專利名稱：一種直冷式聯(lián)合法制取海綿鈦的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于難熔金屬的提取技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種直冷式聯(lián)合法制取海綿鈦的裝置。
背景技術(shù)：
目前使用的聯(lián)合法制取海綿鈦的工藝將還原和蒸餾兩個(gè)工序聯(lián)合在一起，在鎂還原四氯化鈦結(jié)束之后，卸去排放氯化鎂管、四氯化鈦加料管，安裝完中間通道隔斷裝置，將下一爐次的反應(yīng)器倒扣在中蓋上，反應(yīng)器外面再扣上冷凝套筒。將冷凝套筒、上反應(yīng)器、中蓋和下反應(yīng)器四個(gè)法蘭用螺栓固定在一起，法蘭中間加密封的墊圈，使整個(gè)聯(lián)合制取海綿鈦裝置密封連接在一起，由冷凝套筒的側(cè)部管道與真空系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合法制鈦生產(chǎn)。但是帶來(lái)一個(gè)反應(yīng)器與外面冷凝套筒傳熱不好的問(wèn)題，使在上反應(yīng)器內(nèi)器壁冷凝的鎂和氯化鎂量不會(huì)很高，影響聯(lián)合爐產(chǎn)能發(fā)揮，導(dǎo)致蒸餾占爐時(shí)間延長(zhǎng)。另外一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)雖然是直冷式冷卻上部反應(yīng)器，但是將還原過(guò)程結(jié)束后的反應(yīng)器從爐中調(diào)出至一個(gè)保溫裝置中，把還原反應(yīng)器底部的排放氯化鎂裝置卸掉、焊上堵板，然后再置于一個(gè)蒸餾電爐內(nèi)，這樣帶來(lái)的缺點(diǎn)有三個(gè)①反應(yīng)器底部排放氯化鎂，還原爐必須加高，廠房也隨之加高，加大廠房造價(jià)，而且排放裝置不安全。②實(shí)現(xiàn)這種工藝必須有三個(gè)裝置，即還原爐、中間拆卸焊接用的保溫裝置和蒸餾爐，使工藝過(guò)程復(fù)雜化，設(shè)備造價(jià)和生產(chǎn)成本增加。③不能充分利用還原后的熱量，因?yàn)橐幸粋€(gè)移出還原爐、拆卸焊接作業(yè)，再加入蒸餾爐過(guò)程就要使反應(yīng)器及海綿鈦降溫。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有聯(lián)合法制取海綿鈦裝置存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種直冷式聯(lián)合法制取海綿鈦的裝置。
本發(fā)明裝置能實(shí)現(xiàn)在一個(gè)聯(lián)合爐中進(jìn)行聯(lián)合法制取海綿鈦的作業(yè)，還原時(shí)對(duì)爐膛可以鼓排風(fēng)，把還原產(chǎn)生的熱量排出利用，蒸餾時(shí)將排放風(fēng)口關(guān)閉，并與爐膛抽空系統(tǒng)連接，對(duì)爐膛抽真空，實(shí)施蒸餾作業(yè)。在上部反應(yīng)器的尾部管上焊有一個(gè)密封法蘭，通過(guò)一個(gè)彎管與真空系統(tǒng)相連。在尾管的四周焊有一個(gè)帶有齒型外沿的圓鋼板，與一個(gè)進(jìn)水管連接，可向其中通入可控流量的冷卻水。將冷凝套制成直筒型，在其中下部開(kāi)有6～12個(gè)圓形通風(fēng)孔，每個(gè)通風(fēng)孔上裝有開(kāi)孔的盲板法蘭蓋，可以打開(kāi)，也可以密封。冷凝器的最下部焊有一個(gè)有一定高度的填有隔熱材料的保溫環(huán)，在通風(fēng)孔的上部設(shè)置冷凝套筒，冷凝套筒分成2～5個(gè)水冷段。在反應(yīng)器尾管法蘭加密封墊，由一個(gè)真空彎管加一個(gè)真空閥門與真空系統(tǒng)相連。在還原過(guò)程中，采用上部排放還原生成的氯化鎂的裝置，可以用氬氣壓排，也可以用外部抽取真空的方法排放氯化鎂。在中蓋的中央安裝一個(gè)法蘭，可用來(lái)還原時(shí)安裝加注四氯化鈦的管子，也可用來(lái)充入氬氣。還原結(jié)束后，在氬氣保護(hù)下，此處換成易打開(kāi)的隔斷裝置。
如附圖所示，本發(fā)明的裝置主要由中間通道1、冷卻水管2、彎管3、上反應(yīng)器4、冷凝套筒5、連接氯化鎂管的外套管6、中蓋7、下反應(yīng)器8、氯化鎂排放套管9、聯(lián)合電爐10、中間通道易開(kāi)隔斷裝置11、通風(fēng)孔12、進(jìn)風(fēng)口13、出風(fēng)口14、隔熱屏15、上反應(yīng)器尾管16、17保溫環(huán)構(gòu)成。
在聯(lián)合電爐10的腔內(nèi)安裝有下反應(yīng)器8，下反應(yīng)器8內(nèi)安裝有氯化鎂排放套管9，下反應(yīng)器8上部通過(guò)密封墊、螺栓與中蓋7密封連接，中蓋7上焊有連接氯化鎂管的外套管6，中蓋7的中間設(shè)置中間通道1，中間通道1上安裝中間通道易開(kāi)隔斷裝置11，上反應(yīng)器4內(nèi)安裝有氯化鎂排放套管9，上反應(yīng)器4外安裝有冷凝套筒5，冷凝套筒5分成2～5個(gè)水冷段，冷凝套筒5中下部設(shè)置6～10個(gè)通風(fēng)孔12，在冷凝套筒5的下部設(shè)置保溫環(huán)17，上反應(yīng)器4頂部的上反應(yīng)器尾管16通過(guò)彎管3與真空系統(tǒng)連接，冷卻水管2連通到上反應(yīng)器尾管16周邊鋼圈內(nèi)，隔熱屏15放置中蓋7上，聯(lián)合電爐10側(cè)壁設(shè)置進(jìn)風(fēng)口13、出風(fēng)口14。還原反應(yīng)完成后，將上反應(yīng)器4倒扣在中蓋7上，并通過(guò)密封墊、螺栓與中蓋7密封連接。
該裝置生產(chǎn)海綿鈦時(shí)上反應(yīng)器單位冷凝量提高，并且分布均勻，蒸餾時(shí)間縮短，如按此方案聯(lián)產(chǎn)氯化鎂，可顯著節(jié)約建筑建設(shè)費(fèi)用；裝置方便拆卸，能充分利用還原過(guò)程的熱量，降低了設(shè)備造價(jià)和生產(chǎn)成本。


附圖為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中1中間通道，2冷卻水管，3彎管，4上反應(yīng)器，5冷凝套筒，6連接氯化鎂管的外套管，7中蓋，8下反應(yīng)器，9氯化鎂排放套管，10聯(lián)合電爐，11中間通道易開(kāi)隔斷裝置，12通風(fēng)孔，13進(jìn)風(fēng)口，14出風(fēng)口，15隔熱屏，16上反應(yīng)器尾管，17保溫環(huán)。
具體實(shí)施例方式
如附圖所示，本發(fā)明的裝置主要由中間通道1、冷卻水管2、彎管3、上反應(yīng)器4、冷凝套筒5、連接氯化鎂管的外套管6、中蓋7、下反應(yīng)器8、氯化鎂排放套管9、聯(lián)合電爐10、中間通道易開(kāi)隔斷裝置11、通風(fēng)孔12、進(jìn)風(fēng)口13、出風(fēng)口14、隔熱屏15、上反應(yīng)器尾管16、17保溫環(huán)構(gòu)成。在聯(lián)合電爐10的腔內(nèi)安裝有下反應(yīng)器8，下反應(yīng)器8內(nèi)安裝有氯化鎂排放套管9，下反應(yīng)器8上部通過(guò)密封墊、螺栓與中蓋7密封連接，中蓋7上焊有連接氯化鎂管的外套管6，中蓋7的中間設(shè)置中間通道1，中間通道1上安裝中間通道易開(kāi)隔斷裝置11，上反應(yīng)器4內(nèi)安裝有氯化鎂排放套管9，上反應(yīng)器4外安裝有冷凝套筒5，冷凝套筒5中下部設(shè)置通風(fēng)孔12，在冷凝套筒5的下部設(shè)置保溫環(huán)17，上反應(yīng)器4頂部的上反應(yīng)器尾管16通過(guò)彎管3與真空系統(tǒng)連接，冷卻水管2連通到上反應(yīng)器尾管16周邊鋼圈內(nèi)，隔熱屏15放置中蓋7上，聯(lián)合電爐10側(cè)壁設(shè)置進(jìn)風(fēng)口13、出風(fēng)口14。上反應(yīng)器4倒扣在中蓋7上，并通過(guò)密封墊、螺栓與中蓋7密封連接。
按照本發(fā)明內(nèi)容設(shè)計(jì)了一臺(tái)爐產(chǎn)5噸的聯(lián)合法制取海綿鈦的裝置，如圖所示。
將上反應(yīng)器4和下反應(yīng)器8的尾部都焊有一個(gè)直徑為700mm的帶齒邊沿的圓鋼板，在冷凝套筒5的中下部焊有8個(gè)直徑360mm的圓形通風(fēng)孔12，通風(fēng)孔12外焊有法蘭，可安裝帶有密封墊的盲板法蘭，使之密封或打開(kāi)。在通風(fēng)孔12的下部焊有一圈填有保溫材料的保溫環(huán)17，在通風(fēng)孔上部設(shè)置冷卻水夾套，將夾套分成3個(gè)冷凝帶。
采用該裝置進(jìn)行海綿鈦的制備時(shí)，在下反應(yīng)器8內(nèi)放入金屬鎂，可以是固體的也可以是熔體的，抽空充氬氣后，將下反應(yīng)器8放入聯(lián)合電爐10中，爐溫升至800℃時(shí)，從下反應(yīng)器8上面連接的中蓋7的中間通道1中加入四氯化鈦，金屬鎂與四氯化鈦發(fā)生了下述反應(yīng)
分?jǐn)?shù)次向下反應(yīng)器8中加入四氯化鈦，控制四氯化鈦加料速度，并用聯(lián)合電爐10的通排風(fēng)(進(jìn)風(fēng)口13、出風(fēng)口14)帶走反應(yīng)放出的熱量。使下反應(yīng)器8反應(yīng)溫度控制在800～900℃，定期從下反應(yīng)器8中排出氯化鎂，四氯化鈦加完后，終止反應(yīng)。排出大部分氯化鎂和部分未反應(yīng)的鎂。在氬氣保護(hù)下卸掉安裝于連接氯化鎂管的外套管6和下反應(yīng)器8中排放氯化鎂套管9的氯化鎂管，在此處安裝上中間通道易開(kāi)隔斷裝置11，安裝好隔熱屏15和上反應(yīng)器4、冷凝套筒5，用螺栓將這些部件相連的密封法蘭固定連接。將上反應(yīng)器8尾部上反應(yīng)器尾管16連接于真空系統(tǒng)連接的彎管3，并把聯(lián)合電爐10通排風(fēng)系統(tǒng)關(guān)閉，接上爐膛真空系統(tǒng)，用真空泵對(duì)上反應(yīng)器4、下反應(yīng)器8和聯(lián)合電爐10的爐膛抽空，保持下反應(yīng)器8聯(lián)合電路10爐腔之間有50～70KPa壓差，將聯(lián)合電爐10升溫，使下反應(yīng)器8中海綿鈦中的鎂和氯化鎂以氣態(tài)揮發(fā)，打開(kāi)中間通道易開(kāi)隔斷裝置11，氣態(tài)的鎂和氯化鎂從中間通道1進(jìn)入上反應(yīng)器4中，并在上反應(yīng)器4的器壁上冷凝成固體。根據(jù)蒸餾時(shí)段控制進(jìn)入上反應(yīng)器4和冷凝套筒5之間的空腔間風(fēng)量，以及上反應(yīng)器4頂部帶齒邊沿的圓鋼板中的冷卻水量，使中蓋7上下兩部分空間形成明顯的溫度區(qū)。海綿鈦中大部分鎂和氯化鎂被蒸出之后進(jìn)一步提升上反應(yīng)器4和下反應(yīng)器8腔內(nèi)真空度，并提升聯(lián)合電爐10的溫度，使之維持在970～1020℃，恒溫一段時(shí)間后海綿鈦孔隙中的氯化鎂、鎂進(jìn)一步揮發(fā)干凈，這時(shí)加大冷凝套筒5的水量，從上部淋下水量也加大，此時(shí)關(guān)閉冷凝套筒5的通風(fēng)孔口，淋下的冷卻水從冷凝套筒5下沿的排水管排出。判斷蒸餾過(guò)程結(jié)束，關(guān)閉真空閥門并通過(guò)真空管向上反應(yīng)器4和下反應(yīng)器8腔內(nèi)充入氬氣，向聯(lián)合電爐10腔內(nèi)充入空氣。壓力都達(dá)到0.1MPa時(shí)將聯(lián)合裝置吊出爐外冷卻，完成了還原蒸餾聯(lián)合法的海綿鈦生產(chǎn)工藝。
該裝置生產(chǎn)海綿鈦時(shí)上反應(yīng)器4單位冷凝量提高了10％，并且分布均勻，蒸餾時(shí)間縮短80％，節(jié)電7％，海綿鈦中含氯量都在0.06％以下，如按此方案聯(lián)產(chǎn)氯化鎂，僅建筑建設(shè)費(fèi)用就可節(jié)約7.5％。
權(quán)利要求
1.一種直冷式聯(lián)合法制取海綿鈦的裝置，包括中間通道(1)、上反應(yīng)器(4)、冷凝套筒(5)、中蓋(7)、下反應(yīng)器(8)、聯(lián)合電爐(10)，其特征在于在聯(lián)合電爐(10)的腔內(nèi)安裝有下反應(yīng)器(8)，下反應(yīng)器(8)內(nèi)安裝有氯化鎂排放套管(9)，下反應(yīng)器(8)上部通過(guò)密封墊、螺栓與中蓋(7)密封連接，中蓋(7)上焊有連接氯化鎂管的外套管(6)，中蓋(7)的中間設(shè)置中間通道(1)，中間通道(1)上安裝中間通道易開(kāi)隔斷裝置(11)，上反應(yīng)器(4)內(nèi)安裝有氯化鎂排放套管(9)，上反應(yīng)器(4)外安裝有冷凝套筒(5)，在冷凝套筒(5)的下部設(shè)置保溫環(huán)(17)，上反應(yīng)器(4)頂部的上反應(yīng)器尾管(16)通過(guò)彎管(3)與真空系統(tǒng)連接，冷卻水管(2)連通到上反應(yīng)器尾管(16)周邊鋼圈內(nèi)，隔熱屏(15)放置中蓋(7)上，聯(lián)合電爐(10)側(cè)壁設(shè)置進(jìn)風(fēng)口(13)、出風(fēng)口(14)，上反應(yīng)器(4)倒扣在中蓋(7)上，并通過(guò)密封墊、螺栓與中蓋(7)密封連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的直冷式聯(lián)合法制取海綿鈦的裝置，冷凝套筒(5)分成2～5個(gè)水冷段，冷凝套筒(5)中下部設(shè)置6～10個(gè)通風(fēng)孔(12)。
全文摘要
一種直冷式聯(lián)合法制取海綿鈦的裝置，在聯(lián)合電爐的腔內(nèi)安裝有下反應(yīng)器，下反應(yīng)器內(nèi)安裝有氯化鎂排放套管，下反應(yīng)器上部與中蓋密封連接，中蓋上焊有連接氯化鎂管的外套管，中蓋的中間設(shè)置中間通道，中間通道上安裝易開(kāi)隔斷裝置，上反應(yīng)器內(nèi)安裝有氯化鎂排放套管，上反應(yīng)器外安裝有冷凝套筒，在冷凝套筒的下部設(shè)置保溫環(huán)，上反應(yīng)器尾管與真空系統(tǒng)連接，冷卻水管連通到上反應(yīng)器尾管周邊鋼圈內(nèi)，隔熱屏放置中蓋上，上反應(yīng)器倒扣在中蓋上并密封連接。該裝置生產(chǎn)海綿鈦時(shí)上反應(yīng)器單位冷凝量提高，并且分布均勻，蒸餾時(shí)間縮短，如聯(lián)產(chǎn)氯化鎂，可顯著節(jié)約建筑建設(shè)費(fèi)用；裝置方便拆卸，能充分利用還原過(guò)程的熱量，降低了設(shè)備造價(jià)和生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C22B34/00GK1851015SQ20061004675
公開(kāi)日2006年10月25日 申請(qǐng)日期2006年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月31日
發(fā)明者劉曉嵐, 徐向輝 申請(qǐng)人:劉曉嵐