硫酸法钛白工艺换热器的清洗、阻垢研究

论文摘要

钛白是当今国内外重要的化工原料之一。在硫酸法钛白工艺生产流程中,换热器的易结垢堵塞问题日趋严重,造成生产不能连续,同时给设备使用寿命带来很大负面影响。通过化学分析、X射线荧光（XRF）和X射线衍射（XRD）等手段对重庆某厂换热器垢样进行分析,得出垢的主要成分为硫酸钙,同时混有少量钛、铁的化合物。采用碳酸盐浸泡盐酸酸洗方法除垢,实验表明最佳除垢参数如下:换热器石墨管在恒温600C、12%14%碳酸钠溶液中浸泡5小时,再用1M盐酸浸泡10分钟,除垢效率大于95%;铜换热器垢样在600C、14%碳酸钠溶液中浸泡24小时,再用1M盐酸浸泡10分钟作为一个周期,重复3次,垢的平均去除率大于68.94%。在高温强酸体系下,换热器铜材的缓蚀研究表明,当单独添加硫脲浓度为0.01M时,缓蚀效率大于89.70%;将六偏磷酸钠和硫脲两种缓蚀剂复配,缓蚀效果有一定的提高,其中六偏磷酸钠:硫脲=1:3（浓度比）时为最佳配比,缓蚀效率93.42%,满足工厂对铜质换热器清洗要求。本文合成了一种含膦酸基、羧酸基和磺酸基多种官能团的化学阻垢剂,当添加量为4ml/250ml废酸时阻垢率为75%。另外,通过外加直流电场方法,研究了静电场对晶体析出的影响和阻垢效果,实验证明,在36V直流电压下,阻垢率小于3%;在1300V直流电压下阻垢效率在30-40%之间。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 二氧化钛生产工艺介绍
• 1.1.1 氯化法钛白工艺简介
• 1.1.2 硫酸法钛白工艺简介
• 1.2 国内外钛白废酸治理概况
• 1.2.1 国外治理概述
• 1.2.2 国内钛白废酸处置方式
• 1.3 硫酸法废酸浓缩流程简介
• 1.4 污垢基本理论
• 1.4.1 污垢的定义
• 1.4.2 污垢的形成过程
• 1.4.3 影响污垢形成的主要因素
• 1.4.4 污垢的常见种类
• 1.4.5 污垢的危害
• 1.5 换热器除垢和抑垢研究简介
• 1.5.1 换热器除垢研究
• 1.5.2 换热器抑垢研究
• 1.6 本文选题目的、意义
• 2 实验部分
• 2.1 实验主要仪器
• 2.2 主要原料及试剂
• 2.3 垢样成分分析
• 2.3.1 能量色散X 射线荧光光谱（E D X R F）
• 2.3.2 X 射线衍射（X-ray diffraction）
• 2.4 快速清洗除垢法
• 2.4.1 石墨换热器除垢
• 2.4.2 铜换热器垢样清洗
• 2.5 换热器铜材酸洗缓蚀的失重法研究
• 2.6 全氟磺酸树脂离子交换法抑垢
• 2.7 阻垢剂抑垢实验
• 2.7.1 阻垢剂合成
• 2.7.2 阻垢实验
• 2.8 电场阻垢
• 2.8.1 36 伏直流电压阻垢
• 2.8.2 1300 伏直流电压阻垢
• 3 实验结果与讨论
• 3.1 钛白废酸垢样成分分析
• 3.2 石墨换热器除垢效果
• 3.3 铜质换热器垢样清洗
• 3.4 硫脲及其复配物对铜换热器酸洗的缓释效果
• 3.5 全氟磺酸树脂阻垢效果
• 3.6 合成阻垢剂阻垢效果比对
• 3.7 直流低压、高压电场阻垢效果
• 4 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 硕士研究生期间参与的项目