CN109022789A - 一种具有一字型过道的海绵钛还原蒸馏系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有一字型过道的海绵钛还原蒸馏系统，包括加热炉、热端反应器、大盖一、冷端保护套、冷端反应器、大盖二、散热系统、冷却系统、筛板一、排氯化镁管一、保温层一、加料管一、筛板二、排氯化镁管二、保温层二、加料管二、一字型过道、保温层三；在热端反应器双法兰中间设有阀座一；在冷端反应器双法兰中间设有阀座二，阀座二内安装有高温阀；高温阀包括螺纹套管、螺杆、密封阀板、轴杆、保温层四。本发明极大地简化了大盖，大盖的保温措施可以很方便的加强，散热可以大幅度降低，过道长度大大缩短，使得过道散热面积变小，镁和氯化镁蒸汽通过时间短，温降低，过道加热功率可以大幅度下降甚至可能无需加热只要保好温即可。

Description

一种具有一字型过道的海绵钛还原蒸馏系统

技术领域

本发明属于海绵钛生产制造技术领域，具体涉及一种具有一字型过道且节能不消耗反应器的海绵钛还原蒸馏系统。

背景技术

经过六十年的发展，海绵钛生产工艺逐渐趋于统一：克劳尔法（镁法）及还原——蒸馏联合生产，设备、产能朝大型化发展。

海绵钛还原蒸馏工序，是由四氯化钛生产海绵钛的重要环节，是海绵钛的质量、成本控制的关键。在反应装置内，一次性加入镁，然后在还原过程中，连续不断地加入四氯化钛，液体镁与气化后的四氯化钛在液体镁表面反应，生成液体氯化镁（沉入反应装置底部并被间断排出）和固态的海绵状（富含毛细管）的钛。还原结束后，在真空及高温状态下，将反应装置中残存的镁和氯化镁，蒸馏至冷凝器内，实现对海绵钛的提纯。海绵钛要实现应用，须将钛坨破碎、压制成电极、真空电弧炉熔炼铸锭、制成型材。

目前国内使用镁热还原法（克劳尔法）生产海绵钛的还原蒸馏系统主要为倒Ｕ型并联炉，目前的倒U型并联炉生产海绵钛存在以下问题：

现有倒U型并联炉从炉盖上安装倒U型蒸馏过道（如图1所示），过道长度为3800-4000mm，而且需要加热来保持过道温度, 该倒U型过道由分别设置在两个反应器大盖上的两根倒L型过道管组装而成，而且倒U型过道还设置了内加热器，使得大盖结构变得更加复杂；明明两个反应器离得很近，器壁之间的间距只有1米，但偏偏要弄出4米多的过道以及复杂的大盖，不但增加了设备的投入，也增加了电耗和成本；另外现有的倒U型蒸馏过道，在冷端反应器升温过程中镁蒸汽在过道中凝结堵塞后，清理堵塞也非常不方便，使得劳动强度加大。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于，提供一种大盖结构简单，具有一字型过道，过道长度短，过道散热面积小，过道中温降减小，过道无需加热的海绵钛还原蒸馏系统。具体技术方案如下：

一种具有一字型过道的海绵钛还原蒸馏系统，包括加热炉、安装在加热炉内的筒形热端反应器、安装在热端反应器顶部的大盖一、并排设在加热炉侧面的冷端保护套、安装在冷端保护套内的筒形冷端反应器、安装在冷端反应器顶部的大盖二、用于热端反应器的散热系统、用于冷端反应器的冷却系统；在热端反应器内部下方设有筛板一以及由热端反应器双法兰中间伸入筛板一下方的排氯化镁管一（此处排氯化镁管一用于排出氯化镁）；在大盖一上设有保温层一、加料管一；在冷端反应器内部下方设有筛板二以及由冷端反应器双法兰中间伸入筛板二下方的排氯化镁管二（此处排氯化镁管二与真空系统连接用于抽真空）；在大盖二上设有保温层二、加料管二；在热端反应器与冷端反应器双法兰中间互相对应的器壁上各设有一根一字型短管，两根一字型短管通过法兰互相连接后，形成用于将镁和氯化镁蒸汽从热端反应器输送到冷端反应器的一字型过道，在过道外壁包覆有保温层三；在热端反应器双法兰中间对应于过道的位置设有阀座一，阀座一通过保温堵头堵住；在冷端反应器双法兰中间对应于过道的位置设有阀座二，阀座二内安装有高温阀；所述高温阀包括螺纹套管、螺杆、密封阀板、轴杆、保温层四；所述螺纹套管穿过阀座二伸入冷端反应器内并通过其外壁上的法兰紧固在阀座二上，螺纹套管尾端还通过法兰连接有密封短管，以维系系统密封不漏气；所述螺杆头端伸入冷端反应器内，尾端螺纹连接在螺纹套管内，在尾端设有外四方或外六方接头，螺杆可在伸入螺纹套管与外四方或外六方接头套接的长套筒拧动下螺旋移动；所述密封阀板固定在螺杆头端并可在螺杆推动下将一字型过道封堵；所述轴杆固定在密封阀板上作为过道的疏通器，轴杆长度大于或等于过道并可在螺杆推拉下进出过道内；所述保温层四固定在轴杆外壁上用于隔绝热端反应器与冷端反应器之间的热交换并可在螺杆推拉下进出过道内。

进一步的，为提升清堵效果，所述轴杆端部设有圆锥形清堵头，清堵头可贴着过道管壁进行强效清堵。

进一步的，所述一字型过道长度为1-1.5m。优选为1.1m。

进一步的，所述热端反应器与冷端反应器双法兰中间的器壁上也包覆有隔热保温层。

进一步的，所述大盖一与大盖二为平顶保温密封盖, 保温层一、保温层二对应的设置在大盖一与大盖二上表面。

本发明的优点在于：极大地简化了大盖（由于过道口不在大盖上了），大盖的保温措施可以很方便的加强，散热可以大幅度降低，过道长度大大缩短，使得过道散热面积变小，镁和氯化镁蒸汽通过时间短，温降低，过道加热功率可以大幅度下降甚至可能无需加热只要保好温即可。

附图说明

图1为现有技术中具有的倒U型并联炉的海绵钛还原蒸馏系统的结构示意图;

图2为本发明所述海绵钛还原蒸馏系统的结构示意图;

图3为图2中沿A-A方向的剖视图；

图4为图2中沿B-B方向的剖视图；

图中所示：1-加热炉、2-热端反应器、3-筛板一、4-排氯化镁管一、5-散热系统、6-阀座一、7-保温堵头、8-大盖一、9-保温层一、10-加料管一、11-冷端保护套、12-冷端反应器、13-筛板二、14-排氯化镁管二、15-冷却系统、16-阀座二、17-螺纹套管、18-密封短管、19-螺杆、20-大盖二、21-保温层二、22-加料管二、23-高温阀、24-保温层三、25-保温层四、26-过道、27-轴杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的原理和特征做进一步详细描述，所举实例只用于解释发明，并非用于限定本发明的范围。

如图2至图4所示，一种具有一字型过道的海绵钛还原蒸馏系统，包括加热炉1、安装在加热炉1内的筒形热端反应器2、安装在热端反应器2顶部的大盖一7、并排设在加热炉1侧面的冷端保护套11、安装在冷端保护套11内的筒形冷端反应器12、安装在冷端反应器12顶部的大盖二20、用于带走热端反应器2还原反应所产生富于热量的散热系统（有风冷、水冷、气冷散热）、用于冷端反应器12冷凝镁与氯化镁蒸汽的冷却系统；在热端反应器2内部下方设有筛板一3以及由热端反应器2双法兰中间伸入筛板一3下方的排氯化镁管一4（此处排氯化镁管一4用于排出氯化镁）；在大盖一8上设有保温层一9、加料管一10；在冷端反应器12内部下方设有筛板二13以及由冷端反应器12双法兰中间伸入筛板二13下方的排氯化镁管二14（此处排氯化镁管二14与真空系统连接用来抽真空）；在大盖二20上设有保温层二21、加料管二22；在热端反应器2与冷端反应器12双法兰中间互相对应的器壁上各设有一根一字型管道，两根一字型管道通过法兰互相连接后，形成用于将镁和氯化镁蒸汽从热端反应器2输送到冷端反应器12的一字型过道26，在过道26外壁包覆有保温层三24；在热端反应器2双法兰中间对应于过道26的位置设有阀座一6，阀座一6通过保温堵头7堵住；在冷端反应器12双法兰中间对应于过道26的位置设有阀座二16，阀座二16内安装有高温阀；所述高温阀包括螺纹套管17、螺杆19、密封阀板23、轴杆27、保温层四25；所述螺纹套管17穿过阀座二16伸入冷端反应器12内并通过螺纹套管17外壁上的法兰紧固在阀座二16上，螺纹套管17尾端还通过法兰连接有密封短管18，以维系冷端反应器12内部压力的稳定；所述螺杆19头端伸入冷端反应器12内，尾端螺纹连接在螺纹套管17内，在尾端设有外四方或外六方接头，螺杆19可在伸入螺纹套管17与外四方或外六方接头套接的长套筒拧动下螺旋移动；所述密封阀板23固定在螺杆19头端并可在螺杆19推动下将一字型过道26封堵；所述轴杆27固定在密封阀板23上作为过道26的疏通器，轴杆27长度大于或等于过道26长度并可在螺杆19推拉下进出过道26内；所述保温层四25固定在轴杆27外壁上用于隔绝热端反应器2与冷端反应器12之间的热交换并可在螺杆19推拉下进出过道26内。

进一步的，为提升清堵效果，所述轴杆27端部设有圆锥形清堵头，清堵头可贴着过道26管壁进行强效清堵。

进一步的，所述一字型过道26长度为1-1.5m。优选为1.1m。大大的缩短了过道26长度。

进一步的，所述热端反应器2与冷端反应器12双法兰中间的器壁上也包覆有隔热保温层，可有效防止热量散失。

进一步的，所述大盖一8与大盖二20为平顶保温密封盖, 保温层一9、保温层二21对应的设置在大盖一8与大盖二20上表面，保温层一9、保温层二21厚度可按需调节。

本发明改倒Ｕ型过道为一字型过道26，过道26长度由3800-4000mm缩短为1100—1200mm，使过道26散热面积大大减小，缩短了镁和氯化镁蒸汽通过过道26时间，温降低，过道26加热功率可以大幅度下降甚至可能无需加热只要保好温就行；在还原过程中设在过道中的保温层四25以及通过螺杆19紧密封合在过道口处的密封阀板23联合作用下将冷端反应器12与热端反应器2实现有效的温度隔绝，避免升温过程中镁与氯化镁蒸汽在过道26中凝结造成堵塞。

在还原蒸馏反应结束后，可通过伸入螺纹套管17与外四方或外六方接头套接的长套筒来拧动螺杆19来回螺旋移动，进而带动轴杆27的来回移动，清除过道26堵塞物；清理结束后，松开螺纹套管17与阀座16的紧固连接，拉动螺纹套管17将整个高温阀取出。然后吊起大盖一8与大盖二20，去掉过道外壁的保温层三24，松开过道26上两根一字型管道间的暗法兰，把热端反应器2一字型管道口用堵头堵住；将原热端反应器2吊起冷却，待冷却并取出钛坨后去掉阀座一6处的保温堵头7，再用作另一轮还原蒸馏反应的冷端反应器；原冷端反应器12吊起放入中加热炉1，用保温堵头7堵住阀座二16后用作新一轮还原蒸馏反应的冷端反应器。

本发明所述海绵钛还原蒸馏系统中，反应器上的大盖没有内加热器和内保温层，大盖上的开孔只有加料管、测温测压管，使用寿命大幅度延长，如采用耐高温漆防腐等措施，大盖寿命预计在100炉次以上，参照国内海绵钛厂大盖15炉次，8吨/炉，生产10000吨海绵钛可以节省大盖71个，每个大盖价格按3.5万元计算，节省大盖249万元，新制作大盖13个（新大盖制作费用大约1.5万元/个），较老大盖节省26万元，每年节省大盖费用275万元。

取消现有技术中4米长用于过道保温升温的过道加热器，改为以保温为主的1米多长的短过道，原过道加热器按0.8万元/台，现过道按0.2万元（减少0.6万元/台），加热器寿命按20炉次计算，每年可节省过道加热器费用38万元。

原过道加热器功率按60kw，内加热器按15kw，现过道加热器按10kw，蒸馏时间按135小时计算，每年仅过道加热器省电就达1100万kwh，每1kwh按0.5元，节省电费550万元。

以上所述，按目前主流8吨炉，年产10000吨海绵钛，本发明所述海绵钛还原蒸馏系统年减少成本可达863万元。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有一字型过道的海绵钛还原蒸馏系统，包括加热炉、安装在加热炉内的筒形热端反应器、安装在热端反应器顶部的大盖一、并排设在加热炉侧面的冷端保护套、安装在冷端保护套内的筒形冷端反应器、安装在冷端反应器顶部的大盖二、用于热端反应器的散热系统、用于冷端反应器的冷却系统；在热端反应器内部下方设有筛板一以及由热端反应器双法兰中间伸入筛板一下方的排氯化镁管一；在大盖一上设有保温层一、加料管一；在冷端反应器内部下方设有筛板二以及由冷端反应器双法兰中间伸入筛板二下方的排氯化镁管二；在大盖二上设有保温层二、加料管二；其特征在于：在热端反应器与冷端反应器双法兰中间互相对应的器壁上各设有一根一字型短管，两根一字型短管通过法兰互相连接后，形成用于将镁和氯化镁蒸汽从热端反应器输送到冷端反应器的一字型过道，在过道外壁包覆有保温层三；在热端反应器双法兰中间对应于过道的位置设有阀座一，阀座一通过保温堵头堵住；在冷端反应器双法兰中间对应于过道的位置设有阀座二，阀座二内安装有高温阀；所述高温阀包括螺纹套管、螺杆、密封阀板、轴杆、保温层四；所述螺纹套管穿过阀座二伸入冷端反应器内并通过其外壁上的法兰紧固在阀座二上，螺纹套管尾端还通过法兰连接有密封短管；所述螺杆头端伸入冷端反应器内，尾端螺纹连接在螺纹套管内，在尾端设有外四方或外六方接头，螺杆可在伸入螺纹套管与外四方或外六方接头套接的长套筒拧动下螺旋移动；所述密封阀板固定在螺杆头端并可在螺杆推动下将一字型过道封堵；所述轴杆固定在密封阀板上作为过道的疏通器，轴杆长度大于或等于过道并可在螺杆推拉下进出过道内；所述保温层四固定在轴杆外壁上用于隔绝热端反应器与冷端反应器之间的热交换并可在螺杆推拉下进出过道内。

2.根据权利要求1所述的海绵钛还原蒸馏系统，其特征在于：所述轴杆端部设有圆锥形清堵头。

3.根据权利要求1所述的海绵钛还原蒸馏系统，其特征在于：所述一字型过道长度为1.1-1.5m。

4.根据权利要求3所述的海绵钛还原蒸馏系统，其特征在于：所述一字型过道长度为1.1m。

5.根据权利要求1所述的海绵钛还原蒸馏系统，其特征在于：所述热端反应器与冷端反应器双法兰中间的器壁上也包覆有隔热保温层。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的海绵钛还原蒸馏系统，其特征在于：所述大盖一与大盖二为平顶保温密封盖, 保温层一、保温层二对应的设置在大盖一与大盖二上表面。