還原反應(yīng)器中心冷卻裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及還原反應(yīng)器領(lǐng)域，尤其是還原反應(yīng)器中心冷卻裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在鎂法生產(chǎn)海綿鈦的鎂還原過程中，鎂還原反應(yīng)主要發(fā)生在液鎂表面與反應(yīng)器內(nèi)壁交界處，并以生成的海綿鈦為基礎(chǔ)繼續(xù)橫向向內(nèi)或縱向向上反應(yīng)，同時反應(yīng)器外壁始終處于空氣冷卻散熱狀態(tài)。由于鎂還原反應(yīng)放熱量大，因此在液鎂表面附近區(qū)域中鎂還原反應(yīng)區(qū)溫度最高，但是一方面貼近反應(yīng)器壁的反應(yīng)區(qū)始終處于良好散熱條件下，同時反應(yīng)生成的氯化鎂下沉也帶走了大量熱量，另一方面呈環(huán)形分布的反應(yīng)區(qū)持續(xù)向無反應(yīng)的液鎂表面中心傳熱，導(dǎo)致液鎂表面中心溫度與四周鎂還原反應(yīng)區(qū)相當(dāng)。液鎂表面中心高溫，一方面導(dǎo)致無海綿鈦遮擋的液面中心區(qū)域液鎂蒸發(fā)加劇，增加了液面以上反應(yīng)器內(nèi)壁與反應(yīng)器上蓋底板冷卻凝結(jié)的液鎂量，另一方面加熱了中心區(qū)域上部新加入的氣態(tài)四氯化鈦，使液面以上空間形成了中央受熱上升、四周(貼近反應(yīng)器內(nèi)壁)冷卻下沉的四氯化鈦氣體對流，增大了液面以上反應(yīng)器內(nèi)壁與反應(yīng)器上蓋底板附近區(qū)域的四氯化鈦氣體含量，因此兩者均大幅增加了液面以上反應(yīng)器內(nèi)壁與反應(yīng)器上蓋底板上劣質(zhì)海綿鈦的生成量，同時使液面與反應(yīng)器內(nèi)壁交界處生成的海綿鈦傾向于縱向向上“生長”，減少了優(yōu)質(zhì)海綿鈦產(chǎn)生，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量水平。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是:提供一種還原反應(yīng)器中心冷卻裝置，能夠降低還原反應(yīng)器中液鎂表面中心的溫度、逆轉(zhuǎn)四氯化鈦氣體對流方向，提高生成的海綿鈦的質(zhì)量。
[0004]為解決上述技術(shù)問題本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:還原反應(yīng)器中心冷卻裝置，包括進(jìn)氣管、進(jìn)氣冷卻管、出氣管、出氣冷卻管、中心套管；所述中心套管固定在還原反應(yīng)器上蓋中；所述進(jìn)氣管與出氣管穿過中心套管，下端伸入還原反應(yīng)器內(nèi)腔中；所述進(jìn)氣冷卻管連接在進(jìn)氣管下端，出氣冷卻管連接在出氣管下端。
[0005]進(jìn)一步的是:所述進(jìn)氣冷卻管和出氣冷卻管均為螺旋狀。
[0006]進(jìn)一步的是:所述進(jìn)氣冷卻管和出氣冷卻管呈中心對稱地相互交錯。
[0007]進(jìn)一步的是:所述進(jìn)氣冷卻管和出氣冷卻管的螺旋中心正對加料管的下端。
[0008]進(jìn)一步的是:所述進(jìn)氣冷卻管和出氣冷卻管的螺旋外徑均小于中心套管的內(nèi)徑。
[0009]進(jìn)一步的是:所述進(jìn)氣冷卻管和出氣冷卻管的底部都高于還原反應(yīng)器內(nèi)液鎂的液面。
[0010]進(jìn)一步的是:所述中心套管焊接固定在還原反應(yīng)器上蓋的中心，上端突出還原反應(yīng)器上蓋，下端伸入還原反應(yīng)器內(nèi)腔中。
[0011]進(jìn)一步的是:所述中心套管的頂端設(shè)有法蘭，進(jìn)氣管和出氣管與中心套管通過法蘭固定。
[0012]進(jìn)一步的是:所述進(jìn)氣管、出氣管、中心套管與法蘭的連接處密封。
[0013]進(jìn)一步的是:所述進(jìn)氣管、進(jìn)氣冷卻管、出氣管、出氣冷卻管和中心套管的材料都為抗蝕無縫不銹鋼管。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果是:1、將依次連通的進(jìn)氣管、進(jìn)氣冷卻管、出氣管和出氣冷卻管安裝在還原反應(yīng)器中，常溫氬氣能夠通過進(jìn)氣管進(jìn)入進(jìn)氣冷卻管和出氣冷卻管，還原反應(yīng)器內(nèi)的四氯化鈦氣體與氬氣進(jìn)行熱交換，四氯化鈦冷卻后下沉與液鎂的液面中心接觸，降低液鎂表面中心的溫度，減少此區(qū)域液鎂的蒸發(fā)；2、減少了與反應(yīng)器內(nèi)壁或反應(yīng)器上蓋底板直接接觸的劣質(zhì)海綿鈦產(chǎn)生，增加不直接接觸鋼板的優(yōu)質(zhì)海綿鈦產(chǎn)生，從而保證了生成的海綿鈦的質(zhì)量；3、經(jīng)出氣管排除的高溫氬氣通過外部熱交換冷卻后，由能成為常溫氬氣重新循環(huán)使用，降低了成本且增加了經(jīng)濟(jì)價值。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型的示意圖；
[0016]圖中標(biāo)記為:1-進(jìn)氣管、2-進(jìn)氣冷卻管、3-出氣冷卻管、4-出氣管、5-中心套管、6-還原反應(yīng)器上蓋。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為了便于理解本實(shí)用新型，下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步的說明。
[0018]如圖1所示，本實(shí)用新型還原反應(yīng)器中心冷卻裝置，包括進(jìn)氣管1、進(jìn)氣冷卻管2、出氣管4、出氣冷卻管3、中心套管5 ;中心套管5固定在還原反應(yīng)器上蓋6中，整個套管穿過上蓋，中心套管5的作用是固定進(jìn)氣管1、進(jìn)氣冷卻管2、出氣冷卻管3和出氣管4，并為它們提供一個進(jìn)入還原反應(yīng)器內(nèi)腔的密閉通道。進(jìn)氣管I與出氣管4穿過中心套管5，下端伸入還原反應(yīng)器內(nèi)腔中；進(jìn)氣冷卻管2連接在進(jìn)氣管I下端，出氣冷卻管3連接在出氣管4下端；進(jìn)氣冷卻管2的底端與出氣冷卻管3的底端連通；冷卻氣體從進(jìn)氣管I進(jìn)入還原反應(yīng)器，依次通過進(jìn)氣冷卻管2和出氣冷卻管3，再從出氣管4排出。
[0019]具體的，進(jìn)氣冷卻管2和出氣冷卻管3均為螺旋狀。螺旋狀的結(jié)構(gòu)能夠使進(jìn)氣冷卻管2和出氣冷卻管3在占用相同空間的情況下具有更長的長度，使得冷卻氣體在進(jìn)氣冷卻管2和出氣冷卻管3中進(jìn)行的熱交換更加充分。
[0020]具體的，進(jìn)氣冷卻管2和出氣冷卻管3呈中心對稱地相互交錯。同樣的，作為螺旋狀的結(jié)構(gòu)，進(jìn)氣冷卻管2和出氣冷卻管3這樣設(shè)置能夠減小占用的空間，增加熱交換的面積，從而提尚冷卻效率。
[0021]進(jìn)氣冷卻管2和出氣冷卻管3的的數(shù)量和螺旋圈數(shù)都可以根據(jù)使用者的需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)需要加強(qiáng)冷卻效率時，可增加進(jìn)氣冷卻管2和出氣冷卻管3的數(shù)量將雙螺旋結(jié)構(gòu)變?yōu)樗穆菪Y(jié)構(gòu)，或者直接增加螺旋的圈數(shù)都可行。
[0022]具體的，進(jìn)氣冷卻管2和出氣冷卻管3的螺旋外徑均小于中心套管5的內(nèi)徑。還原反應(yīng)結(jié)束后可直接將進(jìn)氣冷卻管2和出氣冷卻管3從中心套管5中抽出。
[0023]具體的，進(jìn)氣冷卻管2和出氣冷卻管3的底部都高于還原反應(yīng)器內(nèi)液鎂的液面。避免進(jìn)氣冷卻管2和出氣冷卻管3與液鎂接觸，造成接觸液面后管道外表面生成海綿鈦增加原料損失或者增加還原結(jié)束后拔出冷卻管時的安全風(fēng)險。
[0024]具體的，中心套管5焊接固定在還原反應(yīng)器上蓋6的中心，下端伸入還原反應(yīng)器內(nèi)腔中。保證進(jìn)氣冷卻管2和出氣冷卻管3始終位于液鎂的液面中心上方，使得還原反應(yīng)器內(nèi)液鎂的液面上方空間的熱平衡以及四氯化鈦氣體對流均衡。
[0025]具體的，中心套管5的頂端設(shè)有法蘭，進(jìn)氣管I和出氣管4與中心套管5通過法蘭固定。使用法蘭連接，方便設(shè)備的安裝。同時，若加料管中的四氯化鈦未經(jīng)過氣化裝置氣化，加料管則可通過法蘭與進(jìn)氣管I和出氣管4 一同固定在中心套管5中。
[0026]具體的，若加料管與進(jìn)氣管I和出氣管4 一同固定在法蘭上，則進(jìn)氣冷卻管2和出氣冷卻管3的螺旋中心正對加料管的下端。
[0027]具體的，進(jìn)氣管1、出氣管4、中心套管5與法蘭的連接處密封。保證了整個冷卻裝置的密封性，避免四氯化鈦等氣體逸出裝置，造成污染或者浪費(fèi)。
[0028]具體的，進(jìn)氣管1、進(jìn)氣冷卻管2、出氣管3、出氣冷卻管4和中心套管5的材料都為抗蝕無縫不銹鋼管。避免管壁因受腐蝕而穿孔，從而導(dǎo)致四氯化鈦的泄露。增加了裝置使用壽命，也保證了反應(yīng)的安全進(jìn)行。
[0029]實(shí)施時，所用的冷卻氣體選用氬氣。因?yàn)楸緦?shí)用新型中心冷卻裝置采用的是熱交換的冷卻方式，而且為了熱交換結(jié)合后冷卻介質(zhì)的排出方便，因此氣體冷卻為最佳選擇；采用氣體冷卻還可以通過調(diào)節(jié)進(jìn)氣的速率來改變冷卻散熱量，降低了出氣溫度，減少管道外表面的氧化程度。另外為了避免冷卻氣體污染還原反應(yīng)器內(nèi)的液鎂和海綿鈦，此處選用氬氣。整個冷卻過程方便可控，且能延長管道的使用壽命。
[0030]本實(shí)用新型還原反應(yīng)器中心冷卻裝置實(shí)施時，冷卻氣體氬氣以常溫態(tài)從進(jìn)氣管I進(jìn)入還原反應(yīng)器內(nèi)腔，隨后進(jìn)入進(jìn)氣冷卻管2和出氣冷卻管3。隨后，常溫氬氣與還原反應(yīng)器內(nèi)腔中的四氯化鈦進(jìn)行熱交換，四氯化鈦經(jīng)過熱交換冷卻后下降與液鎂表面接觸，液鎂表面中心的溫度降低，此區(qū)域的液鎂蒸發(fā)減少；同時下降的四氯化鈦沿液鎂表面擴(kuò)散至貼近還原反應(yīng)器內(nèi)壁的鎂還原反應(yīng)區(qū)，增大了此區(qū)域的四氯化鈦氣體含量，使此處生成的海綿鈦傾向于橫向向內(nèi)繼續(xù)反應(yīng)，減少了還原反應(yīng)器內(nèi)壁與還原反應(yīng)器上蓋之間區(qū)域的四氯化鈦氣體含量，從而減少了與還原反應(yīng)器的鋼板內(nèi)壁直接接觸的劣質(zhì)海綿鈦的生成，增加了不直接接觸還原反應(yīng)器的鋼板內(nèi)壁的優(yōu)質(zhì)海綿鈦的生成，保證了生成的海綿鈦的質(zhì)量。常溫氬氣經(jīng)過熱交換后，溫度升高，繼而可以上升從出氣管4排出。而排出的高溫氬氣經(jīng)過回收冷卻后，由可以成為常溫氬氣進(jìn)入冷卻裝置循環(huán)使用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.還原反應(yīng)器中心冷卻裝置，其特征在于:包括進(jìn)氣管(I)、進(jìn)氣冷卻管(2)、出氣管(4)、出氣冷卻管(3)、中心套管(5);所述中心套管(5)固定在還原反應(yīng)器上蓋(6)中；所述進(jìn)氣管(I)與出氣管(4)穿過中心套管(5)，下端伸入還原反應(yīng)器內(nèi)腔中；所述進(jìn)氣冷卻管(2)連接在進(jìn)氣管(I)下端，出氣冷卻管(4)連接在出氣管(3)下端；所述進(jìn)氣冷卻管(2)的底端與出氣冷卻管⑶的底端連通。2.如權(quán)利要求1所述的還原反應(yīng)器中心冷卻裝置，其特征在于:所述進(jìn)氣冷卻管(2)和出氣冷卻管(3)均為螺旋狀。3.如權(quán)利要求2所述的還原反應(yīng)器中心冷卻裝置，其特征在于:所述進(jìn)氣冷卻管(2)和出氣冷卻管(3)呈中心對稱地相互交錯。4.如權(quán)利要求3所述的還原反應(yīng)器中心冷卻裝置，其特征在于:所述進(jìn)氣冷卻管(2)和出氣冷卻管(3)的螺旋中心正對加料管的下端。5.如權(quán)利要求2至4任意一項(xiàng)所述的還原反應(yīng)器中心冷卻裝置，其特征在于:所述進(jìn)氣冷卻管⑵和出氣冷卻管(3)的螺旋外徑均小于中心套管(5)的內(nèi)徑。6.如權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)所述的還原反應(yīng)器中心冷卻裝置，其特征在于:所述進(jìn)氣冷卻管(2)和出氣冷卻管(3)的底部都高于還原反應(yīng)器內(nèi)液鎂的液面。7.如權(quán)利要求1所述的還原反應(yīng)器中心冷卻裝置，其特征在于:所述中心套管(5)焊接固定在還原反應(yīng)器上蓋(6)的中心，上端突出還原反應(yīng)器上蓋(6)，下端伸入還原反應(yīng)器內(nèi)腔中。8.如權(quán)利要求7所述的還原反應(yīng)器中心冷卻裝置，其特征在于:所述中心套管(5)的頂端設(shè)有法蘭，進(jìn)氣管(I)和出氣管(4)與中心套管(5)通過法蘭固定。9.如權(quán)利要求8所述的還原反應(yīng)器中心冷卻裝置，其特征在于:所述進(jìn)氣管(I)、出氣管(4)、中心套管(5)與法蘭的連接處密封。10.如權(quán)利要求1、2、3、4、7、8或9所述的還原反應(yīng)器中心冷卻裝置，其特征在于:所述進(jìn)氣管(I)、進(jìn)氣冷卻管(2)、出氣管(4)、出氣冷卻管(3)和中心套管(5)的材料都為抗蝕無縫不銹鋼管。
【專利摘要】本實(shí)用新型還原反應(yīng)器中心冷卻裝置，包括進(jìn)氣管、進(jìn)氣冷卻管、出氣管、出氣冷卻管、中心套管；所述中心套管固定在還原反應(yīng)器上蓋中；所述進(jìn)氣管與出氣管穿過中心套管，下端伸入還原反應(yīng)器內(nèi)腔中；所述進(jìn)氣冷卻管連接在進(jìn)氣管下端，出氣冷卻管連接在出氣管下端；所述進(jìn)氣冷卻管的底端與出氣冷卻管的底端連通；冷卻氣體從進(jìn)氣管進(jìn)入還原反應(yīng)器，依次通過進(jìn)氣冷卻管和出氣冷卻管，再從出氣管排出。能夠降低還原反應(yīng)器中液鎂表面中心的溫度、逆轉(zhuǎn)四氯化鈦氣體對流方向，提高生成的海綿鈦的質(zhì)量。
【IPC分類】C22B34/12
【公開號】CN204939588
【申請?zhí)枴緾N201520627984
【發(fā)明人】曹旭東, 李正祥
【申請人】攀枝花鋼企欣宇化工有限公司
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年8月19日