[发明专利]一种强制对流镁热法海绵钛生产还原系统及强制对流方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种强制对流镁热法海绵钛生产还原系统及强制对流方法，属于化工领域。

背景技术

遵宝钛业有限公司全流程海绵钛生产工艺采用的是镁热还原—真空蒸馏处理TiCl₄生产海绵钛的Kroll法生产工艺，同时配备镁电解生产满足还原—蒸馏工序对精镁的需求。Kroll法生产海绵钛实现了原料Mg-Cl₂-MgCl₂的闭路循环，而且由于还原后立即进行真空蒸馏，蒸馏物仍处于高温状态，避开了蒸馏物导热率的降低，从而达到节能目的，所以采用联合法工艺可以提高蒸馏速率、减少能耗、缩短生产周期。遵宝钛业有限公司在生产规模方面与国外以达到相同水平，但在技术装备、能耗、产品质量以及生产控制及管理等方面都与先进国家还有一定的差距。

由于镁热还原TiCl₄是一个剧烈的放热反应，在生产的初中期，反应器的散热能力成为制约TiCl₄加料速度的一个重要因素，而现目前，海绵钛还原设备环形空腔(还原反应釜和加热器之间的间隙)内的空气自然对流强度无法满足大型倒“U”形海绵钛还原—蒸馏一体化设备的生产需要，根据倒“U”形海绵钛还原—蒸馏一体化设备的实际情况，设计一个强制对流传热方案，在满足生产要求的同时，为下一步还原生产系统的余热回收工作做准备。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种强制对流镁热法海绵钛生产还原系统及强制对流方法。本发明能够满足大型倒“U”形海绵钛还原—蒸馏一体化设备的生产需要，可加快反应中期的散热速度和加料速度，提高生产效率，并且有益于后续余热回收工作。

本发明的技术方案：一种强制对流镁热法海绵钛生产还原系统，包括有还原反应釜，还原反应釜的顶部设有盖板，还原反应釜外设有筒形加热器，筒形加热器与还原反应釜之间有间隙，间隙内设有下隔板和上隔板，下隔板和上隔板之间形成环形冷却区域，冷却区域下部的筒形加热器上均布有至少1个冷空气入口，冷却区域上部的筒形加热器上设有与冷空气入口对称的热空气出口，所述冷空气入口经导管连接有强制对流风机，导管上设有流量阀。

前述的强制对流镁热法海绵钛生产还原系统，所述冷空气入口共设有5-6个，均匀分布在筒形加热器的筒壁上。

一种根据前述的强制对流镁热法海绵钛生产还原系统的强制对流方法，是通过在筒形加热器与还原反应釜之间的间隙内设置下隔板和上隔板，使其围成封闭的环形冷却区域，并在冷却区域下部的筒形加热器上设置冷空气入口，冷空气入口通过导管连接强制对流风机以后，强行的将冷空气送入冷却区域形成对流，在冷却区域内完成热交换以后，将热量通过冷却区域上部的热空气出口排出。

前述的强制对流镁热法海绵钛生产还原系统的强制对流方法，所述强制对流风机在还原反应初期处于停止状态，在还原反应进行到2-3段时开始强制鼓风，在还原反应后期停止鼓风。

前述的强制对流镁热法海绵钛生产还原系统的强制对流方法，大量的冷空气从均布在所述冷却区域下部的5-6个冷空气入口进入，热交换以后迅速的从热空气出口排出。

本发明的有益效果：

1、本发明通过在间隙内设置上下隔板形成冷却区域，并通过强制对流风机推动大量冷空气进入冷却区域的下部，然后从上部的热空气出口排出，使冷空气在冷却区域内形成对流后与还原反应釜发生热交换，将反应中期产生的热量快速带走，加快反应釜内的冷却速度，从而加快了反应中期的加料速度，提高了生产效率，另外，本发明通过流量阀精确控制冷空气进入量和进入速度，达到了避免反应前期和后期大量冷空气进入带走过多热量的目的，因为反应前期和反应后期还原反应放热量少，需要加热器辅助加热促进反应。

2、本发明可在热空气出口上连接换热设备，热空气通过换热设备可将交换的热量进行回收利用，同时，由于强制对流产生的流速快，热空气流量大，更加有益于后续热量的回收。

为证明本发明的有益效果，申请人做了如下实验：

加料速度对比：

申请人设计两组反应，一组没有采用本发明的强制对流系统和方法，一组采用了本发明的强制对流系统和方法，其结果记录如表1所示：

表1强制散热方案前后TiCl₄的平均加料速度对比