CN108330299A - 一种用于海绵钛生产的还原蒸馏反应容器 - Google Patents

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刘正红
张盘龙
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Abstract

一种用于海绵钛生产的还原蒸馏反应容器，反应容器的筒体为锥形结构，其上端为大直径端，并采用敞口结构，焊接有上法兰和下法兰，下端为小直径端，由封头封闭，大直径端的直径是小直径端直径的1.05~1.3倍，筒体和竖直方向的夹角为0.1~3°。与原有圆筒状筒体相比，本发明中的筒体截面受力得到了优化改进，筒体上部部分可以为使用过程中高温拉伸做变形补偿，进而避免因变形而影响海绵钛坨的正常取出，使得整个反应容器使用寿命延长，设备使用成本大幅降低。

Description

一种用于海绵钛生产的还原蒸馏反应容器
技术领域
本发明涉及一种有色金属冶炼装备领域技术，特别是一种用于海绵钛生产的还原蒸馏反应器。
背景技术
海绵钛生产主要为镁还原四氯化钛的方法，该置换反应为高温条件下还原蒸馏，此方法生产海绵钛使用的反应容器一般为圆筒式的反应容器。该类反应容器结构主要为圆筒式的筒体上下直径相同，筒体下端采用椭圆封头密封，筒体上端为敞口结构，焊接双法兰，生产过程用于密封和支撑整个反应容器。目前该类型反应器在不同材质情况下碳钢反应器（主材质Q245R、Q345R等）使用次数7-8次，不锈钢反应器（主材质310S、321、316L等）使用次数约20次，复合板反应器（碳钢+不锈钢）使用次数12-13次。
针对反应容器使用寿命的问题，目前解决的办法主要是对反应容器材质的改进，通过材质的优化，延长反应容器的使用寿命。
例如：中国专利公开号CN 101435026A，公开日2009年5月20日，发明名称为海绵钛10吨联合还—蒸炉，该申请内容中即公开了一种此类型的反应容器；中国专利号CN203715707U，公开日期2014年7月16日，发明名称为海绵钛反应器符合金属筒体，该申请内容中即公开了材质对反应器寿命的影响。但以上发明反应容器在海绵钛生产过程中同样存在以下不足之处：该类反应容器在生产过程中高温状态下长时间使用后，由于自身重量及产品重量的拉伸影响，反应容器特别是筒体靠近上部部分直径容易变小，造成反应容器内的产品海绵钛坨取出困难，最终造成整个反应容器失效，但反应容器从壁厚及长度等方面均未达到失效标准，增加了设备的使用成本。
针对反应容器的筒体在使用一段时间后，上部容易变形，造成直径减小，使得反应容器内的海绵钛坨很难取出的技术问题，目前本领域通用的解决思路是对反应容器的上部进行结构的改进，以减小或阻止形变的发生，但是在反应容器的使用环境下，试图减小甚至阻止形变的发生是很困难的，或者说所要花费的成本是比较高的，这样一来就和延长反应容器寿命、降低设备使用成本的初衷相矛盾。
因此，如何在保证设备使用成本不增加的前提下，解决不同材质的反应容器因上部变形带来的反应容器失效，缩短使用寿命的技术问题就成为一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于海绵钛生产的还原蒸馏反应容器，该容器与目前普遍采用的反应容器相比，延长使用寿命，降低设备使用的生产成本，并且不会影响到海绵钛坨的取出。
为了解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种用于海绵钛生产的还原蒸馏反应容器，反应容器的筒体为锥形结构，其上端为大直径端，并采用敞口结构，焊接有上法兰和下法兰，下端为小直径端，由封头封闭，大直径端的直径是小直径端直径的1.05~1.3倍，筒体和竖直方向的夹角为0.1~3°。
作为本发明一种用于海绵钛生产的还原蒸馏反应容器的进一步优化：选所述的封头为标准椭圆封头。
作为本发明一种用于海绵钛生产的还原蒸馏反应容器的进一步优化：所述的上法兰和下法兰之间设有套筒，套筒两端分别和上法兰以及下法兰连接。
本发明应用到海绵钛生产领域，与传统的还原蒸馏反应容器相比充分显示了其优越性，主要表现在以下几点：
1、由于反应器在后期使用过程中，会出现变形使得下面大、上面小，并且反应器内的钛坨底部较大又会加大反应器的这种形变，造成内部的钛坨难以取出；而采用本发明的反应器后，筒体优化为锥形结构，与原有圆筒状筒体相比，筒体截面受力得到了优化改进，筒体上部部分可以为使用过程中高温拉伸做变形补偿，通过补偿使反应器在后期使用过程中上、下部直径达到接近，从而使得整个反应容器使用寿命延长，设备使用成本大幅降低；
2、反应容器筒体优化为锥形结构后，根据反应器使用变形情况，生成的钛坨底部直径小于等于上部直径，钛坨更规整，反应容器内的产品海绵钛坨结构也得到了优化，并且产品取出更容易、后续切割也更方便。
3、该反应器适用于所有材质的反应器。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是实施例5中复合板反应容器在使用不同次数后，外径的变化图；
图中标记：1、上法兰，2、套筒，3、下法兰，4、筒体，5、封头，P为筒体与竖直方向的夹角。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明所述的一种用于海绵钛生产的还原蒸馏反应容器的技术方案以及产生的技术效果作进一步的说明。
实施例1
如图1所示，一种用于海绵钛生产的还原蒸馏反应容器，该反应容器的筒体4采用上端大下端小的锥形结构，筒体4与竖直方向的夹角P为0.1~3°，上端的大直径端直径尺寸是下端小直径端直径尺寸的1.05~1.3倍，筒体4上端为敞口结构，并焊接有上法兰1和下法兰3，上法兰1和下法兰3之间通过焊接的套筒2连接，上法兰1和下法兰3在生产过程中用于密封和支撑反应容器，筒体4的下端采用标准椭圆封头进行封闭。
实施例2
在实施例1的实施基础上，所述的夹角P取0.1°，所述筒体4上端的大直径端直径尺寸是下端小直径端直径尺寸的1.05倍。
实施例3
在实施例1的实施基础上，所述的夹角P取3°，所述筒体4上端的大直径端直径尺寸是下端小直径端直径尺寸的1.05倍。
实施例4
在实施例1的实施基础上，所述的夹角P取1.5°，所述筒体4上端的大直径端直径尺寸是下端小直径端直径尺寸的1.3倍。
实施例5
本发明海绵钛生产用还原蒸馏反应容器在某海绵钛生产厂进行了实验应用，与传统的海绵钛生产用还原蒸馏反应容器相比，充分显示了其优越性。
由于该反应容器的筒体采用了锥形筒体，以复合板反应容器器为例，经过一段时间使用之后，测量筒体不同位置的外径尺寸，所得的外径尺寸变化如图2所示，通过使用7次的数据统计，预测采用锥形结构筒体的复合板反应容器能使用23次。该类型筒体截面受力更合理，筒体上部部分变形更小，目前该厂已经投入使用，十吨反应器使用寿命20-25次，五吨反应器使用寿命30-36次，寿命提高约1倍，极大的减小了设备的使用成本。另外，采用锥形筒体后，反应容器内的产品海绵钛坨结构也得到了优化，人工取出更容易，解决了因钛坨取不出需切割反应器后取出的情况，取出劳动强度也有所减小。
生产应用表明，本发明的一种海绵钛生产用还原蒸馏反应容器适用于不同吨位、不同材质的反应器，可以满足海绵钛生产过程需要，从设备使用消耗生产成本等方面所带来的经济效益明显。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种用于海绵钛生产的还原蒸馏反应容器，其特征在于：反应容器的筒体（4）为锥形结构，其上端为大直径端，并采用敞口结构，焊接有上法兰（1）和下法兰（3），下端为小直径端，由封头（5）封闭，大直径端的直径是小直径端直径的1.05~1.3倍，筒体（4）和竖直方向的夹角为0.1~3°。
2.根据权利要求1所述的一种用于海绵钛生产的还原蒸馏反应容器，其特征在于：所述的封头（5）为标准椭圆封头。
3.根据权利要求1所述的一种用于海绵钛生产的还原蒸馏反应容器，其特征在于：所述的上法兰（1）和下法兰（3）之间设有套筒（2），套筒（2）两端分别和上法兰（1）以及下法兰（3）连接。
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