回路反应器的应用

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)