CN107287619A - 一种温度与液位联合调节装置及应用该装置的镁电解槽 - Google Patents

一种温度与液位联合调节装置及应用该装置的镁电解槽 Download PDF

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Abstract

一种温度与液位联合调节装置及应用该装置的镁电解槽，镁电解槽的内部设有温度与液位联合调节装置，该装置包括密封设置的筒体，筒体内设有相互独立的温度调节腔和液位调节腔，液位调节腔位于温度调节腔内部，筒体的下部设有贯通液位调节腔与所述的中心腔室的排液管，筒体的上部设有与液位调节腔贯通的连接管，通过连接管向液位调节腔内充入或排出气体，液位调节腔中盛放的电解质对应地从排液管流向中心腔室或返流；所述的筒体的两端分别设有进气管和排气管，进气管和排气管均与温度调节腔连通。本发明利用一个装置将温度和液位调节功能合并在一起，将换热器和液位控制装置合二为一，节约设备制造费用，使用寿命长；能够提高电解槽的电流效率。

Description

一种温度与液位联合调节装置及应用该装置的镁电解槽
技术领域
本发明涉及海绵钛生产技术领域，具体涉及一种温度与液位联合调节装置及应用该装置的镁电解槽。
背景技术
在海绵钛全流程生产工艺中，利用海绵钛的副产品MgCl2，使用电解槽生产金属镁（Mg）和氯气（Cl2），其中Mg能够用于还蒸系统作钛还原，Cl2送往氯化系统生产TiCl4。
镁电解是海绵钛全流程生产工艺的关键环节之一，电解槽是镁电解工艺的核心设备，电解槽槽温控非常重要，因为电解的温度影响熔融电解质的导电度、初晶温度、密度、黏度、表面张力等物理化学性质。为使镁保持熔融状态，电解温度应比镁的熔点高，但是温度太高，电流效率下降、熔体蒸发损失大、热损失增加，操作条件恶化；温度太低，电解质的黏度相对较高，不利于氯、镁、渣与电解质分离，影响产品产量和质量。电解温度一般比镁的熔点高10~30℃，比电解质的初晶温度高50~70℃。
电解的温度还直接影响到电解槽的电流效率，在氯化镁电解过程中，随着氯化镁的电解消耗，电解槽液位会随之降低；随着氯化镁的加入，电解槽液位会随之升高，电解槽液位过高或过低，都会导致电流效率下降。因此，合理的调节电解槽液位，将电解槽的液位控制住标准液位水平，就必须依靠一个液位调节装置，通过调节液位调节装置中的溶体量来控制电解槽的液位。
围绕着提高电解槽电流效率、稳定电解槽产量以及降低电解槽能耗，实施对电解槽液位控制，是保障电解工艺安全实施的重要举措。根据电解槽工作状况：电解槽中电解质液面位于“零点”附近，调整范围较小（±5mm内）；工作过程中，伴随每天数次进料/出料等操作，要不断对电解槽液位控制装置充氩或排气。目前使用的电解槽液位控制装置在使用过程中，随着充氩和排气，电解槽液位控制装置上部焊缝腐蚀开裂导致该装置不能保持压力，不能对电解槽液位进行调节。
发明内容
本发明为了克服现有技术中存在的问题，本发明的目的之一是提供一种温度与液位联合调节装置；本发明的目的之二是提供一种镁电解槽，该镁电解槽利用温度与液位联合调节装置，同时实现液位和温度控制的功能。
本发明为实现目的之一所采用的技术方案为：一种温度与液位联合调节装置，包括密封设置的筒体，筒体内设有相互独立的温度调节腔和液位调节腔，液位调节腔位于温度调节腔内部，筒体的下部设有贯通液位调节腔与外界的排液管，筒体的上部设有与液位调节腔贯通的连接管，通过连接管向液位调节腔内充入气体，液位调节腔中盛放的液体从排液管流出；所述的筒体的两端分别设有进气管和排气管，进气管和排气管均与温度调节腔连通。
本发明中，所述的筒体包括内筒体以及套设在内筒体外部的外筒体，内筒体和外筒体同轴设置，且内筒体和外筒体的两端均密封连接有端头堵板，使内筒体的内部形成所述的液位调节腔，内筒体外壁与外筒体内壁之间形成所述的温度调节腔。
进一步地，筒体上设有若干贯通内筒体与外筒体的排液孔，所述的排液管密封安装在排液孔中。
本发明中，进气管和排气管均设在外筒体的上部，且进气管和排气管的上端均设有连接法兰进气管的连接法兰上安装有弯管Ⅰ，弯管Ⅰ的末端安装有换热风机。
进一步地，进气管和排气管的中心轴线与筒体的中心轴线垂直设置，连接管同轴套设在进气管内，连接管的上端设有伸出进气管管壁上设置的安装孔的弯管Ⅱ，弯管Ⅱ与该安装孔密封设置，弯管Ⅱ内设有测压管，且弯管Ⅱ的末端设有控制阀门。
本发明为实现目的之二所采用的技术方案为：一种镁电解槽，镁电解槽的内部设有用于盛放电解质的中心腔室，中心腔室内设有温度与液位联合调节装置，温度与液位联合调节装置包括密封设置的筒体，筒体位于中心腔室的电解质的标准液面下方；筒体内设有相互独立的温度调节腔和液位调节腔，液位调节腔位于温度调节腔内部，筒体的下部设有贯通液位调节腔与所述的中心腔室的排液管，筒体的上部设有与液位调节腔贯通的连接管，通过连接管向液位调节腔内充入或排出气体，液位调节腔中盛放的电解质对应地从排液管流向中心腔室或返流；所述的筒体的两端分别设有进气管和排气管，进气管和排气管均与温度调节腔连通。
本发明中，所述的筒体包括内筒体以及套设在内筒体外部的外筒体，内筒体和外筒体同轴设置，且内筒体和外筒体的两端均密封连接有端头堵板，使内筒体的内部形成所述的液位调节腔，内筒体外壁与外筒体内壁之间形成所述的温度调节腔。
进一步地，筒体上设有若干贯通内筒体与外筒体的排液孔，所述的排液管密封安装在排液孔中。
本发明中，进气管和排气管均设在外筒体的上部，连接管、进气管和排气管均伸出镁电解槽，且进气管和排气管的上端均设有连接法兰，进气管的连接法兰上安装有弯管Ⅰ，弯管Ⅰ的末端安装有换热风机。
进一步地，进气管和排气管的中心轴线与筒体的中心轴线垂直设置，连接管同轴套设在进气管内，连接管的上端设有伸出进气管管壁上设置的安装孔的弯管Ⅱ，弯管Ⅱ与该安装孔密封设置，弯管Ⅱ内设有测压管，且弯管Ⅱ的末端设有控制阀门。
本发明利用温度和液位联合调节装置的连接管，向液位调节腔内部充入和排出氩气，进而来控制电解槽的中心腔室的液面高度；反而言之，可以随时根据电解槽内液位高低，通过调节电解槽液位调节装置内的压力，将电解槽液位调节装置中的溶体排出或使电解槽中的溶体进入液位调节装置，及时对电解槽液位进行调整。利用该装置的进气管和排气管，可以使得电解槽进行热交换，以保证电解槽维持正常工作温度。利用该装置保证电解槽平稳运行，达到合理的技术条件。
有益效果：本发明液位控制原理为：排液管穿过内筒体和外筒体，与液位调节腔相连通，用于向液位调节腔充入和排出电解质来控制镁电解槽内的液面高度。具体而言：排液管用于在连接管充氩时，将液位调节腔内部的电解质排出到镁电解槽，来提高镁电解槽中电解质的液位；当液位调节腔内的氩气通过连接管排出时，镁电解槽中的电解质通过排液管进入液位调节腔的腔体内，镁电解槽中电解质的液面下降。
本发明温度控制原理为：进气管将换热风机产生的压缩气体输送到温度调节腔中，排气管用于将温度调节腔中吸收热量后的压缩气体排出。
本发明利用一个装置将温度和液位调节功能合并在一起，将换热器和液位控制装置合二为一，节约设备制造费用，按年产1万吨海绵钛生产企业，每年可以节约制造成本50万元；制造简单，使用寿命长，使用寿命可达24个月，和电解槽同寿命；能够提高电解槽的电流效率。
附图说明
图1为温度与液位联合调节装置的示意图；
图2为镁电解槽与温度与液位联合调节装置的示意图。
附图标记：1、镁电解槽，2、中心腔室，3、温度与液位联合调节装置，4、内筒体，5、外筒体，6、端头堵板，7、温度调节腔，8、液位调节腔，9、排液管，10、连接管，11、进气管，12、排气管，13、连接法兰，14、弯管Ⅰ，15、换热风机，16、弯管Ⅱ，17、控制阀门，18、热交换出气管。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征以及达成的目的便于理解，下面结合具体示意图，进一步阐述本发明，但本发明所要求保护的范围并不局限于具体实施方式中所描述的范围。
一种温度与液位联合调节装置，包括密封设置的筒体，如图1所示，筒体内设有相互独立的温度调节腔7和液位调节腔8，液位调节腔8位于温度调节腔7内部，筒体的下部设有贯通液位调节腔8与外界的排液管9，筒体的上部设有与液位调节腔8贯通的连接管10，通过连接管10向液位调节腔8内充入气体，液位调节腔8中盛放的液体从排液管9流出；筒体上部的两端分别设有进气管11和排气管12，进气管11和排气管12均与温度调节腔7连通。进气管11用于向内部通入具有一定温度的气体，进而改变液位调节腔8内部的液体的温度；而打开排液管9后，通过连接管10向液位调节腔8内部通入惰性气体（不会与液位调节腔8内部的液体发生反应的气体），改变了液位调节腔8内部的压力，进而改变液位调节腔8内部的液位。
其中的筒体，包括内筒体4以及套设在内筒体4外部的外筒体5，内筒体4和外筒体5同轴设置，且内筒体4和外筒体5的两端均密封连接有端头堵板6，使内筒体4的内部形成所述的液位调节腔8，内筒体4外壁与外筒体5内壁之间形成所述的温度调节腔7。筒体下部设有若干贯通内筒体4与外筒体5的排液孔，所述的排液管9密封安装在排液孔中。
其中，如图1所示，进气管11和排气管12均设在外筒体5的上部，且进气管11和排气管12的上端均设有连接法兰。如图2所示，进气管11的连接法兰上安装有弯管Ⅰ14，弯管Ⅰ14的末端安装有换热风机15。进气管11和排气管12的中心轴线与筒体的中心轴线垂直设置，连接管10同轴套设在进气管11内，连接管10的上端设有弯管Ⅱ16，弯管Ⅱ16伸出进气管11管壁上设置的安装孔，且弯管Ⅱ16与该安装孔密封设置，弯管Ⅱ16内设有测压管，且弯管Ⅱ16的末端设有控制阀门17。
一种应用温度与液位联合调节装置的镁电解槽，如图2所示，镁电解槽1的内部设有用于盛放电解质的中心腔室2，中心腔室2内设有温度与液位联合调节装置3。温度与液位联合调节装置3包括密封设置的筒体，筒体位于中心腔室2中的电解质的标准液面下方。
温度与液位联合调节装置3的具体结构如图1所示，筒体内设有相互独立的温度调节腔7和液位调节腔8，液位调节腔8位于温度调节腔7内部，筒体的下部设有贯通液位调节腔8与所述的中心腔室2的排液管9。筒体包括内筒体4以及套设在内筒体4外部的外筒体5，内筒体4和外筒体5同轴设置，且内筒体4和外筒体5的两端均密封连接有端头堵板6，使内筒体4的内部形成所述的液位调节腔8，内筒体4外壁与外筒体5内壁之间形成所述的温度调节腔7；筒体上设有若干贯通内筒体4与外筒体5的排液孔，排液管9密封安装在排液孔中。
筒体的两端分别设有进气管11和排气管12，进气管11和排气管12均与温度调节腔7连通，即进气管11和排气管12密封安装在外筒体5上，且进气管11和排气管12的下端均与外筒体5贯通。筒体的上部设有与液位调节腔8贯通的连接管10，连接管10同轴套设在进气管11内，连接管10的上端设有弯管Ⅱ16，弯管Ⅱ16伸出进气管11管壁上设置的安装孔，且弯管Ⅱ16与该安装孔密封设置，弯管Ⅱ16内设有测压管，且弯管Ⅱ16的末端设有控制阀门17。
通过连接管10向液位调节腔8内充入惰性气体，液位调节腔8中盛放的电解质对应地从排液管9流向中心腔室2，使镁电解槽1内部的液位升高；通过连接管10向外界排出气体，液位调节腔8内部的压力降低，镁电解槽1内部的液体返流向液位调节腔8内，使镁电解槽1内部的液位下降；实现镁电解槽1内部的液位的调整。
其中，如图1所示，进气管11和排气管12均设在外筒体5的上部，连接管、进气管和排气管均伸出镁电解槽，且进气管11和排气管12的上端均设有连接法兰。如图2所示，进气管11的连接法兰上安装有弯管Ⅰ14，弯管Ⅰ14的末端安装有换热风机15，换热风机15产生的压缩气体输送到温度调节腔7内；排气管12的连接法兰上安装有热交换出气管18。进气管11和排气管12的中心轴线与筒体的中心轴线垂直设置。
对电解槽反应温度的控制是保障电解槽正常运行的重要举措之一。热交换装置通过作为换热风机的外接鼓风机的启动和关闭，控制镁电解槽内部温度，并保持在电解工艺需要的工作温度。
连接管10的端部焊接有连接法兰，用于同气源和排气管道连接；进气管11端部的连接法兰，用于同换热风机15的排气管道连接，将换热风机15产生的压缩气体输送到温度调节腔7内；排气管12与外筒体5相连接，用于将温度调节腔7内部吸收热量后的压缩气体排出；排气管12端部的连接法兰，用于同镁电解槽外部的热交换出气管18连接，将同镁电解槽热交换后的的压缩气体排出温度调节腔7；电解槽中的电解质通过排液管9同镁电解槽液的液位调节腔8相连通，使调节电解槽液位时进、出液位控制装置的通道。
通过连接管10使液位调节腔8中的电解质排出或进入，可以调节镁电解槽1的液位，使电解槽液位在标准“0液位”；连接管10内的测压管同控制室的压力控制相连接，用于监控液位调节腔8内的压力；当镁电解槽1的温度高需要降温时，启动换热风机15，通过进气管11将压缩空气鼓入温度与液位联合调节装置3的温度调节腔7内，压缩空气同镁电解槽1内的电解质进行热交换后，从排气管12排出电解槽，达到降温的目的，当电解槽温度降至正常运行范围内，停运换热风机15。
本发明的一个装置可以同时实现电解槽的液位和温度调节，使用效果好，操作简单，该装置与目前普遍采用的两个单独的装置相比，使用寿命长，节约设备制造费用等优点。通过测试，使用效果好，操作简单，满足了现场使用要求，延长了设备的维修周期，使该装置同电解槽同寿命，无需电解槽运行中途进行更换。
为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和本发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (10)

1.一种温度与液位联合调节装置，其特征在于：包括密封设置的筒体，筒体内设有相互独立的温度调节腔和液位调节腔，液位调节腔位于温度调节腔内部，筒体的下部设有贯通液位调节腔与外界的排液管，筒体的上部设有与液位调节腔贯通的连接管，通过连接管向液位调节腔内充入气体，液位调节腔中盛放的液体从排液管流出；所述的筒体的两端分别设有进气管和排气管，进气管和排气管均与温度调节腔连通。
2.根据权利要求1所述的一种温度与液位联合调节装置，其特征在于：所述的筒体包括内筒体以及套设在内筒体外部的外筒体，内筒体和外筒体同轴设置，且内筒体和外筒体的两端均密封连接有端头堵板，使内筒体的内部形成所述的液位调节腔，内筒体外壁与外筒体内壁之间形成所述的温度调节腔。
3.根据权利要求2所述的一种温度与液位联合调节装置，其特征在于：筒体上设有若干贯通内筒体与外筒体的排液孔，所述的排液管密封安装在排液孔中。
4.根据权利要求2所述的一种温度与液位联合调节装置，其特征在于：进气管和排气管均设在外筒体的上部，且进气管和排气管的上端均设有连接法兰，进气管的连接法兰上安装有弯管Ⅰ，弯管Ⅰ的末端安装有换热风机。
5.根据权利要求4所述的一种温度与液位联合调节装置，其特征在于：进气管和排气管的中心轴线与筒体的中心轴线垂直设置，连接管同轴套设在进气管内，连接管的上端设有伸出进气管管壁上设置的安装孔的弯管Ⅱ，弯管Ⅱ与该安装孔密封设置，弯管Ⅱ内设有测压管，且弯管Ⅱ的末端设有控制阀门。
6.一种镁电解槽，镁电解槽的内部设有用于盛放电解质的中心腔室，中心腔室内设有温度与液位联合调节装置，其特征在于：温度与液位联合调节装置包括密封设置的筒体，筒体位于中心腔室的电解质的标准液面下方；筒体内设有相互独立的温度调节腔和液位调节腔，液位调节腔位于温度调节腔内部，筒体的下部设有贯通液位调节腔与所述的中心腔室的排液管，筒体的上部设有与液位调节腔贯通的连接管，通过连接管向液位调节腔内充入或排出气体，液位调节腔中盛放的电解质对应地从排液管流向中心腔室或返流；所述的筒体的两端分别设有进气管和排气管，进气管和排气管均与温度调节腔连通。
7.根据权利要求6所述的一种镁电解槽，其特征在于：所述的筒体包括内筒体以及套设在内筒体外部的外筒体，内筒体和外筒体同轴设置，且内筒体和外筒体的两端均密封连接有端头堵板，使内筒体的内部形成所述的液位调节腔，内筒体外壁与外筒体内壁之间形成所述的温度调节腔。
8.根据权利要求7所述的一种镁电解槽，其特征在于：筒体上设有若干贯通内筒体与外筒体的排液孔，所述的排液管密封安装在排液孔中。
9.根据权利要求7所述的一种镁电解槽，其特征在于：进气管和排气管均设在外筒体的上部，连接管、进气管和排气管均伸出镁电解槽，且进气管和排气管的上端均设有连接法兰，进气管的连接法兰上安装有弯管Ⅰ，弯管Ⅰ的末端安装有换热风机。
10.根据权利要求9所述的一种镁电解槽，其特征在于：进气管和排气管的中心轴线与筒体的中心轴线垂直设置，连接管同轴套设在进气管内，连接管的上端设有伸出进气管管壁上设置的安装孔的弯管Ⅱ，弯管Ⅱ与该安装孔密封设置，弯管Ⅱ内设有测压管，且弯管Ⅱ的末端设有控制阀门。
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