一种海绵钛蒸馏冷却装置与方法与流程

1.本发明属于金属冶炼领域，具体涉及一种海绵钛蒸馏冷却装置与方法。


背景技术：

2.目前，海绵钛生产工艺均为镁热还原法，在还原过程结束后仍会有大量液镁和部分氯化镁残留，需要通过蒸馏将海绵钛中的镁和氯化镁去除，在蒸馏完成后，需对含有钛坨的反应器进行冷却，目前冷却工艺是通过夹套冷却和喷淋水冷却相结合，整个冷却过程需要耗时70小时左右。冷却效率低下的原因是在冷却后期，钛坨与冷却水的温差缩小，钛坨与反应器壁脱离，且钛坨和氩气的导热率较低，钛坨的热量通过氩气传导到反应器上，然后通过冷却水排出到外界环境。
3.因此有必要开发出一种新的装置，可以实现在冷却后期海绵钛坨快速的快速冷却。


技术实现要素：

4.针对现有技术中冷却后期冷却水与钛坨的温差小，冷却效率低的问题，本发明提供一种海绵钛蒸馏冷却装置与方法，其目的在于：提高反应器的冷却效率，减少冷却时间。
5.本发明采用的技术方案如下：
6.一种海绵钛蒸馏冷却装置，包括还原反应器和夹套冷却器，所述还原反应器位于夹套冷却器的内部，所述夹套冷却器内壁设置有喷淋冷却系统，所述还原反应器的顶部设置有反应器大盖，所述反应器大盖设置有保护气通道，所述保护气通道一端连接有惰性气体供应系统，另一端与还原反应器内部连通，所述反应器大盖中部设置有加料口，所述加料口连接有换热器。
7.优选的，所述还原反应器的顶部设置有冷凝反应器，所述冷凝反应器的顶部连接有真空管，所述真空管与换热器连接。
8.优选的，所述换热器连接有过滤器。
9.优选的，所述保护气通道包括进气管和进气口，所述进气管位于反应器大盖的侧面且与惰性气体供应系统连通，所述进气口为设置在反应器大盖上的凹槽，且所述凹槽与进气管连通，所述进气口位于还原反应器内部。
10.优选的，还包括冷却控制系统，所述冷却控制系统包括控制单元、温度传感器，所述温度传感器安装于还原反应器外壁上，所述温度传感器与控制单元通讯连接，所述控制单元与惰性气体供应系统连接。
11.一种海绵钛蒸馏冷却方法，其特征在于，包括以下步骤：
12.步骤1：通过夹套冷却器中的喷淋冷却系统对还原反应器进行喷淋冷却；
13.步骤2：当还原反应器表面温度降到300
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400℃时，向还原反应器中充入惰性气体，惰性气体与还原反应器内的钛坨或热气体交换热量后排出；
14.步骤3：对排出的惰性气体进行冷却并过滤，除去惰性气体中携带的颗粒物后排入
空气中。
15.优选的，步骤2具体为：温度传感器检测还原反应器外壁的温度，当检测到还原反应器表面温度为300
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400℃时将信号传递给控制单元，控制单元控制惰性气体供应系统启动，惰性气体依次经过进气管和进气口进入还原反应器内部直接与钛坨或热气体交换热量，换热后的惰性气体从加料口排出还原反应器。
16.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
17.1.本发明通过水冷与气冷相结合，直接冷却与间接冷却相接合。在还原反应器温度高于400℃时，通过夹套冷却器中的喷淋管路对还原反应器的外壳进行喷淋冷却，高比热容的水带走大量热量；在还原反应器温度降低，与冷却水的温差缩小之后，通入惰性气体直接与高温钛坨进行换热，提高冷却效率。
18.2.本发明适用于氯化镁的上排料工艺和下排料工艺，应用范围广泛，在工艺变更时，只需要将惰性气体的进气口和出气口交换位置即可。
19.3.降温后的气体中的大量低价钛等颗粒可通过过滤器收集起来，回收利用，最后将过滤后的符合排放标准的气体排入大气或者循环利用。
附图说明
20.本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
21.图1是本发明的透视图；
22.图2是反应器大盖的立体结构示意图；
23.图3是反应器大盖的仰视图。
24.其中，1
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真空管、2
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冷凝反应器、3
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进气管、4
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还原反应器、5
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夹套冷却器、6
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尾管、7
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换热器、8
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过滤器、9
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反应器大盖，10
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进料口，11
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进气口。
具体实施方式
25.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
26.下面结合图1
‑
3对本发明作详细说明。
27.实施例1
28.一种海绵钛蒸馏冷却装置，如图1所示，包括还原反应器4和夹套冷却器5，所述还原反应器4位于夹套冷却器5的内部，所述夹套冷却器5内壁设置有喷淋冷却系统，喷淋冷却系统用于向还原反应器4的外壁喷淋冷却水使还原反应器4降温。所述还原反应器4的顶部设置有反应器大盖9，所述反应器大盖9设置有保护气通道，所述保护气通道一端连接有惰性气体供应系统，另一端与还原反应器4内部连通，所述反应器大盖9中部设置有加料口10，所述加料口10与换热器7连通。本实施例中，所述喷淋冷却系统为喷淋管路。所述惰性气体
供应系统包括惰性气体发生装置和管路。
29.本实施例中，所述还原反应器4的顶部设置有冷凝反应器2，所述冷凝反应器2与还原反应器4对扣在一起。所述冷凝反应器2的顶部连接有真空管1，所述真空管1与换热器7连接。
30.本实施例中，所述换热器7连接有过滤器8。过滤器8用于除去降温后的气体中的大量低价钛等颗粒，使气体符合排放标准。
31.如图3所示，所述保护气通道包括进气管3和进气口11，所述进气管3位于反应器大盖9的侧面且与惰性气体供应系统连通，所述进气口11为设置在反应器大盖9上的凹槽，且所述凹槽与进气管3连通，所述进气口11位于还原反应器4内部。
32.本发明还包括冷却控制系统，所述冷却控制系统包括控制单元、温度传感器，所述温度传感器安装于还原反应器4外壁上，所述温度传感器与控制单元通讯连接，所述控制单元与惰性气体供应系统连接。本实施例中，所述控制单元为plc控制器。温度传感器用于检测还原反应器4外壁的温度，并将温度信息传递给plc控制器，plc控制器根据温度判断是否需要开启惰性气体供应系统。当还原反应器4外壁的温度达到设定的温度范围时，plc控制器开启惰性气体供应系统，向还原反应器中充入惰性气体。本技术中，所述惰性气体为氩气。
33.一种海绵钛蒸馏冷却方法，包括以下步骤：
34.步骤1：通过夹套冷却器5中的喷淋冷却系统对还原反应器4进行喷淋冷却；
35.步骤2：当还原反应器4表面温度降到300
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400℃时，向还原反应器4中充入惰性气体，惰性气体与还原反应器4内的钛坨或热气体交换热量后排出；
36.步骤3：对排出的惰性气体进行冷却并过滤，除去惰性气体中携带的颗粒物后排入空气中。
37.本实施例中，步骤2具体为：温度传感器检测还原反应器4外壁的温度，当检测到还原反应器4表面温度为300
‑
400℃时将信号传递给控制单元，控制单元控制惰性气体供应系统启动，惰性气体依次经过进气管3和进气口11进入还原反应器4内部直接与钛坨或热气体交换热量，换热后的惰性气体从加料口10排出还原反应器4。
38.步骤3具体为：从加料口10排出的气体依次经过冷凝反应器2和真空管1进入换热器7中通过循环水将热量排出，降温后的气体进入过滤器8中进行过滤，将气体中携带的的大量低价钛等颗粒回收利用，最后将过滤后的符合排放标准的气体排入空气中。
39.惰性气体可以正压充入还原反应器4，也可以负压从还原反应器4中将热气体抽出体系外。
40.实施例2
41.本实施例与实施例1的技术方案基本相同，区别之处在于，采用氯化镁下排料工艺，保护气体通道设置有两个，每个保护气体通道均包括一个进气管3和一个进气口11，惰性气体从其中一个保护气体通道充入，与反应器进行热量交换后，再从大盖的另一个保护气体通道排出，将热量排出，或者惰性气体反向流动。然后对排出的气体进行冷却和过滤。
42.实施例3
43.本实施例与实施例1的技术方案基本相同，区别之处在于采用氯化镁下排料工艺，惰性气体从尾管6进入，通过高温的钛坨，从大盖气体通道或真空管排出，或反向流动。
44.实施例4
45.采用氯化镁上排料工艺，惰性气体从大盖的保护气体通道充入，与反应器里钛坨进行热量交换后，从尾管6排出反应器外，或反向流动。
46.以上所述实施例仅表达了本技术的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。