率得以提升；蒸汽冷凝后随同喷淋水回流至循环—水冷却系统中并在循环——水冷却系统中再次降温至5～10℃后回用于预冷凝器中的喷淋作业；预冷凝器中剩余蒸汽由与之连接的抽真空系统抽出，抽真空系统工作时产生的水经排出进入循环—水冷却系统中降温后作为冷却水再回用于抽真空系统中；
13.s4：随着钛液在结晶釜中的持续蒸发溶剂，钛液中的硫酸亚铁饱和析出；同时，随着钛液的持续蒸发，蒸汽带走钛液中大量的热量，钛液温度持续降低，当钛液温度降低至17～20℃后，维持钛液温度1～1.5h，钛液中的硫酸亚铁结晶结束，将结晶釜中的钛液引入后续分离装置即可。
14.本工艺与原有工艺的区别在于，结晶釜中产生的蒸汽中含有极高比例的可凝蒸汽，当蒸汽进入预冷凝器中后，利用可凝蒸汽遇冷凝结的特性，采用5～10℃的冷冻水在预冷凝器中进行喷淋，蒸汽中的可凝蒸汽遇到5～10℃的冷冻水后快速液化，预冷凝器中的蒸汽量能够减少95％，随着预冷凝器中蒸汽量的大量减少，抽真空系统进行抽真空的负荷大大降低，抽真空所需消耗的工作蒸汽也随之大量减少，进而起到减少工作蒸汽使用量的目的。
15.优选的，所述步骤s3中，抽真空系统中所用冷却水的温度为5～10℃的冷冻水。
16.抽真空系统中同样采用5～10℃的冷冻水能够提升抽真空系统在抽真空时的效率。
17.优选的，所述步骤s3中，结晶釜内产生的蒸汽并进入预冷凝器中后，向预冷凝器中喷淋5～10℃的冷冻水，预冷凝器中的蒸汽随即降温冷凝，蒸汽在预冷凝器中的清除量达进入预冷凝器蒸汽的95％，蒸汽冷凝后随同喷淋水排出预冷凝器后进入循环—水冷却系统并通过再次降温至5～10℃后循环用于预冷凝器中的喷淋作业，预冷凝器中的蒸汽经过冷凝后蒸汽量急剧减少，使得预冷凝器中气压低于结晶釜中气压，以提升预冷凝器抽取结晶釜中蒸汽的效果；预冷凝器中剩余蒸汽由与之连接的高真空真空泵组抽取后在高真空真空泵组中液化的可凝蒸汽被排入至循环—水冷却系统中。
18.真空泵采用高真空真空泵的作用在于，无需借助蒸汽喷射器即可实现高真空状态的，通过高真空真空泵可直接将预冷凝器中剩余的蒸汽抽出，简化了生产系统且省去了工作蒸汽的引入，进一步降低了工作蒸汽在钛白粉生产特别是硫酸亚铁结晶过程中的消耗量。
19.一种钛白粉生产中硫酸亚铁的冷冻、结晶系统，包括
20.结晶釜，用于盛放钛液；
21.预冷凝器，与结晶釜的出气端相连接以抽取结晶釜中产生的蒸汽；
22.抽真空系统，与预冷凝器的出气端相连接以抽取预冷凝器中经过喷淋冷凝后剩余的蒸汽；
23.循环—水冷却系统，与预冷凝器相连接以向预冷凝器中提供喷淋所需的 5～10℃冷冻水，同时与抽真空系统相连接以向抽真空系统持续供应冷却水。
24.通过对结晶釜中产生的蒸汽在预冷凝器中进行冷冻水的喷淋冷凝以降低进入后
续抽真空系统中的蒸汽量，进而实现降低钛白粉生产中硫酸亚铁的冷冻、结晶所需消耗的工作蒸汽使用量的目的。
25.优选的，所述抽真空系统包括蒸汽喷射器，所述蒸汽喷射器的抽真空端与预冷凝器的出气端相连接，蒸汽喷射器的工作蒸汽入口连接输送工作蒸汽的管道，抽真空时工作蒸汽进入蒸汽喷射器以抽取预冷凝器中剩余蒸汽，蒸汽喷射器的混合蒸汽出口连接辅助冷凝器的进气口，辅助冷凝器的出气口连接真空泵，真空泵启动以使抽真空系统维持真空。
26.优选的，所述抽真空系统为高真空真空泵组，所述高真空真空泵组与所述预冷凝器的出气端相连接。
27.优选的，所述循环—水冷却系统包括水封池和板式换热器，所述板式换热器包括换热箱，换热箱中安装至少一片换热片，换热片循环连接能够向换热片中持续泵入冷冻水的冷水机组，所述换热箱出液口连接水泵a以将换热箱中的冷冻水泵送至预冷凝器中喷淋；抽真空系统排出的液体通过管道输入至水封池中并通过水泵b输入冷却塔降温后再经由与冷却塔连接的水泵c分别泵送至抽真空系统中回用。
28.优选的，所述循环—水冷却系统包括水封池和板式换热器，所述板式换热器包括换热箱，换热箱中安装至少一片换热片，换热片循环连接能够向换热片中持续泵入冷冻水的冷水机组，所述预冷凝器、抽真空系统产生的液体通过管道回流至水封池中后再流向与水封池连通的板式换热箱中，板式换热箱中液体与换热片降温重新成为冷冻水后通过与换热箱出液口连接的水泵a分别泵送至预冷凝器以及抽真空系统中回用。
29.优选的，所述换热片可拆卸的插接于换热箱中，所述换热箱两侧还对应设置一组导流管，所述导流管一端与换热片可拆卸连接，另一端与冷水机组相连接以将冷水机组中的冷冻水循环导入换热片中，所述导液管上还设置有能够将导液管关闭的阀门。
30.优选的，所述换热片插装于换热箱中后换热片与换热箱一侧存在可供液体通过的通道，相邻两片换热片与换热箱所形成的通道相错位。
31.优选的，所述换热片均布使换热片内部流道呈迷宫状的导流片，换热片的进出液口位于迷宫状的流道两端设置。
32.有益效果：1.通过对结晶釜中产生的蒸汽在预冷凝器中冷凝以减少抽真空系统所需抽取的剩余蒸汽量，随着所需抽取的蒸汽量的减少，钛白粉生产中硫酸亚铁结晶时维持的结晶釜真空环境时需要消耗的工作蒸汽量也得以对应的大量减少。2.抽真空系统采用具有高真空制造能力的高真空真空泵组的作用在于减少了普通真空泵抽真空时需要蒸汽喷射泵辅助的问题，以使得高真空真空泵组抽真空时无需蒸汽喷射器辅助，进一步减少了工作蒸汽的消耗量。3.将水封池与板式换热器结合，简化了循环—水冷却系统。4.板式换热器中的换热片与换热箱采用可拆卸连接的形式，在换热片上粘附大量杂质后能够单独取下进行清理，方便快捷且不影响板式换热器的换热降温功能。
附图说明
33.图1是现有钛白粉生产过程中硫酸亚铁结晶析出的生产设备图；
34.图2是实施例1的示意图；
35.图3是实施例2的示意图；
36.图4是实施例3的示意图。
37.图5是板式换热器的主视图；
38.图6是板式换热器的俯视图；
39.图7是换热片的剖视图；
40.图8是图表1是现有技术中工作蒸汽的消耗量；
41.图9是图表2是实施例1中的工作蒸汽消耗量；
42.图10是图表3是实施例2中的工作蒸汽消耗量；
43.图11是图表4是实施例3中的工作蒸汽消耗量。
44.附图标记：100.结晶釜200.预冷凝器300.抽真空系统310.蒸汽喷射器320.辅助冷凝器330.真空泵400.循环—水冷却系统410.水封池420.板式换热器421.换热箱422.换热片422a.流道423.导流管424.阀门425.通道426.导流片430.水泵a440.冷水机组450.水泵b460.冷却塔470.水泵c。
具体实施方式
45.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
46.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
47.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
48.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
49.此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
50.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
51.本技术方案中，以7500～10000吨/年钛白粉生产为例，进行具体生产设备以及工艺的阐述。需要说明的是，本方案广泛适用于各规模的硫酸法钛白粉生产线，当生产规模与
本方案存在差异时，行业内技术人员可根据
52.实施例1
53.如图2所示的一种钛白粉生产中硫酸亚铁的冷冻、结晶系统，由结晶釜100、预冷凝器200、抽真空系统300以及循环—水冷却系统400构成。
54.具体的，结晶釜的出气口通过管道与预冷凝器200的进气口相连接，该预冷凝器采用喷淋冷凝形式，预冷凝器内部设置有喷淋结构。预冷凝器的出气口与抽真空系统300相连接。抽真空系统包括一个蒸汽喷射泵310，该蒸汽喷射泵的抽真空端与预冷凝器的出气端相连接，一根能够稳定输送工作蒸汽的管道与蒸汽喷射泵的工作蒸汽入口相连接，通过向蒸汽喷射泵输送工作蒸汽以将预冷凝器中的剩余蒸汽抽出，蒸汽喷射泵的出气口与辅助冷凝器320的进气口相连接，该辅助冷凝器同样采用喷淋冷凝的结构形式，其内部具有喷淋结构，预冷凝器中抽出的蒸汽进入至辅助冷凝器中冷凝。另外，本实施例中，抽真空系统还包括一台真空泵，该真空泵330的抽真空端口与辅助冷凝器320的出气端相连接以将辅助冷凝器中剩余蒸汽持续抽出，最终达到维持结晶釜中真空度稳定的要求。
55.需要说明的是，在预冷凝器的排液口通过管道与循环—水冷却系统400中的板式换热器420相连接，预冷凝器中冷凝水与喷淋水的混合液经由管道排入至板式换热器中进行降温。具体如下，板式换热器420包括一个上部敞口的换热箱421，换热箱中均匀的安装有至少一片能够与预冷凝器中排出的液体进行热交换的换热片422。该换热片与一组能够产生5～7℃冷冻水的冷水机组440通过管道相连接，冷水机组产生的冷冻水在换热片中循环流动以为板式换热器持续提供冷量。于此同时，该板式换热器的排液口还连接有一台水泵a430，该水泵 a通过管道与预冷凝器200中的喷淋结构相连通，通过该水泵a将换热箱中降温至5～10℃的冷冻水输送至喷淋结构中，实现冷冻水的循环利用。
56.另外，辅助冷凝器320以及真空泵330中产生的液体经由各自的排液口排出后通过管道引入至循环—水冷却系统400的水封池410中，该水封池中的水经由与水封池410相连接的水泵b450泵入至后方的冷却塔460中进行冷却，当冷却完成后再通过与冷却塔相连接的水泵c470分别输送至辅助冷凝器320以及真空泵330中作为冷却水循环使用。
57.需要说明的是，本实施例设备系统的配套生产工艺为：
58.一种钛白粉生产中硫酸亚铁的冷冻、结晶工艺，包括
59.s1：将酸解钛原料产生的钛液注入至结晶釜中。
60.s2：当钛液注入完成后，启动真空泵，通过真空泵的抽真空使结晶釜内部维持真空状态，在该真空状态下结晶釜中的钛液发生沸腾并产生蒸汽。
61.s3：结晶釜内产生的蒸汽进入预冷凝器中后，向预冷凝器中喷淋5～10℃的冷冻水，预冷凝器中的蒸汽遇到冷冻水后降温冷凝并随同喷淋水一起从预冷凝器的排液口排出，排出的混合液通过管道导入至后方的板式换热器中。需要说明的是，结晶釜所产生的蒸汽在预冷凝器中遇到冷冻水后可凝蒸汽发生大量凝结，预冷凝器中剩余蒸汽量将低于进入蒸汽量的5％，而随着蒸汽的急剧减少使得预冷凝器中产生真空效果，进而使得预冷凝器中的气压低于结晶釜中气压(预冷凝器中气压为0.93kpa，结晶釜中气压为1kpa)，结晶釜中产生的蒸汽能够持续被抽入预冷凝器中。另外需要说明的是，从预冷凝器中排出的混合液体进入板式换热器中后在板式换热器中与换热片通过热交换将温度再次降低至5～10℃，随后通过与板式换热器连接的水泵a再次输送至预冷凝器的喷淋结构中实现冷冻水的回用。
62.于此同时，预冷凝器中剩余蒸汽由与之连接的蒸汽喷射器抽取后随同工作蒸汽共同进入与蒸汽喷射器连接的辅助冷凝器中进行喷淋冷凝，冷凝产生的液体与喷淋水混合后排出辅助冷凝器后重新进入循环—水冷却系统降温并重新作为辅助冷凝器的喷淋用水循环使用，剩余不凝气体进入泵并经由真空泵排出。
63.需要说明的是，抽真空系统中的辅助冷凝器以及真空泵工作中产生的液体分别经各自的排液口排出后由导管引流排入至水封池中，与水封池连接的水泵b 将水封池中的水持续抽入至后方的冷却塔中进行降温，降温后的冷却水通过冷却塔中的水泵c将输送至辅助冷凝器以及真空泵中进行循环使用。
64.s4：随着钛液在结晶釜中的持续蒸发溶剂，钛液中的硫酸亚铁饱和析出；同时，随着钛液的持续蒸发，蒸汽带走钛液中大量的热量，钛液温度持续降低，当钛液温度降低至17～20℃后，维持钛液温度1～1.5h，钛液中的硫酸亚铁结晶结束，将结晶釜中的钛液引入后续分离装置即可。
65.本方案中降低工作蒸汽用量的关键点在于，结晶釜中产生的蒸汽在预冷凝器中大量冷凝液化，使得预冷凝器中需要被蒸汽喷射器抽出的蒸汽量相较原有方案大量减少，而蒸汽喷射器工作时所需消耗的工作蒸汽量与需要从预冷凝器中抽取的蒸汽量成正比，当预冷凝器的蒸汽量大量减少后，蒸汽喷射泵所需消耗的工作蒸汽量也随之减少。具体数值可根据图表1和图表2中的对比得出。其中，图表1中标号[2]和标号[3]二者总量为现有工艺中硫酸亚铁结晶所需消耗的工作蒸汽量；而图表2中，节点标号[5]为本实施例硫酸亚铁结晶所需消耗工作蒸汽量。
[0066]
实施例2
[0067]
如图3所示的一种钛白粉生产中硫酸亚铁的冷冻、结晶系统，由结晶釜100、预冷凝器200、抽真空系统300以及循环—水冷却系统400构成。
[0068]
具体的，结晶釜的出气口通过管道与预冷凝器200的进气口相连接，该预冷凝器为喷淋冷凝形式，预冷凝器内部设置有喷淋结构。预冷凝器的出气口与抽真空系统300相连接。抽真空系统包括一个蒸汽喷射泵310，该蒸汽喷射泵的抽真空端与预冷凝器的出气端相连接，一根能够稳定输送工作蒸汽的管道与蒸汽喷射泵的工作蒸汽入口相连接，蒸汽喷射泵的出气口与辅助冷凝器320的进气口相连接，该辅助冷凝器同样采用喷淋冷凝的结构形式，其内部具有喷淋结构。另外，抽真空系统中的真空泵330的抽真空端口与辅助冷凝器320的出气端相连接。
[0069]
需要说明的是，在本实施方案中，预冷凝器工作过程中产生的混合液(喷淋水与蒸汽冷凝液混合)经由排液口排出后通过管道将引入至循环—水冷却系统400的水封池410中。
[0070]
另外，辅助冷凝器320以及真空泵330中产生的液体经由各自的排液口排出后通过管道同样引入至循环—水冷却系统400的水封池410中。
[0071]
如图3所示，水封池410与循环—水冷却系统400中的板式换热器420相连组成一个连通的整体，当预冷凝器200、辅助冷凝器320以及真空泵330排出的液体进入水封池后再通过溢流的形式进入板式换热器进行换热降温。需要说明的是，板式换热器420包括一个上部敞口的换热箱421，换热箱中均匀的安装有至少一片能够与预冷凝器中排出的液体进行热交换的换热片422。该换热片与能够产生5～7℃冷冻水的冷水机组440通过管道与换热箱中
的换热片一一对应的循环连接，冷水机组440中产生的冷冻水在换热片中循环流动以为板式换热器持续提供冷量。
[0072]
于此同时，换热箱的排液口上还连接有一个水泵a430，该水泵a通过管道与预冷凝器200、辅助冷凝器以及真空泵相连接，通过该水泵a将换热箱中降温至5～10℃的冷冻水持续输入至上三个设备中以维持预冷凝器、辅助冷凝器以及真空泵的正常运作。
[0073]
在本实施例中，与之匹配的生产工艺为：
[0074]
一种钛白粉生产中硫酸亚铁的冷冻、结晶工艺，包括
[0075]
s1：将酸解钛原料产生的钛液注入至结晶釜中。
[0076]
s2：当钛液注入完成后，启动真空泵，通过真空泵的抽真空使结晶釜内部维持真空状态，在该真空状态下结晶釜中的钛液发生沸腾并产生蒸汽。
[0077]
s3：结晶釜内产生的蒸汽进入预冷凝器中后，向预冷凝器中喷淋5～10℃的冷冻水，预冷凝器中的蒸汽遇到冷冻水后降温冷凝并随同喷淋水一起从预冷凝器的排液口排出，排出的混合液通过管道导入至水封池中。于此同时，抽真空系统中的辅助冷凝器以及真空泵排出的液体经由导管引流后同样排入至水封池中。随着预冷凝器、辅助冷凝器真空泵持续排液，水封池中的水溢出至与之相连通的板式换热器中，板式换热器通过换热片的热交换水温降低成5～10℃的冷冻水，该冷冻水经由与板式换热器连通的水泵a分别泵送至预冷凝器、辅助冷凝器以及真空泵中以维持上述三个设备的正常工作。
[0078]
本方案中，辅助冷凝器与真空泵均采用5～10℃的冷冻水，即简化了循环—水冷却系统的结构，同时还提升了抽真空系统的抽真空效果。
[0079]
s4：随着钛液在结晶釜中的持续蒸发溶剂，钛液中的硫酸亚铁饱和析出；同时，随着钛液的持续蒸发，蒸汽带走钛液中大量的热量，钛液温度持续降低，当钛液温度降低至17～20℃后，维持钛液温度1～1.5h，钛液中的硫酸亚铁结晶结束，将结晶釜中的钛液引入后续分离装置即可。
[0080]
本实施例中所需消耗工作蒸汽量与现有技术之间的数据对比可根据图表1 和图表2中的对比得出。其中，图表1中标号[2]和标号[3]二者总量为现有工艺中硫酸亚铁结晶所需消耗的工作蒸汽量；而图表3中，节点标号[5]为本实施例硫酸亚铁结晶所需消耗工作蒸汽量。
[0081]
实施例3
[0082]
如图4所示的一种钛白粉生产中硫酸亚铁的冷冻、结晶系统，由结晶釜100、预冷凝器200、抽真空系统300以及循环—水冷却系统400构成。
[0083]
具体的，结晶釜的出气口通过管道与预冷凝器200的进气口相连接，该预冷凝器为喷淋冷凝形式，预冷凝器内部设置有喷淋结构。预冷凝器的出气口与抽真空系统300相连接。本实施例中，抽真空系统采用高真空真空泵组结构。高真空真空泵组具有直接高真空制造能力，无需通过辅助冷凝器以及蒸汽喷射泵的辅助，因此本方案在抽取真空时直接省去了工作蒸汽的使用，进一步降低了工作蒸汽在钛白粉生产特别是硫酸亚铁结晶工艺中工作蒸汽的消耗量。需要说明的是，在本方案中预冷凝器中排出的喷淋水与蒸汽冷凝液的混合液以及抽真空系统(高真空真空泵组)排出的液体分别通过管道引入至循环—水冷却系统400的水封池410中。该水封池410与循环—水冷却系统400中的板式换热器420相连组成一个连通的整体，当预冷凝器200、抽真空系统300排出的液体进入水封池后再通过溢流进入
板式换热器进行换热降温。需要说明的是，板式换热器420包括一个上部敞口的换热箱421，换热箱中均匀的插接有至少一片能够与预冷凝器中排出的液体进行热交换的换热片422。一个能够产生5～7℃冷冻水的冷水机组440通过管道与换热箱中的换热片一一对应的循环连接，冷水机组440中产生的冷冻水在换热片中循环流动以为板式换热器持续提供冷量。
[0084]
于此同时，换热箱的排液口上还连接有一个水泵a430，该水泵a通过管道与预冷凝器200、高真空真空泵相连接，通过水泵a将换热箱中降温至5～10℃的冷冻水持续输出以维持预冷凝器以及高真空真空泵组的正常运作。
[0085]
在本实施例中，与之匹配的生产工艺为：
[0086]
一种钛白粉生产中硫酸亚铁的冷冻、结晶工艺，包括
[0087]
s1：将酸解钛原料产生的钛液注入至结晶釜中。
[0088]
s2：当钛液注入完成后，启动高真空真空泵组，通过真空泵的抽真空使结晶釜内部维持真空状态，在该真空状态下结晶釜中的钛液发生沸腾并产生蒸汽。
[0089]
s3：结晶釜内产生的蒸汽进入预冷凝器中后，向预冷凝器中喷淋5～10℃的冷冻水，预冷凝器中的蒸汽遇到冷冻水后降温冷凝并随同喷淋水一起从预冷凝器的排液口排出，排出的混合液通过管道导入至后方的水封池中。于此同时，高真空真空泵组将预冷凝器中剩余为蒸汽抽出后排出抽真空系统，期间抽真空系统产生的液体经由管道排入至水封池中。随着预冷凝器、高真空真空泵组的持续排液，水封池中的水溢出至与之相连通的板式换热器中，板式换热器通过换热片的热交换将水温降低成5～10℃的冷冻水，该冷冻水经由与板式换热器连通的水泵a分别泵送至预冷凝器以及高真空真空泵组中以维持上述两个设备的正常工作。
[0090]
本方案中，通过采用高真空真空本组的形式简化抽真空系统，进一步减少了钛白粉生产过程中硫酸亚铁结晶时工作蒸汽的消耗量。
[0091]
s4：随着钛液在结晶釜中的持续蒸发溶剂，钛液中的硫酸亚铁饱和析出；同时，随着钛液的持续蒸发，蒸汽带走钛液中大量的热量，钛液温度持续降低，当钛液温度降低至17～20℃后，维持钛液温度1～1.5h，钛液中的硫酸亚铁结晶结束，将结晶釜中的钛液引入后续分离装置即可。
[0092]
需要说明的是，在实施例1、实施例2以及实施例3中，板式换热器420为可拆卸结构。
[0093]
具体如图5～7所示，板式换热器420包括一个上部敞口的换热箱421，换热箱中均匀且可拆卸的插接有至少一片换热片422。该换热片内部设置有流道 422a，一台能够产生5～7℃冷冻水的冷水机组440通过连接在换热片的流道两端的导流管423实现与换热片的一一对应连接。需要说明的是，导流管与换热片之间可拆卸连接，在导流管上还安装有能够开、闭的阀门424。需要拆洗换热片时，先将阀门关闭再将换热片从换热箱中拆出即可。
[0094]
于此同时，为了提升换热箱中流经的水与换热片之间的换热效率，换热片与换热箱一侧存在可供液体通过的通道425，需要说明的是，相邻换热片与换热箱所形成的通道错位设置，进而使得液体在换热箱中呈蛇形流动。
[0095]
此外，在换热片的流道中还插装有若干片均匀分布的导流片426，在该导流片的作用下，换热片的流道422a呈蛇形延伸。而与导流管连接的进出液口则分别设置在流道的两端。
[0096]
需要说明的是本方案在是硫酸亚铁结晶的过程中无需消耗工作蒸汽。