[发明专利]一种还原蒸馏炉及包含其的装置和方法

说明书

本发明提供一种还原蒸馏炉，所述还原蒸馏炉采用I型结构，从上到下依次包括：蒸馏装置和加热装置，且所述蒸馏装置内设置有结晶单元，结构简单紧凑，设备利用率高；而且所述加热装置的一侧与抽真空单元相连，使蒸馏装置与加热装置之间形成真空空间，实现内外双真空，可保障内胆寿命；利用所述还原蒸馏炉生产钛合金时，可同时副产含钛冰晶石，无废料废渣产生，而且能够大幅提升还原及蒸馏效率，从而缩短生产周期，降低能耗，具有较高的工业应用价值。

技术领域

本发明涉及钛合金生产技术领域，尤其涉及一种还原蒸馏炉及包含其的装置和方法。

背景技术

钛合金具有比强度高、耐腐蚀、无磁性、低阻尼、生物相容性好等突出优点，被誉为“太空金属”和“海洋金属”，在航空航天、海洋工程、化工、冶金、电力、医疗等领域有不可替代的重要地位。目前国内外工业生产海绵钛均采用镁还原四氯化钛方法，在还原蒸馏工序中，炉型多数采用倒U型联合法生产，其特点是单炉产量大，合格率高，能耗低的优势。为降低生产成本，各国都将设备大型化作为技术发展方向。镁还原四氯化钛的反应是一个放热反应，在还原蒸馏炉上部及反应器上部，还原生产过程中要产生大量的余热，其中反应产生的一部分热量用于自身的反应能量，其它的热量必须不断排除，否则温度升高使反应器壁超温而使反应器设备的使用寿命缩短，也增加反应器中铁的向液镁中扩散速度，使产品铁含量增加，且使加料时间增加，延长了海绵钛生产周期。

在现行生产金属钛及钛合金的工艺流程中，这种倒U型设备，还原蒸馏罐与冷凝器呈水平排列，中间采用管道连接，存在热还原过程长、工序复杂、不能连续化生产等缺点，从而造成钛合金生产成本居高不下，大大限制钛合金的广泛应用。

CN203700458U公开了一种镁还原法生产海绵钛用的还原蒸馏炉，能够及时排出反应器中的大量余热，但该法仍然存在不能连续化生产等问题。

CN104946907A公开了一种海绵钛生产还原反应区的冷却装置及冷却方法，该方法采用雾化水汽对还原反应器进行冷却，其中，雾化水汽经由加热电炉和还原反应器之间的流道对还原反应器进行冷却，解决了反应器温度过高的问题，但并未意识到现有的还原蒸馏炉热还原过程长且工序复杂的问题。

CN101724754A公开了一种还原蒸馏炉，对还原蒸馏罐分段进行加热和冷却，一定程度上提高了产品的质量和产能，但该还原蒸馏炉仍然未解决现有蒸馏炉操作复杂，还原过程长的问题。

因此，需要开发一种结构紧凑、工序简单且还原周期短的生产钛合金的还原蒸馏炉及其装置和方法。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种还原蒸馏炉，所述还原蒸馏炉采用I型结构，从上到下依次包括：蒸馏装置和加热装置，且所述蒸馏装置内设置有结晶单元，所述加热装置的一侧与抽真空单元相连，使蒸馏装置与加热装置之间形成真空空间，不仅结构简单紧凑，易操作，设备利用率高；而且能够实现内外双真空，可保障内胆寿命；利用所述还原蒸馏炉生产钛合金时，在大幅提升还原及蒸馏效率的同时可副产含钛冰晶石，无废料废渣产生，流程短，能耗低，具有较高的工业应用价值。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种还原蒸馏炉，所述还原蒸馏炉从上到下依次包括：蒸馏装置和加热装置；所述蒸馏装置内设置有结晶单元；所述蒸馏装置设置在加热装置内；所述加热装置的一侧与抽真空单元相连，蒸馏装置与加热装置之间形成真空空间。

本发明提供的还原蒸馏炉较现有技术采用倒U型设备而言，本发明采用的是I型结构，从上到下依次包括：蒸馏装置和加热装置，且蒸馏装置内设置有结晶单元，结构简单紧凑，易操作，设备利用率高，生产周期短，其中现有镁法采用还原蒸馏炉的还原蒸馏周期在10天以上，而采用本申请的还原蒸馏炉，生产周期可缩短至4天以下；同时本发明中所述加热装置的一侧与抽真空单元相连，使蒸馏装置与加热装置之间形成真空空间，能够实现内外双真空，可保障内胆寿命。