[发明专利]一种还原蒸馏反应器的液位控制装置及控制方法

说明书

本发明涉及一种还原蒸馏反应器的液位控制装置及控制方法，所述控制装置包括液下装置、氩气管道和液位测量装置，所述液下装置位于还原蒸馏反应器下部，液下装置内设有空腔，液下装置的底面位于还原蒸馏反应器中氯化镁排放管的进液口上方，液下装置底面开设有多个连通空腔内外的孔道，液下装置的侧面开口并与所述氩气管道的下端连接，氩气管道的上端从还原蒸馏反应器顶部的大盖穿出，并在氩气管道上端安装有阀门；所述液位测量装置用于测量还原蒸馏反应器的液面高度。所述控制方法通过对液下装置的充氩和泄压，可以实现对液位波动幅度的抵消和补偿，从而起到稳定液位高度的作用。

技术领域

本发明属于有色金属冶炼装备领域，特别是一种用于海绵钛还蒸生产中还原蒸馏反应器内液态熔体上液面位置的控制装置和控制方法。

背景技术

目前，工业化海绵钛生产主要为高温下液镁还原四氯化钛的方法。该还原过程首先将过量液镁加入密闭反应器中，之后不断加入液态四氯化钛，Mg元素连续将TiCl₄中的Ti元素还原置换，生成海绵状的金属钛和液态氯化镁；在蒸馏过程利用金属镁和氯化镁的升华性质，在低真空的条件下蒸馏除去氯化镁和金属镁，得到产品海绵钛。

在还原过程中，镁蒸汽和四氯化钛气体反应过程会存在有一定的区域，这就是俗称的“反应带”，反应带的高度取决于液面波动的范围；这是由于海绵钛生产所用的反应器容积有限，不断生成的氯化镁需分阶段排出，在排出前、后的液位高度差，就是反应带波动的高度。在目前的海绵钛还原生产工艺中，只能用定期定量排出氯化镁的方法，稳定液位高度在0.3-1.0米范围内波动。

反应带在反应器内壁覆盖的面积越多；爬壁钛生成数量就越多。另外，液面剧烈波动也会导致反应带剧烈的升高或下降，在反应热应力、氯离子化学侵蚀双重作用下，导致海绵钛中杂质元素含量超标，特别是铁元素的超标。因此控制液面波动是海绵钛还原生产的一项重要工艺指标，其对海绵钛的品质、成品率以及生成结构有直接的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种还原蒸馏反应器的液位控制装置及控制方法，以便控制还原蒸馏反应器内液面高度和反应带的波动范围，从而达到既能减少爬壁钛生成数量，又能稳定反应带高度、实现集中散热，减少热应力和氯离子的大面积侵蚀，提高海绵钛品质的目的。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种还原蒸馏反应器的液位控制装置，还原蒸馏反应器用于海绵钛的生产，包括液下装置、氩气管道和液位测量装置，所述液下装置位于还原蒸馏反应器下部，液下装置内设有空腔，液下装置的底面位于还原蒸馏反应器中氯化镁排放管的进液口上方，液下装置底面开设有多个连通空腔内外的孔道，液下装置的侧面开口并与所述氩气管道的下端连接，氩气管道的上端从还原蒸馏反应器顶部的大盖穿出，并在氩气管道上端安装有阀门；所述液位测量装置用于测量还原蒸馏反应器的液面高度。

所述的液位测量装置包括液位测量管、氩气进气管和压差液位计，所述液位测量管通过所述大盖上的孔插入还原蒸馏反应器，液位测量管露出还原蒸馏反应器的部分连接所述氩气进气管和压差液位计。

一种还原蒸馏反应器的液位控制方法，该方法利用所述的液位控制装置，包括如下步骤：

步骤一，将氩气充入还原蒸馏反应器内的液下装置中，使得氩气充满液下装置的空腔；

步骤二，将液态镁加入还原蒸馏反应器，并将此时的液位定义为初始液位，然后加入四氯化钛进行反应；

步骤三，随着还原蒸馏反应器内反应的进行，还原蒸馏反应器内液位升高，当液位达到工艺允许的液位范围中的最高值时，打开所述氩气管道上的阀门对液下装置进行泄压，在泄压的过程中，还原蒸馏反应器底部的氯化镁液体通过液下装置底面的孔道进入液下装置的空腔中；