CN114317966A - 海绵钛生产的还原蒸馏装置与镁电解槽装置的布置方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种海绵钛生产的还原蒸馏装置与镁电解槽装置的布置方法，为解决电解质液位波动问题，是将还原蒸馏装置和镁电解槽装置布置在同一厂房内，两行并列布置的镁电解槽之间设置汇流母排及氯气总管，配氯化镁液缓冲槽和液镁缓冲槽的两行还原蒸馏装置分别布置在两行镁电解槽装置外侧，还原蒸馏装置产的氯化镁液用管道输送到临近氯化镁液缓冲槽，氯化镁液缓冲槽中的氯化镁液用管道输送到临近镁电解槽。还原蒸馏装置产的氯化镁液通过反应器充氩直接排入氯化镁液缓冲槽，氯化镁液缓冲槽中的氯化镁液通过向缓冲槽充氩或泵送直接送入镁电解槽。具有设备投资小，物流效能高，显著降低能耗，提高生产率，生产安全可靠，显著降低转运劳动强度的优点。

Description

海绵钛生产的还原蒸馏装置与镁电解槽装置的布置方法

技术领域

本发明涉及一种海绵钛生产装置，特别是涉及一种海绵钛生产的还原蒸馏装置与镁电解槽装置的布置方法。

背景技术

在采用Kroll法全流程生产海绵钛过程，在还原蒸馏工序，用熔融金属镁与四氯化钛在反应器进行900℃左右的高温还原反应制备海绵钛，同时副产熔融氯化镁。副产品熔融氯化镁送往镁电解工序进行电解，生产的熔融金属镁返回还原蒸馏工序作还原剂循环使用，氯气返回氯化工序作生产四氯化钛的原料循环使用。在还原蒸馏工序中，一般采用向反应器内一次性加镁、连续加四氯化钛、定期间歇排出副产品熔融氯化镁的生产方式，每生产1吨海绵钛，需要约1吨金属镁，副产约4吨氯化镁；在镁电解工序中，采用间歇加入熔融氯化镁、间歇抽出熔融金属镁、连续排出氯气的生产方式，按每生产1吨熔融金属镁，需要约4吨熔融氯化镁，副产约3吨氯气。 因此，每生产1吨海绵钛，高温熔体在还原蒸馏工序与镁电解工序之间有多达5吨的运输量，其中熔融氯化镁的运输量为熔融液镁运输量4倍。

现有海绵钛全流程生产工序布置中，通常将还原蒸馏装置和镁电解装置分别布置两个不同独立厂房内，部分为还原蒸馏工序和镁电解工序。还原蒸馏工序和镁电解工序之间熔融金属镁和氯化镁转运，一般采用液镁保温抬包和氯化镁保温抬包，用汽车或电动平板车进行倒运。上述布置存在以下主要问题：一是，运输距离长，造成热量损失大，运输车辆的油耗或电耗大；二是，镁保温抬包和氯化镁保温抬包在两个工序都存在空包和重包的装卸作业频次多，工人劳动强度大，安全风险大；三是，天车和运输车辆配置较多，设备投资较大。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种设备投资小，物流效能高的海绵钛生产的还原蒸馏装置与镁电解槽装置的布置方法。

为实现上述目的，本发明海绵钛生产的还原蒸馏装置与镁电解槽装置的布置方法，其特别之处在于将还原蒸馏装置和镁电解槽装置布置在同一厂房内，两行并列布置的镁电解槽之间设置汇流母排及氯气总管，配氯化镁液缓冲槽和液镁缓冲槽的两行还原蒸馏装置分别布置在两行镁电解槽装置外侧，还原蒸馏装置生产的氯化镁液用管道输送到临近氯化镁液缓冲槽中，氯化镁液缓冲槽中的氯化镁液用管道输送到临近镁电解槽中。具有设备投资小，物流效能高的优点。

作为优化，每座镁电解槽向外间隔对应布置至少两套并列还原蒸馏装置，每座镁电解槽与至少两套并列还原蒸馏装置之间的间隔空间至少布置两台氯化镁液缓冲槽和至少一台液镁缓冲槽。

作为优化，两台相邻氯化镁液缓冲槽和至少一台液镁缓冲槽布置成一行，并且与两套并列还原蒸馏装置平行布置。

作为优化，每套还原蒸馏装置的还原蒸馏电炉与还原蒸馏装置的冷凝器由内向外布置，镁电解槽的电解室部分和集镁室分别朝向汇流母排及氯气总管和还原蒸馏装置布置。

作为优化，所述厂房由在两行镁电解槽之间邻接的两行并列车间房组成，每行车间房分别配置上下层天车。

作为优化，上层天车的吨位大于下层天车的吨位，上层天车用于吊运还原蒸馏装置的反应器，下层天车用于吊运液镁真空抬包从镁电解槽中间歇抽取液镁、向液镁缓冲槽和反应器内加液镁、从液镁缓冲槽抽取液镁操作以及生产过程中检修吊运。

作为优化，所述厂房分别在两并列车间房屋顶起脊，厂房周边和两并列车间房之间设置屋顶支柱。

作为优化，还原蒸馏装置生产的氯化镁液通过反应器充氩直接排入氯化镁液缓冲槽，氯化镁液缓冲槽中的氯化镁液通过向缓冲槽充氩或泵送方式直接送入镁电解槽中。

作为优化，生产组织过程中，一座镁电解槽装置、两台氯化镁液缓冲槽、一台液镁缓冲槽和两套还原蒸馏装置作为一个小生产单元组织生产，液镁和氯化镁液在本生产单元内部进行循环、平衡组织生产；相邻小生产单元之间设备根据需要互用。

作为优化，氯化镁液的转运：两套还原蒸馏装置交替组织生产，其中一套处于还原阶段，另外一套处于蒸馏阶段；两台氯化镁液缓冲槽交替使用，一台用于接收处于还原阶段的还原蒸馏装置产生的氯化镁液间歇排入其中一套氯化镁液缓冲槽中，另外一台用于向镁电解槽补加氯化镁液；还原蒸馏装置至氯化镁液缓冲槽之间和氯化镁液缓冲槽至镁电解槽之间的氯化镁液输送，通过向还原蒸馏装置的反应器、氯化镁液缓冲槽充氩气的压力输送方式来实现，或通过高温泵送方式来实现。

液镁的转运：用小吨位下层天车吊起液镁真空抬包，从镁电解槽间歇真空抽取液镁，直接由小吨位下层天车运送至还原蒸馏装置的反应器旁，将其压入反应器内，或者直接由小吨位下层天车运送至液镁缓冲槽旁，将其压入液镁缓冲槽进行缓冲待用。另外，液镁缓冲槽中的液镁同样可以通过液镁真空抬包及小吨位下层天车操作，从液镁缓冲槽抽取液镁加入到反应器内。

也可以是：将还原蒸馏装置和镁电解槽装置布置在同一个厂房内，其中：镁电解槽按纵向分两列布置厂房的中央，在两列镁电解槽之间布置汇流母排和氯气总管。还原蒸馏装置呈纵向分两列分别布置在两列镁电解槽装置外侧，每套还原蒸馏装置的还原蒸馏电炉和冷凝器呈横向布置。每一台镁电解槽装置对应配置两套还原蒸馏装置。在每一台镁电解槽装置与两套还原蒸馏装置之间配置两台氯化镁液缓冲槽，每两套还原蒸馏装置生产的氯化镁液用管道输送到对应的两套氯化镁液缓冲槽中，两套氯化镁液缓冲槽中的氯化镁液用管道输送到对应的一台镁电解槽中。在同一厂房内布置两列天车，每列天车布置上下两层天车。

本发明的优点及效果：与现有技术相比较，本发明的布置方式具有以下优点及效果：1、利用本发明将还原蒸馏装置和镁电解槽装置布置同一厂房内，大大缩短了高温熔融氯化镁和液镁在还原蒸馏装置与镁电解槽装置之间的转运距离和转运时间，降低了能耗损失，提高了生产效率。2、利用本发明在每一台镁电解槽装置与两套还原蒸馏装置之间配置两台氯化镁液缓冲槽，有利于还原蒸馏工序与每电解工序之间的物料平衡和生产组织。同时，还原蒸馏装置与氯化镁液缓冲槽近距离布置，还原蒸馏装置与氯化镁液缓冲槽之间可以用管道连结，还原蒸馏装置生产的氯化镁液可以通过反应器充氩直接排入氯化镁液缓冲槽；氯化镁液缓冲槽与镁电解槽近距离布置，氯化镁液缓冲槽与镁电解槽之间也可以用管道连结，氯化镁液缓冲槽中的氯化镁液也可以通过向缓冲槽充氩或泵送方式直接送入镁电解槽中。这种方式可以完全取消熔融氯化镁的抬包装卸、天车吊装、车辆运输等操作，而且为采用自动控制系统创造了条件。可以大大提高劳动生产率，降低安全风险。3、利用本发明采用在同一厂房内布置两列、上下两层天车的配置方式，其中：上层采用大吨位天车，主要用于反应器吊装；下层采用小吨位天车，主要用于用熔融金属镁真空抬包从镁电解槽中间歇抽取液镁、向液镁缓冲槽和反应器内加液镁、从液镁缓冲槽抽取液镁等操作以及生产过程中检修工作。这样，提高了天车的利用率，减少了天车数量，降低了天车建设投资；同时取消了液镁转运车辆及其装卸操作，降低了转运车辆投资和工人劳动强度。

采用上述技术方案后，本发明海绵钛生产的还原蒸馏装置与镁电解槽装置的布置方法具有设备投资小，物流效能高，显著降低能耗，提高生产率，生产安全可靠，显著降低转运劳动强度的优点。

附图说明

图1是本发明海绵钛生产的还原蒸馏装置与镁电解槽装置的布置方法的平面布置示意图，图2是图1的C-C向视图。图中：1厂房，A车间房、B车间房、10镁电解槽、11汇流母排、12氯气总管、20还原蒸馏装置、21还原蒸馏电炉、22冷凝器、23上游氯化镁液输送管道（还原反应器至氯化镁液缓冲槽）、30氯化镁液缓冲槽、31下游氯化镁液输送管道（氯化镁液缓冲槽至镁电解槽）、40液镁缓冲槽、51下层天车、52上层天车。

具体实施方式

如图所示，本发明海绵钛生产的还原蒸馏装置与镁电解槽装置的布置方法是将还原蒸馏装置20和镁电解槽装置布置在同一横长厂房1内，横向两行并列布置的镁电解槽10之间设置汇流母排11及氯气总管12，配氯化镁液缓冲槽30和液镁缓冲槽40的横向两行还原蒸馏装置20分别布置在横向两行镁电解槽10装置外侧，还原蒸馏装置20生产的氯化镁液用管道输送到临近氯化镁液缓冲槽30中，氯化镁液缓冲槽30中的氯化镁液用管道输送到临近镁电解槽10中。具有设备投资小，物流效能高的优点。

每座镁电解槽10向外纵向间隔对应布置两套并列还原蒸馏装置20，每座镁电解槽10与两套并列还原蒸馏装置20之间的间隔空间布置两台氯化镁液缓冲槽30和一台液镁缓冲槽40。两台相邻氯化镁液缓冲槽30和一台液镁缓冲槽40布置成一行，并且与两套并列还原蒸馏装置20平行布置。

每套还原蒸馏装置20的还原蒸馏电炉21与还原蒸馏装置的冷凝器22由内向纵向外布置，纵向镁电解槽10的电解室部分和集镁室分别朝向汇流母排及氯气总管和还原蒸馏装置布置。

所述厂房由在横向两行镁电解槽10之间邻接的横向两行并列车间房A、B组成，每行车间房分别配置上下层天车52、51。上层天车52的吨位大于下层天车51的吨位，上层天车52用于吊运还原蒸馏装置20的反应器，下层天车51用于吊运液镁真空抬包从镁电解槽10中间歇抽取液镁、向液镁缓冲槽40和反应器内加液镁、从液镁缓冲槽40抽取液镁操作以及生产过程中检修吊运。

所述横长厂房1分别在两并列车间房A、B屋顶起脊，横长厂房1周边和两并列车间房A、B之间设置屋顶支柱8。

还原蒸馏装置20生产的氯化镁液通过反应器充氩直接排入氯化镁液缓冲槽30，氯化镁液缓冲槽30中的氯化镁液通过向缓冲槽充氩或泵送方式直接送入镁电解槽10中。

生产组织过程中，一座镁电解槽装置、两台氯化镁液缓冲槽、一台液镁缓冲槽和两套还原蒸馏装置作为一个小生产单元组织生产，液镁和氯化镁液在本生产单元内部进行循环、平衡组织生产；相邻小生产单元之间设备根据需要互用。

氯化镁液的转运：两套还原蒸馏装置交替组织生产，其中一套处于还原阶段，另外一套处于蒸馏阶段；两台氯化镁液缓冲槽交替使用，一台用于接收处于还原阶段的还原蒸馏装置产生的氯化镁液间歇排入其中一套氯化镁液缓冲槽中，另外一台用于向镁电解槽补加氯化镁液；还原蒸馏装置至氯化镁液缓冲槽之间和氯化镁液缓冲槽至镁电解槽之间的氯化镁液输送，通过向还原蒸馏装置的反应器、氯化镁液缓冲槽充氩气的压力输送方式来实现，或通过高温泵送方式来实现。

液镁的转运：用小吨位下层天车吊起液镁真空抬包，从镁电解槽间歇真空抽取液镁，直接由小吨位下层天车运送至还原蒸馏装置的反应器旁，将其压入反应器内，或者直接由小吨位下层天车运送至液镁缓冲槽旁，将其压入液镁缓冲槽进行缓冲待用。另外，液镁缓冲槽中的液镁同样可以通过液镁真空抬包及小吨位下层天车操作，从液镁缓冲槽抽取液镁加入到反应器内。

结合附图作更进一步说明：如图1和图2，将同一厂房内分为A、B两列，分别每列配置小吨位下层天车51和大吨位上层天车52。在厂房中央布置两列多个镁电解槽10，两列镁电解槽之间布置汇流母排11和氯气总管12。紧邻每台镁电解槽10外侧布置两台氯化镁液缓冲槽30和一台液镁缓冲槽40，两台氯化镁液缓冲槽30和一台液镁缓冲槽40呈纵向布置。紧邻每两台氯化镁液缓冲槽30及一台液镁缓冲槽40外侧布置两套还原蒸馏装置20，每套还原蒸馏装置20的主要设备还原蒸馏电炉21和冷凝器22呈横向布置。还原蒸馏电炉21中反应器氯化镁液管（未图示）与氯化镁液缓冲槽30之间由上游氯化镁液输送管道23连结，氯化镁液缓冲槽30与镁电解槽10之间由下游氯化镁液输送管道31连结。

在生产组织过程中，原则上可以按一台镁电解槽10、两台氯化镁缓冲槽、一台液镁缓冲槽和两套还原蒸馏装置作为一个小生产单元组织生产，液镁和氯化镁液在本生产单元内部进行循环、平衡组织生产。当然，每个小生产单元之间设备也可以互用。以下详细说明本发明在生产过程中氯化镁液和液镁的循环转运方式。

氯化镁液的转运：两套还原蒸馏装置20交替组织生产，其中一套处于还原阶段，另外一套处于蒸馏阶段。两台氯化镁液缓冲槽30也是交替使用，一台用于接收处于还原阶段的还原蒸馏装置20产生的氯化镁液间歇排入其中一套氯化镁缓冲槽中，另外一台用于向镁电解槽10补加氯化镁。还原蒸馏装置20至氯化镁液缓冲槽30之间和氯化镁液缓冲槽30至镁电解槽10之间的氯化镁液输送，可以简单的通过向反应器、氯化镁液缓冲槽30充氩气的压力输送方式来实现，也可以通过高温泵送方式来实现。

金属镁的转运：用小吨位下层天车51吊起液镁真空抬包（未图示），从镁电解槽10间歇真空抽取液镁，直接由下层天车51运送至还原蒸馏装置的反应器旁，将其压入反应器内，或者直接由下层天车51运送至液镁缓冲槽40旁，将其压入液镁缓冲槽40进行缓冲待用。另外，液镁缓冲槽40中的液镁同样可以通过液镁真空抬包及下层天车51操作，从液镁缓冲槽40抽取液镁加入到反应器内。

总之，本发明海绵钛生产的还原蒸馏装置与镁电解槽装置的布置方法具有设备投资小，物流效能高，显著降低能耗，提高生产率，生产安全可靠，显著降低转运劳动强度的优点。

Claims (10)

1.一种海绵钛生产的还原蒸馏装置与镁电解槽装置的布置方法，其特征在于将还原蒸馏装置和镁电解槽装置布置在同一厂房内，两行并列布置的镁电解槽之间设置汇流母排及氯气总管，配氯化镁液缓冲槽和液镁缓冲槽的两行还原蒸馏装置分别布置在两行镁电解槽装置外侧，还原蒸馏装置生产的氯化镁液用管道输送到临近氯化镁液缓冲槽中，氯化镁液缓冲槽中的氯化镁液用管道输送到临近镁电解槽中。

2.根据权利要求1所述海绵钛生产的还原蒸馏装置与镁电解槽装置的布置方法，其特征在于每座镁电解槽向外间隔对应布置至少两套并列还原蒸馏装置，每座镁电解槽与至少两套并列还原蒸馏装置之间的间隔空间至少布置两台氯化镁液缓冲槽和至少一台液镁缓冲槽。

3.根据权利要求2所述海绵钛生产的还原蒸馏装置与镁电解槽装置的布置方法，其特征在于两台相邻氯化镁液缓冲槽和至少一台液镁缓冲槽布置成一行，并且与两套并列还原蒸馏装置平行布置。

4.根据权利要求1所述海绵钛生产的还原蒸馏装置与镁电解槽装置的布置方法，其特征在于每套还原蒸馏装置的还原蒸馏电炉与还原蒸馏装置的冷凝器由内向外布置，镁电解槽的电解室部分和集镁室分别朝向汇流母排及氯气总管和还原蒸馏装置布置。

5.根据权利要求1所述海绵钛生产的还原蒸馏装置与镁电解槽装置的布置方法，其特征在于所述厂房由在两行镁电解槽之间邻接的两行并列车间房组成，每行车间房分别配置上下层天车。

6.根据权利要求5所述海绵钛生产的还原蒸馏装置与镁电解槽装置的布置方法，其特征在于上层天车的吨位大于下层天车的吨位，上层天车用于吊运还原蒸馏装置的反应器，下层天车用于吊运液镁真空抬包从镁电解槽中间歇抽取液镁、向液镁缓冲槽和反应器内加液镁、从液镁缓冲槽抽取液镁操作以及生产过程中检修吊运。

7.根据权利要求1所述海绵钛生产的还原蒸馏装置与镁电解槽装置的布置方法，其特征在于所述厂房分别在两并列车间房屋顶起脊，厂房周边和两并列车间房之间设置屋顶支柱。

8.根据权利要求1所述海绵钛生产的还原蒸馏装置与镁电解槽装置的布置方法，其特征在于还原蒸馏装置生产的氯化镁液通过反应器充氩直接排入氯化镁液缓冲槽，氯化镁液缓冲槽中的氯化镁液通过向缓冲槽充氩或泵送方式直接送入镁电解槽中。

9.根据权利要求1所述海绵钛生产的还原蒸馏装置与镁电解槽装置的布置方法，其特征在于生产组织过程中，一座镁电解槽装置、两台氯化镁液缓冲槽、一台液镁缓冲槽和两套还原蒸馏装置作为一个小生产单元组织生产，液镁和氯化镁液在本生产单元内部进行循环、平衡组织生产；相邻小生产单元之间设备根据需要互用。

10.根据权利要求9所述海绵钛生产的还原蒸馏装置与镁电解槽装置的布置方法，其特征在于氯化镁液的转运：两套还原蒸馏装置交替组织生产，其中一套处于还原阶段，另外一套处于蒸馏阶段；两台氯化镁液缓冲槽交替使用，一台用于接收处于还原阶段的还原蒸馏装置产生的氯化镁液间歇排入其中一套氯化镁液缓冲槽中，另外一台用于向镁电解槽补加氯化镁液；还原蒸馏装置至氯化镁液缓冲槽之间和氯化镁液缓冲槽至镁电解槽之间的氯化镁液输送，通过向还原蒸馏装置的反应器、氯化镁液缓冲槽充氩气的压力输送方式来实现，或通过高温泵送方式来实现；

液镁的转运：用小吨位下层天车吊起液镁真空抬包，从镁电解槽间歇真空抽取液镁，直接由小吨位下层天车运送至还原蒸馏装置的反应器旁，将其压入反应器内，或者直接由小吨位下层天车运送至液镁缓冲槽旁，将其压入液镁缓冲槽进行缓冲待用；另外，液镁缓冲槽中的液镁同样可以通过液镁真空抬包及小吨位下层天车操作，从液镁缓冲槽抽取液镁加入到反应器内。

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