[发明专利]一种新型高纯氮化锰生产装置

说明书

本发明公开了一种新型高纯氮化锰生产装置，主要包括蓄热式燃气加热炉21，反应罐1、冷却器2、粗真空泵19、加氢纯化器14，所述反应罐1与冷却器2、泵进气阀22、粗真空泵19、泵出气阀17、富氮气贮罐16、加氢纯化器14、加压风机12、纯氮气罐11、冲氮阀10通过管道依次相连，构成装置的气氛置换回路，同时用于氮化；所述反应罐1与冷却器2、还原出气阀3、净化器4、还原气贮罐6、加压风机5、混合器8、还原进气阀9通过管道依次相连，构成装置的还原回路。本发明具有热能利用率高，热负荷调节快，生产效率高，用电少，生产成本低，产品有效含量高，主元素氮、锰和值达99%以上。

技术领域

本发明涉及钢铁冶金中添加剂氮化锰的生产领域，具体涉及到高纯氮化锰的生产技术。

背景技术

特种钢的发展对氮化锰的需求增多，特别是对氮和锰元素含量高，其他杂质元素含量低的高品质氮化锰需求更多。

目前提出了很多的氮化锰的生产方法，所采用的氮化设备有管式炉、流化床反应炉、回转炉等；加压法（氮化压力大于0.1 MPa），所采用的氮化设备有真空电阻炉、井式炉、渗氮炉等，而实现规模化生的相应装置是专利号200910044526.9(轨道式真空电阻氮化炉)，每年氮化锰的产量有万余吨，获得了较好的经济效益，然而也存在以下缺点。

（1）采用碳电极直接加热，碳素材质会挥发逸出，渗透到产品中，污染产品，使产品碳元素容易超标。

（2）生产装置耗能较高，工艺要求氮化反应前10Pa的高真空度，使用了两级大功率真空泵机组，而且氮化物料仅占炉内容积的15～20%，相对无效空间也大，使得抽真空时间高达10～12小时，耗时又耗能，同时为了防止炉壳受热变形，设置有炉外壳水喷淋装置，带走大量热量，前期装置每吨产品综合耗电750℃，后期装置经过改进，综合耗电也有500℃。

（3）整个装置固定投资高，每炉生产周期长达40～48小时。纯氮气利用率低，规模化生产中损耗大。

也有技术方案提出向炉内冲氨或氨裂解气等含氮还原性气体，反应生产水没能及时排出，蒸汽分压高，不利于还原反应的继续进行，大部分的氧化锰没能还原出来。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术存在的不足，提供了一种新型高纯氮化锰生产装置，除掉原料中的可还原性氧，提高产品的品质，减少生产中的耗时耗能。

本发明的技术方案如下：一种新型高纯氮化锰生产装置，主要包括蓄热式燃气加热炉，反应罐、冷却器、粗真空泵、加氢纯化器、富氮气罐、还原气贮罐、混合器，所述反应罐与冷却器、泵进气阀、粗真空泵、泵出气阀、富氮气贮罐、加氢纯化器、加压风机、纯氮气罐、冲氮阀通过管道依次相连，构成装置的气氛置换回路，同时用于氮化；所述反应罐与冷却器、还原出气阀、净化器、还原气贮罐、加压风机、混合器、还原进气阀通过管道依次相连，构成装置的还原回路。

进一步，在装置的还原回路上，所述混合器有分支管与氨裂解器相连，用于补充还原用氢气，所述混合器另有支管和加氢纯化器相连，为富氮气的加氢纯化提供氢气。

进一步，在装置的气氛置换回路上，所述纯氮气贮罐通过管道与制氮机相连，所述粗真空泵出口管道上设有排空阀，所述冷却器出口管上设有水分检测仪和氧、氢检测仪和排空安全阀。

进一步，所述反应罐放置在蓄热式燃气加热炉内，反应罐两端在炉外，蓄热式燃气加热炉设置有蓄热烧嘴和四通换向阀，使进炉燃气和出炉烟气进行充分的热交换，热能得到充分利用。

进一步，所述反应罐两端设有水夹套和防热辐射隔离板，反应罐的材质为耐高温高强度合金钢，反应罐的直径300～420mm，长度2000～4000mm，壁厚30～60mm，通过离心铸造得到，常用于炼镁还原罐。

本发明的有益效果是。