CN203569169U

CN203569169U - 一种海绵钛冷凝罐内蒸馏物的冷却装置

Info

Publication number: CN203569169U
Application number: CN201320684722.4U
Authority: CN
Inventors: 杨健; 张新树; 刘彬; 黄子良; 姜方新
Original assignee: Titanium Industry Co Ltd of Pangang Group
Current assignee: Titanium Industry Co Ltd of Pangang Group
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2014-04-30
Anticipated expiration: 2023-10-31

Abstract

本实用新型提供了一种海绵钛冷凝罐内蒸馏物的冷却装置。所述冷却装置包括固定筒体、第一隔板和第二隔板，其中，固定筒体套装于冷凝罐外并与冷凝罐的外壁之间形成水冷腔；第一隔板和第二隔板设置在水冷腔内并均与固定筒体的内壁和冷凝罐的外壁密封连接，水冷腔从下至上依次被第一隔板和第二隔板分隔为第一水冷腔、第二水冷腔和第三水冷腔；第三水冷腔的上部设置第一进水口且下部设置第一出水口，第一进水口与第一环形喷淋管相连；第二水冷腔的上部设置第二进水口且下部设置第二出水口，第二进水口与第二出水口之间设置有环形螺旋导流槽；第一水冷腔的上部设置第三进水口且下部设置第三出水口，第三进水口与第二环形喷淋管相连。

Description

一种海绵钛冷凝罐内蒸馏物的冷却装置

技术领域

本实用新型涉及海绵钛真空蒸馏生产技术领域，更具体地讲，涉及一种用于冷却海绵钛冷凝罐内蒸馏物的装置。

背景技术

镁热还原法生产海绵钛的过程是将镁与四氯化钛加入还原罐中进行还原反应，在还原过程中会产生副产物氯化镁（MgCl₂），为提高海绵钛等级，需要蒸馏海绵钛内氯化物及镁，镁和氯化镁蒸汽通过冷凝罐和还原罐之间的中间通道（即蒸馏通道）进入冷凝罐，为了缩短蒸馏时间、降低蒸馏能耗，生产中采用真空蒸馏的方法。在现有技术中，通常采用水冷夹套（或称冷却夹套、夹套）来冷却海绵钛冷凝罐内的蒸馏物，在实践生产中发现，中间通道堵塞率高，并且夹套工作温度较高，夹套氧化严重，此外，排渣口易堵塞，清理和维护麻烦。

实用新型内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。

本实用新型的目的之一在于提供一种能够防止中间通道堵塞的冷却装置。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种海绵钛冷凝罐内蒸馏物的冷却装置。所述冷却装置包括固定筒体、第一隔板、第二隔板、第一环形喷淋管和第二环形喷淋管，其中，固定筒体套装于冷凝罐外并与冷凝罐的外壁之间形成水冷腔，并且固定筒体的筒顶高于冷凝罐的罐顶，固定筒体的筒底与冷凝罐的罐底基座连接；第一隔板和第二隔板设置在所述水冷腔内并均与固定筒体的内壁和冷凝罐的外壁密封连接，第二隔板的高度高于第一隔板的高度，所述水冷腔从下至上被第一隔板和第二隔板分隔为第一水冷腔、第二水冷腔和第三水冷腔，并且所述第二水冷腔的高度占整个冷凝罐高度的1/2以上；所述第三水冷腔的上部设置第一进水口且下部设置第一出水口，第一进水口与第一环形喷淋管相连，所述第一环形喷淋管设置在第三水冷腔内并位于冷凝罐罐顶的上方；所述第二水冷腔的上部设置第二进水口且下部设置第二出水口，第二进水口与第二出水口之间设置有围绕冷凝罐呈螺旋分布的导流槽；所述第一水冷腔的上部设置第三进水口且下部设置第三出水口，第三进水口与第二环形喷淋管相连，第二环形喷淋管设置在第一水冷腔内并围绕冷凝罐罐体设置。

根据本实用新型海绵钛冷凝罐内蒸馏物的冷却装置的一个实施例，所述第一出水口与第三进水口之间通过引流管连通。

根据本实用新型海绵钛冷凝罐内蒸馏物的冷却装置的一个实施例，所述第二隔板位于冷凝罐的3/4～4/5高度上，所述第一隔板位于冷凝罐的1/5～1/4高度上。

根据本实用新型海绵钛冷凝罐内蒸馏物的冷却装置的一个实施例，所述固定筒体的下端通过法兰和密封环与冷凝罐底部的基座连接，并且密封环在所述法兰与所述基座的相向周面之间，密封环与冷凝罐外壁之间形成沉积腔。

根据本实用新型海绵钛冷凝罐内蒸馏物的冷却装置的一个实施例，所述冷却装置还包括设置在固定筒体的筒顶上的端盖，所述端盖上设置有真空管安装口和用于调整冷凝罐位置的调节口。

根据本实用新型海绵钛冷凝罐内蒸馏物的冷却装置的一个实施例，所述冷却装置还包括从所述固定筒体的筒顶插入所述水冷腔内的活动筒体和设置在所述活动筒体的筒顶上的端盖，活动筒体和端盖随着冷凝罐罐体的高度变化而上下移动，并且活动筒体的下端始终高于所述第一出水口的上端并低于固定筒体的筒顶，端盖上设置有真空管安装口和用于调整冷凝罐位置的调节口。

根据本实用新型海绵钛冷凝罐内蒸馏物的冷却装置的一个实施例，所述第一进水口设置在端盖上。

根据本实用新型海绵钛冷凝罐内蒸馏物的冷却装置的一个实施例，所述第一环形喷淋管和所述第二环形喷淋管上的喷淋孔喷出的水流方向与冷凝罐的高度方向之间的夹角为30～45°。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括：可有效避免中间通道和真空通道堵塞，有利于提高海绵钛的质量；同时渣质可直接清理，防止堵塞，清理维护方便。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本实用新型的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1是海绵钛冷凝罐内出现冷凝物堵塞中间通道的第一种情况的示意图；

图2是海绵钛冷凝罐内出现冷凝物堵塞中间通道的第二种情况或第三种情况的示意图；

图3是采用本实用新型示例性实施例的海绵钛冷凝罐内蒸馏物的冷却装置之后冷凝物的分布示意图；

图4是本实用新型示例性实施例的海绵钛冷凝罐内蒸馏物的冷却装置安装在冷凝罐上的示意图。

附图标记说明：1、冷凝罐，1-1、冷凝罐的罐体，1-2、冷凝罐的活底，1-3、冷凝罐的基座，2、还原罐，2-1、还原罐的罐体，2-2、还原罐的活底，2-3、冷凝罐的基座，2-4、还原罐的罐盖，3、隔热板，4、真空管，5、冷却装置，5-1、固定筒体，5-2、第一隔板，5-3、第二隔板，5-4、引流管，5-5、第一进水口，5-6、第二进水口，5-7、第三进水口，5-8、第一出水口，5-9、第二出水口，5-10、第三出水口，5-11、导流槽，5-12、第一环形喷淋管，5-13、第二环形喷淋管，5-14、活动筒体，5-15、法兰，5-16、密封环，5-17、端盖，5-18、水冷腔，5-19、沉积腔。

具体实施方式

在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述根据本实用新型的海绵钛冷凝罐内蒸馏物的冷却装置。

图1是海绵钛冷凝罐内出现冷凝物堵塞中间通道的第一种情况的示意图；图2是海绵钛冷凝罐内出现冷凝物堵塞中间通道的第二种情况或第三种情况的示意图。图3是采用本实用新型示例性实施例的海绵钛冷凝罐内蒸馏物的冷却装置之后冷凝物的分布示意图；图4是本实用新型示例性实施例的海绵钛冷凝罐内蒸馏物的冷却装置安装在冷凝罐上的示意图。

如图1至图4所示，海绵钛生产系统包括冷凝罐1、还原罐2和抽真空系统，通常，冷凝罐1和还原罐2的结构相似，在实际生产中一个反应器可以交替作为冷凝罐和还原罐使用，均包括罐体1-1和2-1、活底1-2和2-2以及基座1-3和2-3，还原罐2还包括设置在还原罐罐顶的罐盖2-4，所述罐盖的中心设置有蒸汽出口，冷凝罐1倒扣在还原罐2罐顶上，并且在冷凝罐1的底部通常设置有隔热板3，隔热板3上留有与所述蒸汽出口对应的开口以便于蒸汽通过，抽真空系统的真空管4与冷凝罐1的罐顶连接，冷凝罐外设置有冷凝装置5（例如现有技术中的水冷套管）以对冷凝罐内的蒸汽进行冷凝，对于海绵钛生产系统中各装置的其它具体结构在此不再赘述。在还原罐内发生镁热还原反应过程中，所述蒸汽出口被关闭（例如在蒸汽出口设置铝塞），而在真空蒸馏过程中，所述蒸汽出口被打开，还原罐内的镁和氯化镁蒸汽在抽真空系统提供的动力作用下进入冷凝罐内冷凝，其中，蒸汽从还原罐的蒸汽出口排出并上升至冷凝罐罐顶的通道称为蒸馏中间通道（或称为蒸馏通道、中间通道）。

发明人经过大量生产实践的分析和总结，中间通道堵塞问题的产生主要是由于冷凝罐各部分的冷却方式不合理造成的蒸馏物分布不合理，主要有以下三种情况：

第一种情况：如图1所示，在铝塞熔化初期，由于冷凝罐1内的真空度不够，氯化物和镁的蒸汽流量小、流速慢，而现有的冷却水夹套下部喷淋水的温度低，致使部分蒸馏物冷凝在隔热板3处，堵塞隔热板上的开口，造成蒸馏中间通道堵塞。

第二种情况：如图2所示，在快速蒸发阶段，大量的镁和氯化镁蒸汽进入冷凝罐1，由于现有技术中冷凝罐1的冷却夹套5上部喷淋水温度低，大量氯化镁和镁冷却在冷凝罐上部，堵塞冷凝罐上的抽真空口，进而造成蒸馏中间通道堵塞。

第三种情况：如图2所示，在快速蒸发阶段，大量的镁和氯化镁蒸汽进入冷凝罐，当现有技术中的冷凝罐上的冷却夹套5的冷却强度不足或者蒸馏流量过大、蒸汽温度过高时，冷却夹套喷淋水不能冷却镁和氯化镁蒸汽使其冷凝成为固体附着在冷凝罐罐内壁上，而是冷凝成为液体回流至冷凝罐下部冷凝成为固体，造成中间通道堵塞。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种海绵钛冷凝罐内蒸馏物的冷却装置。如图4所示，在一个实施例中，本申请的冷却装置5包括固定筒体5-1，第一隔板5-2，第二隔板5-3，引流管5-4，设置在固定筒体上的第一进水口5-5、第二进水口5-6、第三进水口5-7、第一出水口5-8、第二出水口5-9和第三出水口5-10，导流槽5-11，第一环形喷淋管5-12，第二环形喷淋管5-13，活动筒体5-14，法兰5-15，密封环5-16和端盖5-17。

其中，固定筒体5-1套装于冷凝罐1外并与冷凝罐1的外壁之间形成水冷腔5-18，固定筒体的顶端超出冷凝罐的罐顶，固定筒体2-1的下端通过法兰（例如夹套法兰）5-15与冷凝罐底部的基座1-3连接，并且在法兰5-15与基座的相向周面之间设置有密封环5-16，密封环与冷凝罐外壁之间形成沉积腔5-19。

第一隔板5-2和第二隔板5-3设置在水冷腔5-18内并均与固定筒体5-1的内壁和冷凝罐1的外壁密封连接，第二隔板的高度高于第一隔板的高度，水冷腔5-18由下至上被第一隔板和第二隔板分隔为第一水冷腔、第二水冷腔和第三水冷腔，并且所述第二水冷腔的高度占整个冷凝罐高度的1/2以上。优选地，第一隔板5-2位于冷凝罐的1/5～1/4高度上，第二隔板5-3位于冷凝罐的3/4～4/5高度上。在本实施例中，第一隔板5-2位于冷凝罐的1/4高度上，第二隔板5-3位于冷凝罐的3/4高度上。

第一进水口5-5设置在活动筒体的端盖5-17的上。第一出水口5-8位于第二隔板5-3的上方并靠近第二隔板。第二进水口5-6位于第二隔板5-3的下方并靠近第二隔板。第二出水口5-9位于第一隔板5-2的上方并靠近第一隔板，第二进水口5-6的高度高于第二出水口5-9的高度。第三进水口5-7位于第一隔板5-2的下方并靠近第一隔板。第三出水口5-10位于固定筒体的底部。

引流管5-4的两端分别与第一出水口5-8和第三进水口5-7连接，用于将第三水冷腔的冷却水引入第一水冷腔中。

导流槽5-11设置在第二水冷腔中的第二进水口5-6与第二出水口5-9之间并围绕冷凝罐呈螺旋分布，用于均布冷却水并延长冷却水的停留时间，在本实施例中导流槽由螺旋钢板形成。

第一环形喷淋管5-12设置在第三水冷腔中且第一环形喷淋管5-12与第一进水口5-5连接，第一环形喷淋管围绕冷凝罐罐顶设置并位于冷凝罐罐顶的上方，其靠近冷凝罐的一侧设置有多个均匀分布的喷水孔。第二环形喷淋管5-13设置在第一水冷腔中，第二环形喷淋管5-13与第三进水口5-7连接，第二环形喷淋管围绕冷凝罐罐体设置并且其靠近冷凝罐的一侧设置有多个均匀分布的喷水孔。设置第一环形喷淋管和第二环形喷淋管之后能够沿周向将冷却水喷向冷凝罐的壁面上，使得冷凝罐的冷却更加均匀。优选地，所述喷淋孔喷出的水流方向与冷凝罐的高度方向之间的夹角为30～45°。

在本实施例中，将第三水冷腔沿冷凝罐的高度方向由上至下划分为A、B两段，其中，A段的直径大于B段的直径。端盖5-17设置在活动筒体5-14上，活动筒体5-14从固定筒体的筒顶插入第三水冷腔的B段内。活动筒体的直径略小于水冷腔B段的直径，并且活动筒体的下端始终高于所述第一出水口的上端并低于固定筒体的筒顶。端盖上设置有真空管安装口和用于调整冷凝罐位置的调节口，由于本实施例的冷凝罐罐顶上一般设置有三个耳轴，因此，设置了三个用于调整冷凝罐位置的调节口，而真空管安装口设置在端盖的中心，在本实施例中，端盖为一个与活动筒体法兰连接的法兰盘。另外，冷却水在冷却过程中会部分蒸发，因此，需要在顶盖上设置排气孔，以避免水冷腔内压力过大，当然，当所述真空管安装口和调节口足以满足排气孔所起到的排气作用时，也可以不用另外设置排气孔。为避免第三水冷腔的溢流问题，可以将第一进水口的直径与第一出水口的直径设置的一样，或者在第三水冷腔的上部设置溢流口。

此外，本领域技术人员还可以在本实用新型的冷却装置的需要位置（例如各进水口、出水口处）设置控制阀门，以对该装置的工作进行有效地控制，在此不再赘述。

以下将详述本实施例的冷却装置的使用过程。首先将固定筒体套装在冷凝罐外，然后将端盖与活动筒体配装在一起并插入固定筒体的第三水冷腔的B段内，放置好后，冷凝罐罐顶上的耳轴支撑起端盖并限制了活动筒体的向下运动。此时，操作工人站在所述端盖上，即操作工人利用端盖作为操作平台，通过真空管安装口将真空管连接在冷凝罐罐顶上。若此时发现固定筒体内的冷凝罐位置不合适，可以通过旋转端盖和活动筒体，使得端盖上的三个调节口对准冷凝罐罐顶上的耳轴，然后操作工人通过所述调节口调动耳轴从而达到调节冷凝罐位置的目的。

待中间通道开启后，从第一进水口和第二进水口通入冷却水。其中，第一进水口通入的冷却水经第一环形喷淋管直接喷射至冷凝罐的外壁上，冷却水从第一出水口流出后经引流管流入与第三进水口的第二环形喷淋管内，并经第二环形喷淋管上的喷水孔喷向冷凝罐上；第二进水口通入的冷却水进入第二水冷腔并由导流槽均布在冷凝罐外壁上。冷凝过程中可以通过控制第一进水口和第二进水口的进水水量，从而控制第一水冷腔、第二水冷腔和第三水冷腔中冷却水量。氯化物和镁蒸汽进入冷凝罐，并依次经过第一水冷腔、第二水冷腔和第三水冷腔中的冷却水冷却，由于第一水冷腔的冷却水来自于第三水冷腔，因此，其温度不是太低，不会引起铝塞熔化初期蒸馏物集中在冷凝罐下部隔热板处造成中间通道堵塞的问题；而第二水冷腔中的冷却水来源独立于第一水冷腔和第三水冷腔，其温度较低，并且经导流槽均布后冷却水分布更加均匀，因此，蒸馏物通过第二水冷腔所对应的冷却段时几乎被冷凝成固体附着在冷凝罐的内壁上，另外，由于第二水冷腔占整个冷凝罐高度的1/2，因此，蒸馏物主要凝结在第二水冷腔所对应的冷凝罐壁上，从而不会出现真空通道堵塞或者冷凝液回流导致的中间通道堵塞。采用本申请的冷却装置后冷凝罐内的冷凝物分布如图3所示，可以看出，采用本实用新型的冷却装置之后，蒸馏物进入冷凝罐后分布合理，减少了堵塞中间通道和真空通道的几率。

当然，第一水冷腔的冷却水也可以不从第三水冷腔中引入，而直接从外部引入具备合适温度的冷却水，从第三水冷腔中引入冷却水可以使第三水冷腔中的冷却水循环利用并能达到相应的冷却效果，装置更加简单、实用。

由于冷却装置的各构件（例如固定筒体、第一环形喷淋管、第二环形喷淋管）和冷凝罐采用钢质材料，在冷却过程中，容易产生渣质（例如氧化铁皮），在本实施例中，冷却装置的固定筒体底部通过法兰与冷凝罐的基座连接，并且在基座和法兰之间设置密封环形成沉积腔，渣质沉积在沉积腔内，冷却完成后，调离冷却装置，可以直接清理渣质。

另外，在实际生产中，冷凝罐所采用的反应器一般会交替作为冷凝罐和还原罐使用，罐体会随着热胀冷缩而高度发生变化，也就是说，随着使用次数的增加，罐体出现不同程度的变长。在本实施例中设置有活动筒体和端盖，冷凝罐支撑着端盖，端盖随着罐体高度的变化而调整活动筒体的位置，具体地，活动筒体和端盖随着冷凝罐罐体热胀冷缩后的高度变化而上下移动，并且活动筒体的下端始终高于所述第一出水口的上端并低于固定筒体的筒顶，使得冷却装置更加实用。而将第三水冷腔设置为具有不同直径的A、B两段，并使得活动筒体插入B段内，使得活动筒体可以自由旋转和上下移动的同时，还可以保证操作平台的稳定性。但本实用新型不限于此，第三水冷腔也可以为直筒形，即不划分为A、B两段，这样设置的不利之处在于若第三水冷腔的直径略大于活动筒体的直径，则活动筒体不便于吊装并且上下移动和旋转也不方便，若第三水冷腔的直径大于活动筒体的直径，则可能导致操作平台不稳定，威胁操作工人的安全。此外，还可以不设置活动筒体，而在设置固定筒体的高度时将冷凝罐高度的可能变化范围考虑进来，即直接将固定筒体的高度设置为超过冷凝罐可能变化的最大高度，这样就可以解决罐体高度变化问题，而在这种设置方式的情况下，为了安装真空管和调节冷凝罐的位置，只能将端盖设置在固定筒体的筒顶上，这样设置的不利之处在于，由于端盖靠固定筒体支撑，而固定筒体的高度设置考虑了冷凝罐的高度变化，因此，在冷凝罐第一次使用（即未发生高度变化）时，端盖与冷凝罐之间的距离过大，不利于工人进行真空管安装和调节蒸馏罐位置的操作。

综上所述，本实用新型提供了一种冷却蒸馏物的装置，能更合理的控制冷凝罐各部分的冷却温度和冷却效果，从而达到控制蒸馏物合理分布的目的，解决了现有技术中采用夹套冷却蒸馏物时，蒸馏物分布不合理，易造成中间通道或真空通道堵塞，无法继续蒸馏海绵钛内氯化物及镁，影响海绵钛等级的问题，并且该装置调离时可以直接清理渣质，清理维护方便，并能够适应冷凝罐的罐体变化，具有较好的实用性。

尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本实用新型，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本实用新型的示例性实施例进行各种修改和改变。

Claims

1.一种海绵钛冷凝罐内蒸馏物的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置包括固定筒体、第一隔板、第二隔板、第一环形喷淋管和第二环形喷淋管，其中，

固定筒体套装于冷凝罐外并与冷凝罐的外壁之间形成水冷腔，并且固定筒体的筒顶高于冷凝罐的罐顶，固定筒体的筒底与冷凝罐的罐底基座连接；

第一隔板和第二隔板设置在所述水冷腔内并均与固定筒体的内壁和冷凝罐的外壁密封连接，第二隔板的高度高于第一隔板的高度，所述水冷腔从下至上被第一隔板和第二隔板分隔为第一水冷腔、第二水冷腔和第三水冷腔，并且所述第二水冷腔的高度占整个冷凝罐高度的1/2以上；

所述第三水冷腔的上部设置第一进水口且下部设置第一出水口，第一进水口与第一环形喷淋管相连，所述第一环形喷淋管设置在第三水冷腔内并位于冷凝罐罐顶的上方；

所述第二水冷腔的上部设置第二进水口且下部设置第二出水口，第二进水口与第二出水口之间设置有围绕冷凝罐呈螺旋分布的导流槽；

所述第一水冷腔的上部设置第三进水口且下部设置第三出水口，第三进水口与第二环形喷淋管相连，第二环形喷淋管设置在第一水冷腔内并围绕冷凝罐罐体设置。

2.根据权利要求1所述的海绵钛冷凝罐内蒸馏物的冷却装置，其特征在于，所述第一出水口与第三进水口之间通过引流管连通。

3.根据权利要求1所述的海绵钛冷凝罐内蒸馏物的冷却装置，其特征在于，所述第二隔板位于冷凝罐的3/4～4/5高度上，所述第一隔板位于冷凝罐的1/5～1/4高度上。

4.根据权利要求1所述的海绵钛冷凝罐内蒸馏物的冷却装置，其特征在于，所述固定筒体的下端通过法兰和密封环与冷凝罐底部的基座连接，并且密封环设置在所述法兰与所述基座的相向周面之间，密封环与冷凝罐外壁之间形成沉积腔。

5.根据权利要求1所述的海绵钛冷凝罐内蒸馏物的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置还包括设置在固定筒体的筒顶上的端盖，所述端盖上设置有真空管安装口和用于调整冷凝罐位置的调节口。

6.根据权利要求1所述的海绵钛冷凝罐内蒸馏物的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置还包括从所述固定筒体的筒顶插入所述水冷腔内的活动筒体和设置在所述活动筒体的筒顶上的端盖，活动筒体和端盖随着冷凝罐罐体热胀冷缩后的高度变化而上下移动，并且活动筒体的下端始终高于所述第一出水口的上端并低于固定筒体的筒顶，端盖上设置有真空管安装口和用于调整冷凝罐位置的调节口。

7.根据权利要求6所述的海绵钛冷凝罐内蒸馏物的冷却装置，其特征在于，所述第一进水口设置在所述端盖上。

8.根据权利要求1所述的海绵钛冷凝罐内蒸馏物的冷却装置，其特征在于，所述第一环形喷淋管和所述第二环形喷淋管上的喷淋孔喷出的水流方向与冷凝罐的高度方向之间的夹角为30～45°。