还原反应器中心冷却装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及还原反应器领域，尤其是还原反应器中心冷却装置。
【背景技术】
[0002]目前，在镁法生产海绵钛的镁还原过程中，镁还原反应主要发生在液镁表面与反应器内壁交界处，并以生成的海绵钛为基础继续横向向内或纵向向上反应，同时反应器外壁始终处于空气冷却散热状态。由于镁还原反应放热量大，因此在液镁表面附近区域中镁还原反应区温度最高，但是一方面贴近反应器壁的反应区始终处于良好散热条件下，同时反应生成的氯化镁下沉也带走了大量热量，另一方面呈环形分布的反应区持续向无反应的液镁表面中心传热，导致液镁表面中心温度与四周镁还原反应区相当。液镁表面中心高温，一方面导致无海绵钛遮挡的液面中心区域液镁蒸发加剧，增加了液面以上反应器内壁与反应器上盖底板冷却凝结的液镁量，另一方面加热了中心区域上部新加入的气态四氯化钛，使液面以上空间形成了中央受热上升、四周(贴近反应器内壁)冷却下沉的四氯化钛气体对流，增大了液面以上反应器内壁与反应器上盖底板附近区域的四氯化钛气体含量，因此两者均大幅增加了液面以上反应器内壁与反应器上盖底板上劣质海绵钛的生成量，同时使液面与反应器内壁交界处生成的海绵钛倾向于纵向向上“生长”，减少了优质海绵钛产生，严重影响产品质量水平。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种还原反应器中心冷却装置，能够降低还原反应器中液镁表面中心的温度、逆转四氯化钛气体对流方向，提高生成的海绵钛的质量。
[0004]为解决上述技术问题本实用新型所采用的技术方案是:还原反应器中心冷却装置，包括进气管、进气冷却管、出气管、出气冷却管、中心套管；所述中心套管固定在还原反应器上盖中；所述进气管与出气管穿过中心套管，下端伸入还原反应器内腔中；所述进气冷却管连接在进气管下端，出气冷却管连接在出气管下端。
[0005]进一步的是:所述进气冷却管和出气冷却管均为螺旋状。
[0006]进一步的是:所述进气冷却管和出气冷却管呈中心对称地相互交错。
[0007]进一步的是:所述进气冷却管和出气冷却管的螺旋中心正对加料管的下端。
[0008]进一步的是:所述进气冷却管和出气冷却管的螺旋外径均小于中心套管的内径。
[0009]进一步的是:所述进气冷却管和出气冷却管的底部都高于还原反应器内液镁的液面。
[0010]进一步的是:所述中心套管焊接固定在还原反应器上盖的中心，上端突出还原反应器上盖，下端伸入还原反应器内腔中。
[0011]进一步的是:所述中心套管的顶端设有法兰，进气管和出气管与中心套管通过法兰固定。
[0012]进一步的是:所述进气管、出气管、中心套管与法兰的连接处密封。
[0013]进一步的是:所述进气管、进气冷却管、出气管、出气冷却管和中心套管的材料都为抗蚀无缝不锈钢管。
[0014]本实用新型的有益效果是:1、将依次连通的进气管、进气冷却管、出气管和出气冷却管安装在还原反应器中，常温氩气能够通过进气管进入进气冷却管和出气冷却管，还原反应器内的四氯化钛气体与氩气进行热交换，四氯化钛冷却后下沉与液镁的液面中心接触，降低液镁表面中心的温度，减少此区域液镁的蒸发；2、减少了与反应器内壁或反应器上盖底板直接接触的劣质海绵钛产生，增加不直接接触钢板的优质海绵钛产生，从而保证了生成的海绵钛的质量；3、经出气管排除的高温氩气通过外部热交换冷却后，由能成为常温氩气重新循环使用，降低了成本且增加了经济价值。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的示意图；
[0016]图中标记为:1-进气管、2-进气冷却管、3-出气冷却管、4-出气管、5-中心套管、6-还原反应器上盖。
【具体实施方式】
[0017]为了便于理解本实用新型，下面结合附图对本实用新型进行进一步的说明。
[0018]如图1所示，本实用新型还原反应器中心冷却装置，包括进气管1、进气冷却管2、出气管4、出气冷却管3、中心套管5 ;中心套管5固定在还原反应器上盖6中，整个套管穿过上盖，中心套管5的作用是固定进气管1、进气冷却管2、出气冷却管3和出气管4，并为它们提供一个进入还原反应器内腔的密闭通道。进气管I与出气管4穿过中心套管5，下端伸入还原反应器内腔中；进气冷却管2连接在进气管I下端，出气冷却管3连接在出气管4下端；进气冷却管2的底端与出气冷却管3的底端连通；冷却气体从进气管I进入还原反应器，依次通过进气冷却管2和出气冷却管3，再从出气管4排出。
[0019]具体的，进气冷却管2和出气冷却管3均为螺旋状。螺旋状的结构能够使进气冷却管2和出气冷却管3在占用相同空间的情况下具有更长的长度，使得冷却气体在进气冷却管2和出气冷却管3中进行的热交换更加充分。
[0020]具体的，进气冷却管2和出气冷却管3呈中心对称地相互交错。同样的，作为螺旋状的结构，进气冷却管2和出气冷却管3这样设置能够减小占用的空间，增加热交换的面积，从而提尚冷却效率。
[0021]进气冷却管2和出气冷却管3的的数量和螺旋圈数都可以根据使用者的需要进行调节。当需要加强冷却效率时，可增加进气冷却管2和出气冷却管3的数量将双螺旋结构变为四螺旋结构，或者直接增加螺旋的圈数都可行。
[0022]具体的，进气冷却管2和出气冷却管3的螺旋外径均小于中心套管5的内径。还原反应结束后可直接将进气冷却管2和出气冷却管3从中心套管5中抽出。
[0023]具体的，进气冷却管2和出气冷却管3的底部都高于还原反应器内液镁的液面。避免进气冷却管2和出气冷却管3与液镁接触，造成接触液面后管道外表面生成海绵钛增加原料损失或者增加还原结束后拔出冷却管时的安全风险。
[0024]具体的，中心套管5焊接固定在还原反应器上盖6的中心，下端伸入还原反应器内腔中。保证进气冷却管2和出气冷却管3始终位于液镁的液面中心上方，使得还原反应器内液镁的液面上方空间的热平衡以及四氯化钛气体对流均衡。
[0025]具体的，中心套管5的顶端设有法兰，进气管I和出气管4与中心套管5通过法兰固定。使用法兰连接，方便设备的安装。同时，若加料管中的四氯化钛未经过气化装置气化，加料管则可通过法兰与进气管I和出气管4 一同固定在中心套管5中。
[0026]具体的，若加料管与进气管I和出气管4 一同固定在法兰上，则进气冷却管2和出气冷却管3的螺旋中心正对加料管的下端。
[0027]具体的，进气管1、出气管4、中心套管5与法兰的连接处密封。保证了整个冷却装置的密封性，避免四氯化钛等气体逸出装置，造成污染或者浪费。
[0028]具体的，进气管1、进气冷却管2、出气管3、出气冷却管4和中心套管5的材料都为抗蚀无缝不锈钢管。避免管壁因受腐蚀而穿孔，从而导致四氯化钛的泄露。增加了装置使用寿命，也保证了反应的安全进行。
[0029]实施时，所用的冷却气体选用氩气。因为本实用新型中心冷却装置采用的是热交换的冷却方式，而且为了热交换结合后冷却介质的排出方便，因此气体冷却为最佳选择；采用气体冷却还可以通过调节进气的速率来改变冷却散热量，降低了出气温度，减少管道外表面的氧化程度。另外为了避免冷却气体污染还原反应器内的液镁和海绵钛，此处选用氩气。整个冷却过程方便可控，且能延长管道的使用寿命。
[0030]本实用新型还原反应器中心冷却装置实施时，冷却气体氩气以常温态从进气管I进入还原反应器内腔，随后进入进气冷却管2和出气冷却管3。随后，常温氩气与还原反应器内腔中的四氯化钛进行热交换，四氯化钛经过热交换冷却后下降与液镁表面接触，液镁表面中心的温度降低，此区域的液镁蒸发减少；同时下降的四氯化钛沿液镁表面扩散至贴近还原反应器内壁的镁还原反应区，增大了此区域的四氯化钛气体含量，使此处生成的海绵钛倾向于横向向内继续反应，减少了还原反应器内壁与还原反应器上盖之间区域的四氯化钛气体含量，从而减少了与还原反应器的钢板内壁直接接触的劣质海绵钛的生成，增加了不直接接触还原反应器的钢板内壁的优质海绵钛的生成，保证了生成的海绵钛的质量。常温氩气经过热交换后，温度升高，继而可以上升从出气管4排出。而排出的高温氩气经过回收冷却后，由可以成为常温氩气进入冷却装置循环使用。
【主权项】
1.还原反应器中心冷却装置，其特征在于:包括进气管(I)、进气冷却管(2)、出气管(4)、出气冷却管(3)、中心套管(5);所述中心套管(5)固定在还原反应器上盖(6)中；所述进气管(I)与出气管(4)穿过中心套管(5)，下端伸入还原反应器内腔中；所述进气冷却管(2)连接在进气管(I)下端，出气冷却管(4)连接在出气管(3)下端；所述进气冷却管(2)的底端与出气冷却管⑶的底端连通。2.如权利要求1所述的还原反应器中心冷却装置，其特征在于:所述进气冷却管(2)和出气冷却管(3)均为螺旋状。3.如权利要求2所述的还原反应器中心冷却装置，其特征在于:所述进气冷却管(2)和出气冷却管(3)呈中心对称地相互交错。4.如权利要求3所述的还原反应器中心冷却装置，其特征在于:所述进气冷却管(2)和出气冷却管(3)的螺旋中心正对加料管的下端。5.如权利要求2至4任意一项所述的还原反应器中心冷却装置，其特征在于:所述进气冷却管⑵和出气冷却管(3)的螺旋外径均小于中心套管(5)的内径。6.如权利要求1至4任意一项所述的还原反应器中心冷却装置，其特征在于:所述进气冷却管(2)和出气冷却管(3)的底部都高于还原反应器内液镁的液面。7.如权利要求1所述的还原反应器中心冷却装置，其特征在于:所述中心套管(5)焊接固定在还原反应器上盖(6)的中心，上端突出还原反应器上盖(6)，下端伸入还原反应器内腔中。8.如权利要求7所述的还原反应器中心冷却装置，其特征在于:所述中心套管(5)的顶端设有法兰，进气管(I)和出气管(4)与中心套管(5)通过法兰固定。9.如权利要求8所述的还原反应器中心冷却装置，其特征在于:所述进气管(I)、出气管(4)、中心套管(5)与法兰的连接处密封。10.如权利要求1、2、3、4、7、8或9所述的还原反应器中心冷却装置，其特征在于:所述进气管(I)、进气冷却管(2)、出气管(4)、出气冷却管(3)和中心套管(5)的材料都为抗蚀无缝不锈钢管。
【专利摘要】本实用新型还原反应器中心冷却装置，包括进气管、进气冷却管、出气管、出气冷却管、中心套管；所述中心套管固定在还原反应器上盖中；所述进气管与出气管穿过中心套管，下端伸入还原反应器内腔中；所述进气冷却管连接在进气管下端，出气冷却管连接在出气管下端；所述进气冷却管的底端与出气冷却管的底端连通；冷却气体从进气管进入还原反应器，依次通过进气冷却管和出气冷却管，再从出气管排出。能够降低还原反应器中液镁表面中心的温度、逆转四氯化钛气体对流方向，提高生成的海绵钛的质量。
【IPC分类】C22B34/12
【公开号】CN204939588
【申请号】CN201520627984
【发明人】曹旭东, 李正祥
【申请人】攀枝花钢企欣宇化工有限公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年8月19日