[发明专利]一种可回收余热的强制对流镁热法海绵钛生产还原系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种可回收余热的强制对流镁热法海绵钛生产还原系统，属于化工领域。

背景技术

遵宝钛业有限公司全流程海绵钛生产工艺采用的是镁热还原—真空蒸馏处理TiCl₄生产海绵钛的Kroll法生产工艺，同时配备镁电解生产满足还原—蒸馏工序对精镁的需求。Kroll法生产海绵钛实现了原料Mg-Cl₂-MgCl₂的闭路循环，而且由于还原后立即进行真空蒸馏，蒸馏物仍处于高温状态，避开了蒸馏物导热率的降低，从而达到节能目的，所以采用联合法工艺可以提高蒸馏速率、减少能耗、缩短生产周期。遵宝钛业有限公司在生产规模方面与国外以达到相同水平，但在技术装备、能耗、产品质量以及生产控制及管理等方面都与先进国家还有一定的差距。

由于镁热还原TiCl₄是一个剧烈的放热反应，在生产的初中期，反应器的散热能力成为制约TiCl₄加料速度的一个重要因素，而现目前，海绵钛还原设备环形空腔（还原反应釜和加热器之间的间隙）内的空气自然对流强度无法满足大型倒“U”形海绵钛还原—蒸馏一体化设备的生产需要，同时，现目前在还原反应热量散失方面造成的能量损失最大，主要是因为现目前缺乏对还原反应设备的余热回收装置。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种可回收余热的强制对流镁热法海绵钛生产还原系统。本发明能够满足大型倒“U”形海绵钛还原—蒸馏一体化设备的生产需要，可加快反应中期的散热速度和加料速度，提高生产效率，并且能对还原设备反应时产生的热量进行回收，且装置简单，制造成本低，回收效率高。

本发明的技术方案：一种可回收余热的强制对流镁热法海绵钛生产还原系统，包括有还原反应釜，还原反应釜的顶部设有盖板，还原反应釜外设有筒形加热器，筒形加热器与还原反应釜之间有间隙，间隙内设有下隔板和上隔板，下隔板和上隔板之间形成环形冷却区域，冷却区域下部的筒形加热器上均布有至少1个冷空气入口，冷空气入口经导管连接有强制对流风机，导管上设有第一流量阀，冷却区域上部的筒形加热器上设有与冷空气入口对称的热空气出口，热空气出口上分别连接有导气管，且导气管的另一端汇总至导气总管，导气总管的一端连接有余热回收装置，导气总管上设有第二流量阀。

前述的可回收余热的强制对流镁热法海绵钛生产还原系统，所述冷空气入口共设有5-6个，均匀分布在筒形加热器的筒壁上。

前述的可回收余热的强制对流镁热法海绵钛生产还原系统，所述余热回收装置包括有换热壳体，换热壳体的一侧连接在导气总管上，换热壳体的另一侧设有冷空气出口，换热壳体内设有换热管，换热管的两端分别伸出换热壳体，并在其伸出的一端连接有冷却水导入管，冷却水导入管上设有水泵和第三流量阀，换热管伸出的另一端连接有热水导出管，热水导出管的一端连接有储水箱，储水箱上设有排水管，排水管上设有第四流量阀。

前述的可回收余热的强制对流镁热法海绵钛生产还原系统，所述导气总管与换热壳体之间经法兰连接。

前述的可回收余热的强制对流镁热法海绵钛生产还原系统，所述换热管呈蛇形盘曲在所述换热壳体中。

本发明的有益效果：

1、本发明通过在间隙内设置上下隔板形成冷却区域，并通过强制对流风机推动大量冷空气进入冷却区域的下部，然后从上部的热空气出口排出，使冷空气在冷却区域内形成对流后与还原反应釜发生热交换，将反应中期产生的热量快速带走，加快反应釜内的冷却速度，从而加快了反应中期的加料速度，提高了生产效率，另外，本发明通过流量阀精确控制冷空气进入量和进入速度，达到了避免反应前期和后期大量冷空气进入带走过多热量的目的，因为反应前期和反应后期还原反应放热量少，需要加热器辅助加热促进反应；此外，本发明通过将冷却区域的热空气收集并通入换热壳体，与换热管内的冷却水进行热交换，吸热后的冷却水升温变成热水流入蓄水箱储存备用，放热后的热空气通过冷空气出口排出，实现了对海绵钛生产设备的余热回收，虽然整个余热回收系统的理论效率可以高达81.75%，但是实际应用中，整个余热回收系统的余热回收效率仅有31.10%。通常情况下，为了保证热水的质量，低的余热回收效率是不可避免的。

2、本发明的导气总管与换热壳体支架通过法兰连接，连接方便，且便于制造生产。

3、本发明的换热管呈蛇形盘曲在换热壳体中，使在有限的换热壳体空间中尽可能的增加换热管的长度，延长冷却水与热空气的换热时间，提高了换热效果。

为证明本发明的有益效果，申请人做了如下实验：

加料速度对比：