Оборудование конденсации

В промышленной практике производства титана для разделения хлоридов и выделения главного продукта TiCl₄ применяют простую конденсацию ПГС, при этом необходимо обеспечить отвод тепла, улавливание жидкой и твердой фаз и их разделение. Следовательно, оборудование конденсации должно состоять из различных теплообменных, пыле-каплеулавливающих и разделительных аппаратов.

1)Кулерыс естественным воздушным охлаждением – это пылеулавливающие камеры. Основная масса твердых хлоридов конденсируется в первой пылевой камере, поэтому её футеруют графитовыми плитками или кислотостойким бетоном для предохранения стальных стенок от хлоридов. Пропуская ПГС через кулеры, снижают её температуру и уменьшают содержание твёрдых частиц. Это увеличивает эффективность и надежность работы конденсаторов и фильтров. Чтобы уменьшить высоту, кулеры и скрубберы делают двухходовыми, из двух труб. Парогазовая смесь идет по входной трубе сверху вниз. При повороте газового потока во вторую трубу твёрдые частицы по инерции и под действием силы тяжести падают вниз, а ПГС направляется вверх. Для очистки внутренних стенок труб от высококипящих хлоридов предусмотрены встряхиватели. В системах конденсации устанавливают 1-3 кулера.

2)- Рукавный фильтр служит для отделения пыли из парогазовой смеси.

Фильтр состоит из корпуса, имеющего "рубашку", в которой циркулирует жидкий теплоноситель, обеспечивающий заданную температуру внутри фильтра, т.е. поверхность фильтра теплоизолирована. Внутри фильтр состоит из секций, разделенных перегородками, в каждой из которых размещены тканевые рукава. Температура поддерживается не ниже 140 ºC, чтобы TiCl₄ был в парообразном виде. Если начнётся конденсация его на рукавах, то твёрдые частицы будут прилипать и забивать фильтр. Агрессивная пульпа будет разрушать ткань рукавов, уменьшая их срок службы. Разгрузочное устройство фильтра имеет конструкцию, аналогичную устройству в кулере.

3)- Оросительный конденсатор – это полый одно- или двухходовой скруббер.

Вертикальные стальные трубы установлены на баке-сборнике. В верхней части труб расположены форсунки для орошения, входной и выходной патрубки для парогазовой смеси. Конус скруббера выполняет функции сборного бака, но чаще несколько конусов конденсаторов соединяются с одним сборным баком. На крышке бака установлен погружной насос для подачи части тетрахлорида титана в конденсатор на орошение ПГС. Другая часть TiCl₄ выводится из сборника и направляется на рафинирование.

4) Сгуститель используют для отделения твердых примесей из жидкого тетрахлорида титана. Осаждение частиц в сгустителе происходит под действием силы тяжести. Сгуститель состоит из цилиндрической и конусной частей. Цилиндрическая часть герметично закрывается крышкой, на ней размещается привод гребкового устройства. Гребки, вращаясь в конусной части, перемещают осадок к центру конуса в разгрузочный бак. Осветленный тетрахлорид титана сливается через сливной желоб на стенке сгустителя и отводится на рафинирование.

5)- Холодильник типа "труба в трубе"предназначен дляохлаждения циркуляционного TiCl₄ для оросительных конденсаторов. TiCl₄ идет по внутренней трубе, а хладоагент (вода или раствор CaCl₂) подается в пространство между внутренней и внешней трубой. Достоинство таких теплообменников заключается в высоком удельном съеме тепла, недостатки: на внутренней стенке внутренней трубы появляется осадок из хлоридов, а на её внешней стенке - образование шлама из хладоагента. В результате теплосъем снижается и необходима чистка стенок труб.

Выводимые из системы конденсации твердые хлориды большей частью не находят широко промышленного применения, поэтому аппараты конденсации выбирают не по принципу их селективного разделения, а по интенсивности теплосъема.

В связи с большой склонностью к гидролизу тетрахлорида титана и некоторых примесей, к конструкциям аппаратов и к технологии конденсации предъявляются повышенные требования.