[發(fā)明專利]一種強(qiáng)制對流鎂熱法海綿鈦生產(chǎn)還原系統(tǒng)及強(qiáng)制對流方法

在審

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• 申請日: 2017-01-19
• 公開（公告）號: CN106591602A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳復(fù)忠;金會心;王文豪
• 申請（專利權(quán)）人: 貴州大學(xué)
• 主分類號: C22B34/12
• 分類號: C22B34/12;C22B5/04
• 代理公司: 北京聯(lián)創(chuàng)佳為專利事務(wù)所(普通合伙)11362
• 代理人: 張梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種強(qiáng)制對流鎂熱法海綿鈦生產(chǎn)還原系統(tǒng)及強(qiáng)制對流方法，屬于化工領(lǐng)域。

背景技術(shù)

遵寶鈦業(yè)有限公司全流程海綿鈦生產(chǎn)工藝采用的是鎂熱還原—真空蒸餾處理TiCl₄生產(chǎn)海綿鈦的Kroll法生產(chǎn)工藝，同時配備鎂電解生產(chǎn)滿足還原—蒸餾工序?qū)V的需求。Kroll法生產(chǎn)海綿鈦實現(xiàn)了原料Mg-Cl₂-MgCl₂的閉路循環(huán)，而且由于還原后立即進(jìn)行真空蒸餾，蒸餾物仍處于高溫狀態(tài)，避開了蒸餾物導(dǎo)熱率的降低，從而達(dá)到節(jié)能目的，所以采用聯(lián)合法工藝可以提高蒸餾速率、減少能耗、縮短生產(chǎn)周期。遵寶鈦業(yè)有限公司在生產(chǎn)規(guī)模方面與國外以達(dá)到相同水平，但在技術(shù)裝備、能耗、產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)控制及管理等方面都與先進(jìn)國家還有一定的差距。

由于鎂熱還原TiCl₄是一個劇烈的放熱反應(yīng)，在生產(chǎn)的初中期，反應(yīng)器的散熱能力成為制約TiCl₄加料速度的一個重要因素，而現(xiàn)目前，海綿鈦還原設(shè)備環(huán)形空腔(還原反應(yīng)釜和加熱器之間的間隙)內(nèi)的空氣自然對流強(qiáng)度無法滿足大型倒“U”形海綿鈦還原—蒸餾一體化設(shè)備的生產(chǎn)需要，根據(jù)倒“U”形海綿鈦還原—蒸餾一體化設(shè)備的實際情況，設(shè)計一個強(qiáng)制對流傳熱方案，在滿足生產(chǎn)要求的同時，為下一步還原生產(chǎn)系統(tǒng)的余熱回收工作做準(zhǔn)備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種強(qiáng)制對流鎂熱法海綿鈦生產(chǎn)還原系統(tǒng)及強(qiáng)制對流方法。本發(fā)明能夠滿足大型倒“U”形海綿鈦還原—蒸餾一體化設(shè)備的生產(chǎn)需要，可加快反應(yīng)中期的散熱速度和加料速度，提高生產(chǎn)效率，并且有益于后續(xù)余熱回收工作。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種強(qiáng)制對流鎂熱法海綿鈦生產(chǎn)還原系統(tǒng)，包括有還原反應(yīng)釜，還原反應(yīng)釜的頂部設(shè)有蓋板，還原反應(yīng)釜外設(shè)有筒形加熱器，筒形加熱器與還原反應(yīng)釜之間有間隙，間隙內(nèi)設(shè)有下隔板和上隔板，下隔板和上隔板之間形成環(huán)形冷卻區(qū)域，冷卻區(qū)域下部的筒形加熱器上均布有至少1個冷空氣入口，冷卻區(qū)域上部的筒形加熱器上設(shè)有與冷空氣入口對稱的熱空氣出口，所述冷空氣入口經(jīng)導(dǎo)管連接有強(qiáng)制對流風(fēng)機(jī)，導(dǎo)管上設(shè)有流量閥。

前述的強(qiáng)制對流鎂熱法海綿鈦生產(chǎn)還原系統(tǒng)，所述冷空氣入口共設(shè)有5-6個，均勻分布在筒形加熱器的筒壁上。

一種根據(jù)前述的強(qiáng)制對流鎂熱法海綿鈦生產(chǎn)還原系統(tǒng)的強(qiáng)制對流方法，是通過在筒形加熱器與還原反應(yīng)釜之間的間隙內(nèi)設(shè)置下隔板和上隔板，使其圍成封閉的環(huán)形冷卻區(qū)域，并在冷卻區(qū)域下部的筒形加熱器上設(shè)置冷空氣入口，冷空氣入口通過導(dǎo)管連接強(qiáng)制對流風(fēng)機(jī)以后，強(qiáng)行的將冷空氣送入冷卻區(qū)域形成對流，在冷卻區(qū)域內(nèi)完成熱交換以后，將熱量通過冷卻區(qū)域上部的熱空氣出口排出。

前述的強(qiáng)制對流鎂熱法海綿鈦生產(chǎn)還原系統(tǒng)的強(qiáng)制對流方法，所述強(qiáng)制對流風(fēng)機(jī)在還原反應(yīng)初期處于停止?fàn)顟B(tài)，在還原反應(yīng)進(jìn)行到2-3段時開始強(qiáng)制鼓風(fēng)，在還原反應(yīng)后期停止鼓風(fēng)。

前述的強(qiáng)制對流鎂熱法海綿鈦生產(chǎn)還原系統(tǒng)的強(qiáng)制對流方法，大量的冷空氣從均布在所述冷卻區(qū)域下部的5-6個冷空氣入口進(jìn)入，熱交換以后迅速的從熱空氣出口排出。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明通過在間隙內(nèi)設(shè)置上下隔板形成冷卻區(qū)域，并通過強(qiáng)制對流風(fēng)機(jī)推動大量冷空氣進(jìn)入冷卻區(qū)域的下部，然后從上部的熱空氣出口排出，使冷空氣在冷卻區(qū)域內(nèi)形成對流后與還原反應(yīng)釜發(fā)生熱交換，將反應(yīng)中期產(chǎn)生的熱量快速帶走，加快反應(yīng)釜內(nèi)的冷卻速度，從而加快了反應(yīng)中期的加料速度，提高了生產(chǎn)效率，另外，本發(fā)明通過流量閥精確控制冷空氣進(jìn)入量和進(jìn)入速度，達(dá)到了避免反應(yīng)前期和后期大量冷空氣進(jìn)入帶走過多熱量的目的，因為反應(yīng)前期和反應(yīng)后期還原反應(yīng)放熱量少，需要加熱器輔助加熱促進(jìn)反應(yīng)。

2、本發(fā)明可在熱空氣出口上連接換熱設(shè)備，熱空氣通過換熱設(shè)備可將交換的熱量進(jìn)行回收利用，同時，由于強(qiáng)制對流產(chǎn)生的流速快，熱空氣流量大，更加有益于后續(xù)熱量的回收。

為證明本發(fā)明的有益效果，申請人做了如下實驗：

加料速度對比：

申請人設(shè)計兩組反應(yīng)，一組沒有采用本發(fā)明的強(qiáng)制對流系統(tǒng)和方法，一組采用了本發(fā)明的強(qiáng)制對流系統(tǒng)和方法，其結(jié)果記錄如表1所示：

表1強(qiáng)制散熱方案前后TiCl₄的平均加料速度對比