CN108754184A - 一种镁法生产海绵钛的还原蒸馏炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种镁法生产海绵钛的还原蒸馏炉，主要由外壳、内壳焊接在底板上构成井字形炉腔，在炉壁内设有保温层，炉墙顶部设有盖板，保温层上设有加热元件，外壳与内壳之间设有间隙，其间设有加固板，井字形炉腔的横截面为长方形或腰圆形或椭圆形，本还原蒸馏炉可大幅提升还原过程的散热能力及蒸馏过程的加热能力，从而缩短生产周期，降低能耗，且可提升产品质量。
Description
技术领域
本发明属于海绵钛的生产技术领域，特别涉及一种镁法生产海绵钛的还原蒸馏炉。
背景技术
目前国内外工业生产海绵钛均采用镁还原四氯化钛方法，该还原反应是放热反应，生产时发出大量的余热，需把余热及时排出反应器。在还原蒸馏工序中，炉型多数采用倒“U”型联合法生产海绵钛，其特点炉型大型化、单炉产量高，能耗低的优势。但是，随着还原蒸馏炉型的增大，即海绵钛生产设备反应器和还原蒸馏炉直径和高度增加，在还原期间反应器中心部位散热不及时，中心部位温度偏高（高达1200度以上），造成中心部位海绵钛烧结、夹心MgCl2蒸馏困难、硬块量增加、爬璧钛量增加、产品结构致密问题，从而严重影响产品的合格率、品级率，影响海绵钛的产品充装率。由于受工艺条件和设备材料的限制，还原散热能力有限，海绵钛还原期间还原反应面不大，导致料速不大，加料时间长，严重影响了整个生产周期。蒸馏期间原加热炉的加热表面积有限，导致蒸馏时间长、电耗高等缺点。
目前海绵钛生产还原蒸馏炉型结构均是井式圆形电加热炉，四周和内炉膛为圆形结构，该结构的使用，固定了反应器的结构，随着炉型的大型化反应器中心部位的散热能力受到限制，蒸馏时因反应器的尺寸大，加热炉加热到钛坨中心部位需要大量的时间，蒸馏能力受到限制。海绵钛还原生产时需要还原方面和散热面，蒸馏时需要还原蒸馏炉的加热面和海绵钛还原生产结束后，进行蒸馏生产，海绵钛产品的蒸馏需要对反应器长时间的进行加热，加热面积越大，蒸馏速度越快，节约电耗越大，要求还原蒸馏炉有较大的蒸馏表面积、良好的保温效果和密封性能。
现有的圆形井式加热炉虽是一种成熟的加热设备，但加热炉的散热能力、加热能力、保温性能均不是很理想，在进行大型联合炉设计时，通过合理的计算和设计，使还原阶段的散热能力大大高于原有的炉型，蒸馏阶段的加热能力大大高于原有的炉型。通过对保温层和绝热层的重新设计，加热炉在蒸馏阶段的性能也大大优于原有的炉型，不仅满足了大型还原蒸馏联合法制取海绵钛工艺对加热炉的要求，对提高单炉产量、增加加料速度、缩短蒸馏生产周期、提高海绵钛的合格率和品级率有积极作用。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明设计提供了一种镁法生产海绵钛的还原蒸馏炉，可大幅提升还原过程的散热能力及蒸馏过程的加热能力，从而缩短生产周期，降低能耗，且可提升产品质量。
本发明的技术方案是：
一种镁法生产海绵钛的还原蒸馏炉，主要由外壳、内壳焊接在底板上构成井字形炉腔，在炉壁内设有保温层，炉墙顶部设有盖板，保温层上设有加热元件，外壳与内壳之间设有间隙，其间设有加固板，井字形炉腔的横截面为长方形或腰圆形或椭圆形。
进一步地，所述还原蒸馏炉的中部设有4个以上的还原冷风进管，在还原蒸馏炉的上部设6个以上的还原热气出管，还原冷风进管、还原热气出管均伸入至炉膛内，在还原蒸馏炉底部及上部的外壳上分别设有蒸馏热气进管和蒸馏热气出管。
进一步地，所述的加热元件材质为铁铬铝合金，保温层为压制纤维砖砌筑而成。
本发明中，炉腔的横截面的长方形或腰圆形或椭圆形，与现有炉型相比，可增加还原过程的反应面和散热面积，而在蒸馏时，则增大了加热蒸发表面积，在还原阶段对反应器的散热能力、加料速递能力和蒸馏阶段加热炉的蒸馏能力、保温性能均得到了加强，提高加料速度和缩短高恒温时间、缩短还原蒸馏生产周期，可降低海绵钛生产电耗。
在本发明中，还原蒸馏炉在还原阶段可利用还原冷风进管通入冷空气，并通过还原热气出管散出部份还原反应热量；在蒸馏阶段，可利用蒸馏热气进管导入另一还原系统的热量对炉壳进行保温，从而节约能耗。
本发明中的加热元件用铁铬铝合金代替现有的镍铬合金材质，保证了在强制通风和高温下，加热元件不易受空气腐蚀性。
在本发明中，用压制成型的纤维砖砌筑保温层，取代了原来有毒的石棉板绝热层、膨胀蛭石、粘土砖等，改进后的保温层保温性能良好，且使用寿命长。
本发明的下优点和积极效果：
1、缩短了对反应器中心钛坨的加热距离和强制通风散热能力，克服反应器炉内中心部位散热不及时，造成中心部位海绵钛烧结、夹心MgCl2蒸馏不彻底和硬块偏多的结构致密问题。
2、还原加料时因增加反应器的还原反应面积和散热表面积，大大提高还原加料速度，减少还原加料时间35h，大幅度减少了海绵钛的生产周期，降低了生产成本、电耗损耗。
3、在蒸馏时因增加蒸馏表面积，减少了加热炉对钛坨中心距离，缩短蒸馏生产周期40小时，减少蒸馏电耗，效果明显。
4、采用新型的炉体结构，使还原余热得到合理利用。
5、用纤维砖作为绝热层和保温层，取代了原来有毒的石棉板绝热层、膨胀蛭石、粘土砖，使炉子的保温性能增加，延长了加热炉的使用寿命。
本装置设备简单，操作方便，运行时间长、散热、保温效果良好等优点，是一种很实用有效的发明装置。
附图说明
图1为本发明的还原蒸馏炉剖视示意图；
图2为图1的俯视图。
图中：1-底板、2-蒸馏热气进管、3-外壳、4-加固板、5-内壳、6-还原冷风进管、7-还原热气出管、8-盖板、9-蒸馏热气出管、10-保温层，11-反应器。
具体实施方式
下面结合附图1、图2对本发明作进一步详细说明。
如图1、图2所示，一种镁法生产海绵钛的还原蒸馏炉，主要由外壳3、内壳5焊接在底板1上构成井字形炉腔，在炉壁内设有保温层10，炉墙顶部设有盖板8，保温层10上设有加热元件，外壳3与内壳5之间设有间隙，其间设有加固板4，井字形炉腔的横截面为长方形或腰圆形或椭圆形。
所述还原蒸馏炉的中部设有4个以上的还原冷风进管6，在还原蒸馏炉的上部设6个以上的还原热气出管7，还原冷风进管6、还原热气出管7均伸入至炉膛内，在还原蒸馏炉底部及上部的外壳上分别设有蒸馏热气进管2和蒸馏热气出管9。
所述的加热元件材质为铁铬铝合金，保温层为压制纤维砖砌筑而成。
采用本发明的还原蒸馏炉，在还原时，镁与四氯化钛的还原反应在反应器11中进行，反应热量通过熔体传递到反应器壁，此时打，还原冷风进管6和还原热气出管7，冷空气从，还原冷风进管6进入炉膛内，与反应器壁发生热交换而被加热，高温的空气从还原热气出管7排出炉膛，从而实现散发反应热的目的。进入蒸馏阶段时，由于炉体绝大部分已经具有了较好的保温性能，需将还原冷风进管6和还原热气出管7进行保温并封闭，再从蒸馏热气进管2中通入其他还原炉的反应余热，补偿加热炉的热量损失，达到蒸馏节能效果。
根据生产实践表明，本发明较好地满足了镁法生产海绵钛对还原蒸馏加热炉的要求，还原能够以较大的速度进行，吨钛节能2000kwh以上。产品的合格率提高1个百分点。
Claims (3)
1.一种镁法生产海绵钛的还原蒸馏炉，其特征在于主要由外壳（3）、内壳（5）焊接在底板（1）上构成井字形炉腔，在炉壁内设有保温层（10），炉墙顶部设有盖板（8），保温层（10）上设有加热元件，外壳（3）与内壳（5）之间设有间隙，其间设有加固板（4），井字形炉腔的横截面为长方形或腰圆形或椭圆形。
2.根据权利要求1所述的一种镁法生产海绵钛的还原蒸馏炉，其特征在于还原蒸馏炉的中部设有4个以上的还原冷风进管（6），在还原蒸馏炉的上部设6个以上的还原热气出管（7），还原冷风进管（6）、还原热气出管（7）均伸入至炉膛内，在还原蒸馏炉底部及上部的外壳上分别设有蒸馏热气进管（2）和蒸馏热气出管（9）。
3.根据权利要求1或2所述的还原蒸馏炉，其特征在于所述的加热元件材质为铁铬铝合金，保温层为压制纤维砖砌筑而成。
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