CN107199348B - 一种氧化钨氢气还原系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氧化钨氢气还原系统，包括由还原炉装置、氢气冷却脱水装置、干燥装置首尾连接形成的氢气循环回路，所述的干燥装置包括四通阀、第一冷却器、第二冷却器、第一干燥塔、第二干燥塔；所述的第一干燥塔和第二干燥塔内均设有加热单元，所述的第一干燥塔和第二干燥塔的塔壁上均设有第一气体接口，所述的第一干燥塔和第二干燥塔的加热单元上均设有第二气体接口。本发明的目的在于提供一种氧化钨氢气还原系统，该系统上所使用的阀门均无需经受高温，并且关键阀门只是一个四通阀，可以有效的降低工人的操作难度，相比于传统技术而言，其设备相对较少，投资成本降低。

Description

一种氧化钨氢气还原系统
技术领域
本发明涉及钨粉生产设备领域，具体为一种氧化钨氢气还原系统。
背景技术
现有技术中通过氢气还原氧化钨生产钨粉，如《氧化钨氢气还原制备超细钨粉的研究现状》郭峰，粉末冶金材料科学与工程，2007年8月，记载了钨粉的粒径与氢气的露点存在密切的联系，氢气的露点低于-60℃时，生产出纳米钨粉成为可能。
在本领域中，生产出符合上述要求露点的氢气已经成为可能，其采用的方案大多如图1描述，在图1中包括依次连接的还原炉A、淋洗器B、汽水分离器R、第一鼓风机C、第一热交换器D、第一汽水分离器E、第二热交换器F、第二汽水分离器G、两个并联的分子筛干燥塔H首尾连接形成氢气还原回路；第二热交换器F采用冷干机X的冷媒作为冷却剂，此外还包括第三热交换器I、第三汽水分离器J、第二鼓风机K、加热器L、两个并联的分子筛干燥塔H首尾相连形成的干燥塔氢气循环回路；在加热器L、分子筛干燥塔H之间以及两个分子筛干燥塔H之间必须设有阀门V以控制一个分子筛干燥塔H在工作时，另外一个分子筛干燥塔H处于再生状态。
为了实现分子筛干燥塔H内分子筛的充分脱水再生，加热器L会将氢气加热到数百℃，那么加热器L、分子筛干燥塔H之间以及两个分子筛干燥塔H之间设置的阀门V会经受高温，当阀门V使用一段时间后，容易出现泄露，并且上述图1中涉及高温的阀门V至少需要六个，这对于工人的操作来说相对复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氧化钨氢气还原系统，该系统上所使用的阀门均无需经受高温，并且关键阀门只是一个四通阀，可以有效的降低工人的操作难度，相比于传统技术而言，其设备相对较少，投资成本降低。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种氧化钨氢气还原系统，包括由还原炉装置、氢气冷却脱水装置、干燥装置首尾连接形成的氢气循环回路，所述的干燥装置包括四通阀、第一冷却器、第二冷却器、第一干燥塔、第二干燥塔；所述的第一干燥塔和第二干燥塔内均设有加热单元，所述的第一干燥塔和第二干燥塔的塔壁上均设有第一气体接口，所述的第一干燥塔和第二干燥塔的加热单元上均设有第二气体接口；
所述的四通阀的第一个接口、第一冷却器、第一干燥塔的第一气体接口依次连通；
所述的四通阀的第二个接口、第二冷却器、第二干燥塔的第一气体接口依次连通；
所述的四通阀的第三个接口和第四个接口分别连接至氢气冷却脱水装置的出口和入口；
所述的第一干燥塔的第二气体接口、第二干燥塔的第二气体接口、还原炉装置的入口三者连通。
在上述的氧化钨氢气还原系统中，还包括用于向系统内补充氢气的氢气补充装置。
在上述的氧化钨氢气还原系统中，所述的氢气补充装置连接在氢气冷却脱水装置上。
在上述的氧化钨氢气还原系统中，所述的氢气冷却脱水装置包括依次连接的洗涤塔、汽水分离器、第三冷却器、干冷机，所述的洗涤塔的入口与还原炉装置的出口连通，所述的干冷机的出口与四通阀的第三个接口连通，所述的汽水分离器的入口与四通阀的第四个接口连通。
在上述的氧化钨氢气还原系统中，所述的还原炉装置包括并联的两个还原炉，所述的两个还原炉的入口分别与第一干燥塔的第二气体接口、第二干燥塔的第二气体接口连通，所述的两个还原炉的出口分别与氢气冷却脱水装置连通。
在上述的氧化钨氢气还原系统中，还原炉的出口和入口均设有阀门。
在上述的氧化钨氢气还原系统中，所述的第一干燥塔的第二气体接口、第二干燥塔的第二气体接口上均设有流量控制阀。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明创造性的将加热单元集成到干燥塔中，并且第一干燥塔和第一冷却器之间、第二干燥塔和第二冷却器之间无需设置阀门，这样就避免了高温氢气对阀门的影响；本发明通过一个四通阀并且对管道的合理改造，实现了一个阀门控制第一干燥塔、第二干燥塔相互之间切换的目的，使操作更为简化，同时本发明的设备数量减少，降低了系统投资。
附图说明
图1为本发明的背景技术的流程图；
图2为本发明的实施例的一种工作状态下的流程图；
图3为本发明的实施例的另外一种工作状态下的流程图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
实施例1
请参阅图2和3，本发明提供的一种氧化钨氢气还原系统，包括由还原炉装置3、氢气冷却脱水装置2、干燥装置1首尾连接形成的氢气循环回路，所述的干燥装置1包括四通阀11、第一冷却器12、第二冷却器13、第一干燥塔14、第二干燥塔15；所述的第一干燥塔14和第二干燥塔15内均设有加热单元16，所述的第一干燥塔14和第二干燥塔15的塔壁上均设有第一气体接口17，所述的第一干燥塔14和第二干燥塔15的加热单元16上均设有第二气体接口18；加热单元16一般可以选择为电加热丝，加热单元16一般设置在干燥塔的中央。
所述的四通阀11的第一个接口11A、第一冷却器12、第一干燥塔14的第一气体接口17依次连通；
所述的四通阀11的第二个接口11B、第二冷却器13、第二干燥塔15的第一气体接口17依次连通；
所述的四通阀11的第三个接口11C和第四个接口11D分别连接至氢气冷却脱水装置2的出口和入口；
所述的第一干燥塔14的第二气体接口18、第二干燥塔15的第二气体接口18、还原炉装置3的入口三者连通。
在实际的工作过程中，四通阀11会处于两种状态：
如图3，当第一干燥塔14再生、第二干燥塔15工作时，四通阀11的第一个接口11A、第四个接口11D连通，第一干燥塔14再生产生的含水率高的氢气通过第一冷却器12、四通阀11进入到氢气冷却脱水装置2的入口；四通阀11的第二个接口11B和第三个接口11C连通，第二干燥塔15对氢气冷却脱水装置2输送过来的氢气进行吸水干燥后输送到还原炉装置3中还原氧化钨和第一干燥塔14的加热单元16中对第一干燥塔14内的干燥介质(如硅胶或分子筛)进行再生。
在此过程中，高温氢气会存在于第一干燥塔14的第一气体接口17和第一冷却器12之间的管路中，该管路是不需要设置任何阀门的，因此本实施例的系统不会存在任何高温致使阀门泄露的风险。
同理，如图2，当第二干燥塔15再生、第一干燥塔14工作时，需要将四通阀11的第二个接口11B、第四个接口11D连通；同时四通阀11的第一个接口11A和第三个接口11C连通，这样就可以实现干燥塔工作模式的转换，其工作原理参照上文。
在本实施例中，经过还原炉31还原后氢气的量很明显会降低，为了避免系统中氢气压力不足，本系统还包括用于向系统内补充氢气的氢气补充装置4，所述的氢气补充装置4连接在氢气冷却脱水装置2上，其具体设置位置并未有严格限制。
具体到本实施例中，所述的氢气冷却脱水装置2包括依次连接的洗涤塔21、汽水分离器22、第三冷却器23、干冷机24，所述的洗涤塔21的入口与还原炉装置3的出口连通，所述的干冷机24的出口与四通阀11的第三个接口11C连通，所述的汽水分离器22的入口与四通阀11的第四个接口11D连通。
本实施例的汽水分离器22的入口可以理解为上文的氢气冷却脱水装置2的入口，实际生产中干燥介质再生产生的含水率高的氢气如果输出至洗涤塔21中并非不可以，只是经过再生产生的氢气并不含有粉末杂质，为了简便起见，氢气冷却脱水装置2的入口优选为汽水分离器22的入口。
在本实施例中，所述的还原炉装置3包括并联的两个还原炉31，所述的两个还原炉31的入口分别与第一干燥塔14的第二气体接口18、第二干燥塔15的第二气体接口18连通，所述的两个还原炉31的出口分别与氢气冷却脱水装置2连通，还原炉31的出口和入口均设有阀门。
两个还原炉31的并联的用意在于一个还原炉31工作，另外一个还原炉31备用。
为了提高还原用氢气和再生用氢气的比例，所述的第一干燥塔14的第二气体接口18、第二干燥塔15的第二气体接口18上均设有流量控制阀19；比如，当第一干燥塔14再生、第二干燥塔15工作时，通过控制流量控制阀19，可以调节第一干燥塔14的加热单元16的进气量，进而保证干燥炉中氢气的压力。因此必要的，可以在干燥炉的入口设置压力传感器或压力表，以供流量控制阀19的开度的调节。
本实施例的优点在于，将加热单元16集成到干燥塔中，并且第一干燥塔14和第一冷却器12之间、第二干燥塔15和第二冷却器13之间无需设置阀门，这样就避免了高温氢气对阀门的影响；本发明通过一个四通阀11并且对管道的合理改造，实现了一个阀门控制第一干燥塔14、第二干燥塔15相互之间切换的目的，使操作更为简化，同时本发明的设备数量减少，降低了系统投资。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种氧化钨氢气还原系统，包括由还原炉装置、氢气冷却脱水装置、干燥装置首尾连接形成的氢气循环回路，其特征在于：所述的干燥装置包括四通阀、第一冷却器、第二冷却器、第一干燥塔、第二干燥塔；所述的第一干燥塔和第二干燥塔内均设有加热单元，所述的第一干燥塔和第二干燥塔的塔壁上均设有第一气体接口，所述的第一干燥塔和第二干燥塔的加热单元上均设有第二气体接口；
所述的四通阀的第一个接口、第一冷却器、第一干燥塔的第一气体接口依次连通；
所述的四通阀的第二个接口、第二冷却器、第二干燥塔的第一气体接口依次连通；
所述的四通阀的第三个接口和第四个接口分别连接至氢气冷却脱水装置的出口和入口；
所述的第一干燥塔的第二气体接口、第二干燥塔的第二气体接口、还原炉装置的入口三者连通；
当第一干燥塔再生、第二干燥塔工作时，四通阀的第一个接口、第四个接口连通，第一干燥塔再生产生的含水率高的氢气通过第一冷却器、四通阀进入到氢气冷却脱水装置的入口；四通阀的第二个接口和第三个接口连通，第二干燥塔对氢气冷却脱水装置输送过来的氢气进行吸水干燥后输送到还原炉装置中还原氧化钨和第一干燥塔的加热单元中对第一干燥塔内的干燥介质进行再生；
当第二干燥塔再生、第一干燥塔工作时，将四通阀的第二个接口、第四个接口连通；同时四通阀的第一个接口和第三个接口连通，以实现干燥塔工作模式的转换。
2.根据权利要求1所述的氧化钨氢气还原系统，其特征在于，还包括用于向系统内补充氢气的氢气补充装置。
3.根据权利要求2所述的氧化钨氢气还原系统，其特征在于，所述的氢气补充装置连接在氢气冷却脱水装置上。
4.根据权利要求1所述的氧化钨氢气还原系统，其特征在于，所述的氢气冷却脱水装置包括依次连接的洗涤塔、汽水分离器、第三冷却器、干冷机，所述的洗涤塔的入口与还原炉装置的出口连通，所述的干冷机的出口与四通阀的第三个接口连通，所述的汽水分离器的入口与四通阀的第四个接口连通。
5.根据权利要求1所述的氧化钨氢气还原系统，其特征在于，所述的还原炉装置包括并联的两个还原炉，所述的两个还原炉的入口分别与第一干燥塔的第二气体接口、第二干燥塔的第二气体接口连通，所述的两个还原炉的出口分别与氢气冷却脱水装置连通。
6.根据权利要求5所述的氧化钨氢气还原系统，其特征在于，还原炉的出口和入口均设有阀门。
7.根据权利要求1至6任一所述的氧化钨氢气还原系统，其特征在于，所述的第一干燥塔的第二气体接口、第二干燥塔的第二气体接口上均设有流量控制阀。
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