液态氯化镁粒化及颗粒分级收集设备及方法与流程

本发明涉及液态氯化镁粒化及颗粒分级收集设备及方法。

背景技术

目前，海绵钛的生产方法主要为镁热还原法。该方法是以mg和ticl4作为原料，在800～1000℃的高温下进行还原反应生成海绵钛，同时还生成mgcl2。mgcl2的熔点为714℃，从还原炉中排出时的温度为820～890℃。目前，液态mgcl2主要的处理方式为炉内加压排出直接进入到敞口收集槽内，然后在空气中进行自然冷却。该方法导致了大量潜热和显热未得到回收利用。虽然块状氯化镁的初期温度较高，但由于其内部导热系数较小，对其进行余热回收难度较大。

此外，在氯化镁销售市场上，球形的氯化镁颗粒能够用于高档的化工产品，尤其是空心颗粒的销售价格更高，能够达到块状mgcl2价格的几倍之多，而目前的方法得到的块状氯化镁价格最为低廉。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明提供能够获得球形氯化镁颗粒且能够将实心的球形氯化镁颗粒和空心的球形氯化镁颗粒筛分收集的液态氯化镁粒化及颗粒分级收集设备及方法。

(二)技术方案

本发明提供一种液态氯化镁粒化及颗粒分级收集设备，包括：粒化通道，粒化通道连通有进料口；设于粒化通道中的粒化器和驱动器，进料口对准粒化器的入口，驱动器与粒化器连接以驱动其旋转进行离心粒化；与粒化通道的下部连通的分级收集通道；沿从分级收集通道的上游指向下游的方向依次排列的至少两个流化单元；其中，每个流化单元包括两个喷气器、分别与两个喷气器连通以供气的两个供气支管、分别设于两个供气支管上的两个风机，两个喷气器沿从分级收集通道的上游指向下游的方向排列，两个喷气器中靠近上游的喷气器的喷口与分级收集通道连通并朝偏向分级收集通道的下游的方向，两个喷气器中靠近下游的喷气器的喷口与分级收集通道连通并朝偏向分级收集通道的上游的方向；其中，分级收集通道在每个流化单元的两个喷气器之间的下侧区域设有氯化镁球形颗粒出口。

根据本发明，设有三个流化单元，三个流化单元以沿分级收集通道的上游指向下游的方向分别筛选出实心氯化镁球形颗粒、空心率较大的空心氯化镁球形颗粒和空心率较小的氯化镁球形颗粒。

根据本发明，还包括：连通在分级收集通道的下游的换热通道；设于换热通道中的过热器、蒸发器、预热器，过热器、蒸发器和预热器沿换热通道的上游指向下游的方向依次排列；气液分离器，气液分离器具有入口、液体出口和气体出口，预热器具有供冷水进入的入口和供一级热水排出的出口，蒸发器具有供二级热水进入的入口和供气液混合物排出的出口，过热器具有供饱和蒸气进入的入口和供过热蒸气排出的出口，预热器的出口与气液分离器的入口连通，蒸发器的入口与气液分离器的液体出口连通，蒸发器的出口与气液分离器的入口连通，过热器的入口与气液分离器的气体出口连通。

根据本发明，还包括：除尘器，除尘器与换热通道连通；进气总管，进气总管的入口与除尘器连通，进气总管的出口与每个流化单元的供气支管连通；循环风机，循环风机设于进气总管上；补给管，补给管的出口与进气总管连通；补给风机，补给风机设于补给管上。

根据本发明，过热器、蒸发器和预热器均为管状，并且过热器、蒸发器和预热器为圆管、椭圆管、菱形管和六边形管中的任一种。

根据本发明，气液分离器为汽包。

本发明提供一种利用上述任一项液态氯化镁粒化及颗粒分级收集设备对液态氯化镁进行粒化及颗粒分级收集的方法，液态氯化镁粒化及颗粒分级收集设备设置两个流化单元，方法包括如下步骤：s1、液态氯化镁经进料口注入粒化器中，由驱动器驱动旋转的粒化器中的液态氯化镁由于离心力的作用飞出粒化器并朝向粒化通道的内壁运动，在此过程中液态氯化镁变为氯化镁球形颗粒，氯化镁球形颗粒碰到粒化通道的内壁后向下运动进入分级收集通道；s2、控制沿分级收集通道的上游指向下游的方向的第一个流化单元的两个喷气器的喷气速度达到实心氯化镁球形颗粒的流化速度且达到空心氯化镁球形颗粒的携带速度，并且这两个喷气器中靠近上游的喷气器的喷气速度大于靠近下游的喷气器的喷气速度，使实心氯化镁球形颗粒从第一个流化单元中两个喷气器之间的氯化镁球形颗粒出口排出，空心氯化镁球形颗粒继续在流化通道中向下游运动；s3、控制沿分级收集通道的上游指向下游的方向的第二个流化单元的两个喷气器的喷气速度达到空心氯化镁球形颗粒的流化速度且这两个喷气器的喷气速度一致，使得空心氯化镁球形颗粒从第二个流化单元中两个喷气器之间的氯化镁球形颗粒出口排出。

根据本发明，还包括如下步骤：s4、喷气器的喷气与实心氯化镁球形颗粒和空心氯化镁球形颗粒在流化通道中换热形成的热风进入换热通道与过热器、蒸发器和预热器依次换热形成冷风，同时，预热器中的冷水与热风换热形成一级热水进入气液分离器，气液分离器中分离出的二级热水进入蒸发器，蒸发器中的二级热水与热风换热形成气液混合物进入气液分离器，气液分离器分离出的饱和蒸气进入过热器，过热器中的饱和空气与热风换热形成过热蒸气排出过热器。

本发明提供一种利用上述任一项的液态氯化镁粒化及颗粒分级收集设备对液态氯化镁进行粒化及颗粒分级收集的方法，液态氯化镁粒化及颗粒分级收集设备设置三个流化单元，方法包括如下步骤：步骤1、液态氯化镁经进料口注入粒化器中，由驱动器驱动旋转的粒化器中的液态氯化镁由于离心力的作用飞出粒化器并朝向粒化通道的内壁运动，在此过程中液态氯化镁变为氯化镁球形颗粒，氯化镁球形颗粒碰到粒化通道的内壁后向下运动进入分级收集通道；步骤2、控制沿分级收集通道的上游指向下游的方向的第一个流化单元的两个喷气器的喷气速度达到实心氯化镁球形颗粒的流化速度且达到空心氯化镁球形颗粒的携带速度，并且这两个喷气器中靠近上游的喷气器的喷气速度大于靠近下游的喷气器的喷气速度，使实心氯化镁球形颗粒从第一个流化单元中两个喷气器之间的氯化镁球形颗粒出口排出，空心氯化镁球形颗粒继续在流化通道中向下游运动；步骤3、控制沿分级收集通道的上游指向下游的方向的第二个流化单元的两个喷气器的喷气速度达到空心率较大颗粒的流化速度且达到空心率较小颗粒的携带速度，并且这两个喷气器中靠近上游的喷气器的喷气速度大于靠近下游的喷气器的喷气速度，使得空心率较小的氯化镁球形颗粒从第二个流化单元中两个喷气器之间的氯化镁球形颗粒出口排出，空心率较大的氯化镁球形颗粒继续在流化通道中向下游运动；步骤4、控制沿分级收集通道的上游指向下游的方向的第三个流化单元的两个喷气器的喷气速度达到空心率较大的氯化镁球形颗粒的流化速度且这两个喷气器的喷气速度一致，使得空心率较大的氯化镁球形颗粒从第三个流化单元中两个喷气器之间的氯化镁球形颗粒出口排出。

根据本发明，还包括如下步骤：步骤5、喷气器的喷气与实心氯化镁球形颗粒、空心率较小的氯化镁球形颗粒和空心率较大的氯化镁球形颗粒在流化通道中换热形成的热风进入换热通道与过热器、蒸发器和预热器依次换热形成冷风，同时，预热器中的冷水与热风换热形成一级热水进入气液分离器，气液分离器中分离出的二级热水进入蒸发器，蒸发器中的二级热水与热风换热形成气液混合物进入气液分离器，气液分离器分离出的饱和蒸气进入过热器，过热器中的饱和空气与热风换热形成过热蒸气排出过热器。

(三)有益效果

本发明的液态氯化镁粒化及颗粒分级收集设备以及对液态氯化镁进行粒化及颗粒分级收集的方法，能够实现实心氯化镁球形颗粒和空心氯化镁球形颗粒的分级收集，实现了不同规格的氯化镁球形颗粒的分级利用，提高了氯化镁的产品附加值。

附图说明

图1为如下具体实施方式提供的液态氯化镁粒化及颗粒分级收集设备的结构示意图。

【附图标记说明】

1：进料口；2：粒化器；3：驱动器；4：粒化通道；5：保温层；6：分级收集通道；7：1号喷气器；8：2号喷气器；9：3号喷气器；10：4号喷气器；11：5号喷气器；12：6号喷气器；13：1号供气支管；14：2号供气支管；15：3号供气支管；16：4号供气支管；17：5号供气支管；18：6号供气支管；19：1号风机；20：2号风机；21：3号风机；22：4号风机；23：5号风机；24：6号风机；25：1号收集装置；26：2号收集装置；27：3号收集装置；28：换热通道；29：过热器；30：蒸发器；31：泵；32：气液分离器；33：补水泵；34：预热器；35：除尘器；36：循环风机；37：补给风机；38：补给管；39：进气总管。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。本文所提及的“上”、“下”等方位名词以图1为参照。

参照图1，本实施例中提供一种液态氯化镁粒化及颗粒分级收集设备，该粒化及颗粒分级收集设备包括粒化通道4、粒化器2、驱动器3、分级收集通道6和至少两个流化单元。

其中，粒化通道4连通有进料口1，液态氯化镁从进料口1进入粒化通道4中。粒化器2和驱动器3设于粒化通道4中，粒化器2的顶面为一平面或顶面具有凹腔，粒化器2的底部与驱动器3连接。由此，粒化器2的上述平面的中间区域的上方或凹腔的敞口的中间部分为粒化器2的入口，平面边缘的外侧或凹腔的敞口的靠近外侧的环形区域(也即凹腔的敞口的边缘区域)为粒化物出口。。进料口1对准粒化器2的入口以向其中注入液态氯化镁，驱动器3与粒化器2连接以驱动其旋转进行离心粒化，优选驱动器3为电机。具体而言粒化器2中的液态氯化镁由于离心力的作用，氯化镁在粒化器2表面铺展成膜，并向粒化器2的顶端敞口边缘移动，最后飞出粒化器2并朝向粒化通道4的内壁运动(优选液态氯化镁的运动轨迹为水平朝向粒化通道4的内壁)。液态氯化镁从粒化器2中飞出时可能是圆形液滴、液丝或液片，在液态氯化镁飞行的过程中其表面张力使其保持或形成球形，并且在飞行过程中与粒化通道4内部空气换热使外壳逐渐坚硬形成氯化镁球形颗粒，其中包含实心氯化镁球形颗粒和空心氯化镁球形颗粒。

分级收集通道6与粒化通道4的下部连通，也即连通在粒化通道4的下游。至少两个流化单元沿从分级收集通道6的上游指向下游的方向(也即远离粒化通道4的方式)依次排列。

其中，每个流化单元包括两个喷气器、分别与两个喷气器连通以供气的两个供气支管、分别设于两个供气支管上的两个风机，由此，每个喷气器的喷气速度和喷气量可通过配套的风机进行调控。每个流化单元中的两个喷气器沿从分级收集通道6的上游指向下游的方向排列，两个喷气器中靠近上游的喷气器的喷口与分级收集通道6连通并朝偏向分级收集通道6的下游的方向(即可以朝向分级收集通道6的下游吹风)，两个喷气器中靠近下游的喷气器的喷口与分级收集通道6连通并朝偏向分级收集通道6的上游的方向(即可以朝向分级收集通道6的上游吹风)。分级收集通道6在每个流化单元的两个喷气器之间的下侧区域设有氯化镁球形颗粒出口，氯化镁球形颗粒出口与收集装置连通。

如图1所示，在本实施例中设有三个流化单元，三个流化单元以沿分级收集通道6的上游指向下游的方向分别筛选出实心氯化镁球形颗粒、空心率较大的空心氯化镁球形颗粒和空心率较小的氯化镁球形颗粒。当然，本发明不局限于此，多个流化单元的作用是筛分出实心的氯化镁球形颗粒和空心的氯化镁球形颗粒，也可选地进一步筛查多种规格的空心氯化镁球形颗粒。其中，在本实施例中，由于稳定转速的粒化器所粒化出的颗粒的粒径的差距不大，因此本实施例通过气流速度与颗粒质量的关系，先筛分出质量较大的颗粒，即为实心颗粒，然后筛分出质量较小的颗粒，即空心颗粒，当然也可根据不同规格的质量区分空心率较大的颗粒和空心率较小的颗粒。而至于本实施例中所涉及的空心率较大和较小是一组相对概念，具体以空心率为多少作为界限可根据实际工况需要进行选择。同样的，不局限于本实施例，如上以及如下描述的系统与如下描述的方法还能用于不同粒径氯化镁颗粒的分级筛选与余热回收。

以三个流化单元为例，参照图1，沿分级收集通道6的上游指向下游的方向，第一个流化单元包括喷口偏向下游的1号喷气器7、喷口偏向上游的2号喷气器8、1号供气支管13、2号供气支管14、1号风机19和2号风机20，第二个流化单元包括喷口偏向下游的3号喷气器9、喷口偏向上游的4号喷气器10、3号供气支管15、4号供气支管16、3号风机21和4号风机22，第三个流化单元包括喷口偏向下游的5号喷气器11、喷口偏向上游的6号喷气器12、5号供气支管17、6号供气支管18、5号风机23和6号风机24。第一个流化单元对应的氯化镁球形颗粒出口与1号收集装置25连通，第二个流化单元对应的氯化镁球形颗粒出口与2号收集装置26连通，第三个流化单元对应的氯化镁球形颗粒出口与3号收集装置27连通。

由此，首先通过粒化器2将液态氯化镁粒化成球形颗粒，然后可以通过沿分级收集通道6的上游指向下游的方向的第一个流化单元的喷气器的喷气来选择发生流态化的颗粒为实心氯化镁球形颗粒，进而使该部分颗粒从第一个流化单元对应的氯化镁球形颗粒出口排出，而使另一部分颗粒继续在分级收集通道6中流动到下一个流化单元进行全部或部分流化，以同时排出所有空心的氯化镁球形颗粒或用不同流化单元分别排出空心率不同规格的空心氯化镁球形颗粒，如此至少可以实现实心氯化镁球形颗粒和空心氯化镁球形颗粒的分级收集。因此，本实施例的设备不仅可以得到球形的氯化镁颗粒，还可以至少筛分出实心氯化镁球形颗粒和空心氯化镁球形颗粒，实现了不同规格的氯化镁球形颗粒的分级利用，提高了氯化镁的产品附加值。

进一步，在本实施例中，粒化和颗粒分级收集设备还包括换热通道28、过热器29、蒸发器30、预热器34和气液分离器32。换热通道28连通在分级收集通道6的下游，即分级收集通道6远离粒化通道4的一侧。过热器29、蒸发器30、预热器34设于换热通道28中，过热器29、蒸发器30和预热器34沿换热通道28的上游指向下游的方向依次排列，分级收集通道6中喷气器喷出的冷气与氯化镁颗粒换热形成热风进入换热通道28，然后依次与过热器29、蒸发器30和预热器34换热，即依次与过热器29、蒸发器30和预热器34中的介质换热。

预热器34具有供冷水进入的入口和供一级热水排出的出口，蒸发器30具有供二级热水进入的入口和供气液混合物排出的出口，过热器29具有供饱和蒸气进入的入口和供过热蒸气排出的出口。

气液分离器32用于实现气液分离。气液分离器32具有入口、液体出口和气体出口。

其中，预热器34的入口与供冷水的管路连通，在该管路上设有补水泵33控制补水。预热器34的出口与气液分离器32的入口连通，预热器34中的补给的冷水经过预热器34时被预热器34从热风吸收的热量加热成一级热水，一级热水进入气液分离器32。

其中，蒸发器30的入口与气液分离器32的液体出口通过管路连通，在该管路上设有泵31。蒸发器30的出口与气液分离器32的入口连通。气液分离器32中的二级热水(比一级热水的温度高)经过蒸发器30时被蒸发器30从热风吸收的热量加热，部分热水蒸发形成蒸汽，二级热水经蒸发器30形成气液混合物进入气液分离器32，气液混合物中的液体混入气液分离器32中原本的液体中形成二级热水。

其中，过热器29的入口与气液分离器32的气体出口连通。气液分离器32中分离出的饱和蒸气进入过热器29并经过过热器29时被过热器29从热风吸收的热量加热成过热蒸气，该过热蒸气排出过热器29可作为能源使用，例如用于发电等。

由此，球形颗粒增大了换热面积，使得液态氯化镁的潜热及高温显热通过热风逐级与过热器29、蒸发器30、预热器34换热降温形成冷风而得到了回收利用，明显降低了企业的运营成本，增强了企业竞争力。

在本实施例中，过热器29、蒸发器30和预热器34均为管状，过热器29、蒸发器30和预热器34的排列方式可以分为顺排排列和叉排排列，并且过热器29、蒸发器30和预热器34为圆管、椭圆管、菱形管和六边形管中的任一种。气液分离器32为汽包。

粒化器2由不锈钢加工而成，粒化器2的用于接触液态氯化镁的表面喷涂耐高温抗氧化涂层，底部直接与驱动器311连接。如粒化器2为圆筒形，粒化器2的外径为50-250mm；如粒化器2为非锥形等非圆筒形，粒化器2的最大外径为50-250mm。粒化器2的转速为100rpm～1200rpm，获得的球形氯化镁颗粒直径大于0mm且小于等于5mm。

粒化通道4、分级收集通道6和换热通道28的外壁均包裹保温层5，以减少高温颗粒或高温热风的散热损失。

进一步，在本实施例中，上述设备还包括除尘器35、进气总管39、循环风机36、补给管38、补给风机37。除尘器35与换热通道28连通以接收换热通道28下游排出的冷风并对其进行除尘，进气总管39的入口与除尘器35连通以接收经过除尘的冷风，进气总管39的出口与每个流化单元的供气支管连通以经过各供气直管向各喷气器供气，循环风机36设于进气总管39上驱动冷风的循环利用，补给管38的出口与进气总管39连通以为进气总管39中补给气体，补给风机37设于补给管38上以控制补给气体的供给。由于整个设备不是绝对密封，可通过测量系统检测进气总管39内的气压，当气压低于设定值，补风风机启动向进气总管39补风。由此，冷风从喷气器喷出后经分级收集通道6变为热风，后经过热器29、蒸发器30和预热器34变为冷风，再经过进气总管39送入喷气器再次使用，循环利用，节约成本。

本实施例还提供一种利用图1所示的液态氯化镁粒化及颗粒分级收集设备对液态氯化镁进行粒化及颗粒分级收集的方法，包括如下步骤：

步骤1、液态氯化镁经进料口1注入粒化器2中(优选此时粒化器2已经由驱动器3驱动旋转)，由驱动器3驱动旋转的粒化器2中的液态氯化镁由于离心力的作用飞出粒化器2并朝向粒化通道4的内壁运动，在此过程中液态氯化镁变为氯化镁球形颗粒，氯化镁球形颗粒碰到粒化通道4的内壁后向下运动进入分级收集通道6；

步骤2、控制沿分级收集通道6的上游指向下游的方向的第一个流化单元的两个喷气器的喷气速度达到实心氯化镁球形颗粒的流化速度且达到空心氯化镁球形颗粒的携带速度以使实心氯化镁球形颗粒流化，并且这两个喷气器中靠近上游的喷气器的喷气速度大于靠近下游的喷气器的喷气速度以保证实心氯化镁球形颗粒发生流态化的同时空心氯化镁球形颗粒朝向下一个流化单元移动，由此实心氯化镁球形颗粒从第一个流化单元中两个喷气器之间的氯化镁球形颗粒出口排出，空心氯化镁球形颗粒继续在流化通道中向下游运动；

步骤3、控制沿分级收集通道6的上游指向下游的方向的第二个流化单元的两个喷气器的喷气速度达到空心率较大颗粒的流化速度且达到空心率较小颗粒的携带速度，并且这两个喷气器中靠近上游的喷气器的喷气速度大于靠近下游的喷气器的喷气速度，使得空心率较小的氯化镁球形颗粒从第二个流化单元中两个喷气器之间的氯化镁球形颗粒出口排出，空心率较大的氯化镁球形颗粒继续在流化通道中向下游运动；

步骤4、控制沿分级收集通道6的上游指向下游的方向的第三个流化单元的两个喷气器的喷气速度达到空心率较大的氯化镁球形颗粒的流化速度且这两个喷气器的喷气速度一致，使得空心率较大的氯化镁球形颗粒从第三个流化单元中两个喷气器之间的氯化镁球形颗粒出口排出。

步骤5、喷气器的喷气与实心氯化镁球形颗粒、空心率较小的氯化镁球形颗粒和空心率较大的氯化镁球形颗粒在流化通道中换热形成的热风进入换热通道28与过热器29、蒸发器30和预热器34依次换热形成冷风，同时，预热器34中的冷水与热风换热形成一级热水进入气液分离器32，气液分离器32中分离出的二级热水进入蒸发器30，蒸发器30中的二级热水与热风换热形成气液混合物进入气液分离器32，气液分离器32分离出的饱和蒸气进入过热器29，过热器29中的饱和空气与热风换热形成过热蒸气排出过热器29。

当然，本发明不局限于此，在液态氯化镁粒化及颗粒分级收集设备仅设置两个流化单元的情况下，粒化及颗粒分级收集方法包括如下步骤：

s1、液态氯化镁经进料口1注入粒化器2中，由驱动器3驱动旋转的粒化器2中的液态氯化镁由于离心力的作用飞出粒化器2并朝向粒化通道4的内壁运动，在此过程中液态氯化镁变为氯化镁球形颗粒，氯化镁球形颗粒碰到粒化通道4的内壁后向下运动进入分级收集通道6；

s2、控制沿分级收集通道6的上游指向下游的方向的第一个流化单元的两个喷气器的喷气速度达到实心氯化镁球形颗粒的流化速度且达到空心氯化镁球形颗粒的携带速度，并且这两个喷气器中靠近上游的喷气器的喷气速度大于靠近下游的喷气器的喷气速度，使实心氯化镁球形颗粒从第一个流化单元中两个喷气器之间的氯化镁球形颗粒出口排出，空心氯化镁球形颗粒继续在流化通道中向下游运动；

s3、控制沿分级收集通道6的上游指向下游的方向的第二个流化单元的两个喷气器的喷气速度达到空心氯化镁球形颗粒的流化速度且这两个喷气器的喷气速度一致，使得空心氯化镁球形颗粒从第二个流化单元中两个喷气器之间的氯化镁球形颗粒出口排出；

s4、喷气器的喷气与实心氯化镁球形颗粒和空心氯化镁球形颗粒在流化通道中换热形成的热风进入换热通道28与过热器29、蒸发器30和预热器34依次换热形成冷风，同时，预热器34中的冷水与热风换热形成一级热水进入气液分离器32，气液分离器32中分离出的二级热水进入蒸发器30，蒸发器30中的二级热水与热风换热形成气液混合物进入气液分离器32，气液分离器32分离出的饱和蒸气进入过热器29，过热器29中的饱和空气与热风换热形成过热蒸气排出过热器29。

由此，利用上述粒化及颗粒分级收集设备进行液态氯化镁粒化及颗粒分级回收的方法能够实现实心氯化镁球形颗粒和空心氯化镁球形颗粒的分级收集，实现了不同规格的氯化镁球形颗粒的分级利用，提高了氯化镁的产品附加值。并且还能够将液态氯化镁粒化成球形颗粒，并且冷却后的球形氯化镁颗粒纯度很高，可以直接用作化工原料等，提高了氯化镁的产品附加值。同时，球形颗粒增大了换热面积，使得液态氯化镁的潜热及高温显热得到了回收利用，明显降低了企业的运营成本，增强了企业竞争力。

需要理解的是，以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。