УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВАКУУМНОЙ СЕПАРАЦИИ ГУБЧАТОГО ТИТАНА

Полезная модель относится к цветной металлургии, в частности к получению губчатого титана магниетермическим восстановлением тетрахлорида титана, а именно к вакуумной сепарации губчатого титана от примесей.
Известно устройство для вакуумной сепарации губчатого титана (а.с. СССР №381275, опубл. 27.02.2000, бюл.6), включающее реторту-реактор, закрытую крышкой с центральным патрубком и легкоплавкой заглушкой, реторту-конденсатор, вакуумотвод, кессон с водоохлаждаемой рубашкой и патрубками для подачи и отвода воды, распределитель воды. Кессон выполнен в виде охлаждаемых секций и в верхней части снабжен кольцевым разбрызгивателем.
Недостатком данного устройства является то, что выполнение кессона в виде секций не позволяет интенсивно охлаждать реторту-конденсатор и между секциями кессона пары магния и хлорида магния в реторте-конденсаторе конденсируются в жидком виде и стекают по стенке на тепловой экран, вызывая аварийную ситуацию. Размещение секции кессона с водоохлаждаемой рубашкой в зоне теплового экрана приводит к конденсации на нем паров магния и хлорида магния, тепловой экран быстро зарастает возгонами, что значительно снижает производительность устройства. Кроме того, во время бурной возгонки магния происходит испарение воды, которую подают на поверхность реторты-конденсатора, и горячий пар выбрасывается в атмосферу цеха, что приводит к повышенной коррозии металлических магистралей цеха и к снижению срока их службы. Выделение пара
в атмосферу цеха также затрудняет обслуживание аппарата и приводит к повышению травматизма и к ожогам обслуживающего персонала цеха.
Известно устройство для вакуумной сепарации губчатого титана (а.с. СССР №1412336, опубл. 10.07.2000, бюл.19), включающее реторту-реактор с крышкой, реторту-конденсатор, тепловой экран, кессон с патрубками для ввода и вывода хладоагента, вакуумпровод. На патрубках размещены съемные герметичные крышки, а в верхнем патрубке установлена перфорированная в центральной части обечайка с зазором при соотношении диаметров патрубка и обечайки в пределах 1,05-1,2.
Недостатком данного устройства является то, что во время бурной возгонки магния происходит испарение воды, которую подают на поверхность реторты-конденсатора, и горячий пар выбрасывается в атмосферу цеха, что приводит к повышенной коррозии металлических магистралей цеха и к снижению срока их службы. Выделение пара в атмосферу цеха также затрудняет обслуживание аппарата и приводит к повышению травматизма и к ожогам обслуживающего персонала цеха.
Известно устройство для вакуумной сепарации губчатого титана (патент РФ №2258755, опубл.20.08.2005, бюл.23), по количеству общих признаков принятое за ближайший аналог-прототип и включающее реторту-реактор с донным патрубком и с крышкой, на которой размещены центральный патрубок с легкоплавкой заглушкой, и установлены реторта-конденсатор с донным патрубком и тепловой экран. На реторте-конденсаторе смонтирован кессон с отверстиями, на которых со стороны наружной поверхности кессона установлен распределитель воды. Вода для охлаждения подается в распределитель снизу через трубу, поступает в распределитель и через отверстия кессона
вода подается на поверхность реторты-конденсатора и затем в виде конденсата (смеси горячей воды и пара) выводится через нижний патрубок, размещенный в нижней части кессона. На кессоне установлена герметичная крышка, под которой размещены распределитель воды и донный патрубок реторты-конденсатора. Вакуумотвод установлен сбоку во фланце крышки.
Недостатком данной конструкции является то, что во время бурной возгонки магния происходит испарение воды, которую подают на поверхность реторты-конденсатора, и горячий пар выбрасывается в атмосферу цеха, что приводит к повышенной коррозии металлических магистралей цеха и к снижению срока их службы. Выделение пара в атмосферу цеха также затрудняет обслуживание аппарата и приводит к повышению травматизма и к ожогам обслуживающего персонала цеха.
Технический результат направлен на устранение недостатков прототипа и заключается в снижении выделений паров воды в помещение цеха, что позволит снизить коррозию металлических магистралей цеха и повысить срок их службы. Кроме того, это улучшает обслуживание аппарата и приводит к снижению травматизма и ожогов обслуживающего персонала цеха.
Технический результат достигается тем, что предложено устройство для вакуумной сепарации губчатого титана, включающее реторту-реактор с донным патрубком, с крышкой с центральным патрубком и с легкоплавкой заглушкой, боковой вакуумотвод, реторту-конденсатор, на которой смонтирован кессон с крышкой, с отверстиями и с распределителем воды, с дополнительной трубой и с патрубками для подвода и отвода воды, новым является то, что оно снабжено обечайкой, соосно установленной на наружной поверхности дополнительной трубы и соединенной с
распределителем воды, а в крышке кессона выполнено отверстие, с которым соединена дополнительная труба.
Кроме того, соотношение диаметра обечайки к диаметру дополнительной трубы равно (1,8-2,0):1.
Кроме того, патрубки для подачи воды размещены на обечайке.
Размещение на поверхности дополнительной трубы обечайки обеспечивает одновременное охлаждение реторты-конденсатора и дополнительной трубы, которая выполняет роль отвода водяного пара из кессона, что позволяет повысить конденсацию пара в дополнительной трубе, и тем самым уменьшить выделение пара в атмосферу цеха.
Размещение патрубков для подачи воды на обечайке и соединение обечайки с распределителем воды обеспечивает подачу воды в кессон на охлаждение реторты-конденсатора и одновременное охлаждение дополнительной трубы с водяным паром.
Выполнение отверстия в крышке кессона, соединенного с дополнительной трубой, обеспечивает отвод водяного пара из кессона по дополнительной трубе, охлаждение его и вывод в виде конденсата в канализацию цеха.
На фиг.1 показано устройство для вакуумной сепарации губчатого титана, включающее реторту-реактор 1 с донным патрубком 2, крышку 3 с центральным патрубком 4, легкоплавкой заглушкой 5, боковой вакуумотвод 6, реторту-конденсатор 7, кессон 8, закрытый сверху крышкой 9, с отверстием в крышке 10. На боковой поверхности кессона выполнены отверстия 11, напротив которых с наружной поверхности кессона установлен распределитель воды 12, патрубки 13 для подвода воды и
патрубок 14 для отвода воды, дополнительная труба 15 в обечайке 16, соединенной с распределителем воды, тепловой экран 17.
2
На центральном патрубке 4 крышки 3 устанавливают заглушку 5, а на крышке 3 реторты-реактора 1 размещают тепловой экран 17 и реторту-конденсатор 7. С наружной поверхности реторты-конденсатора 7 устанавливают кессон 8 с крышкой 9 с отверстием 10, соединенным с дополнительной трубой 15 с обечайкой 16. На отверстия 11 монтируют распределитель воды 12. После монтажа аппарат сепарации устанавливают в вакуумную электропечь. Боковой вакуумотвод 6 подсоединяют к вакуумной системе и вакуумируют устройство. После расплавления легкоплавкой заглушки 5 начинается возгонка паров магния и хлорида магния и осаждение паров магния и его хлорида на стенках реторты-конденсатора 7. Происходит интенсивный унос паров магния и его хлорида из реторты-реактора 1 в реторту-конденсатор 7. При достижении температуры 950°С начинают подавать воду с расходом 5-10 т/м час через патрубок 13 в межтрубное пространство между трубой 15 и обечайкой 16 в распределитель воды 12, выполненный в виде оросительного кольца, через отверстия 11 непосредственно на цилиндрическую поверхность реторты-конденсатора 7. При таком охлаждении реторты-конденсатора 7 происходит интенсивная конденсация паров магния и его хлорида, что ускоряет процесс очистки губчатого титана от магния и хлорида магния. Отвод воды осуществляют через патрубок 14. При подаче воды на горячую стенку реторты-конденсатора 7 происходит интенсивное испарение воды с образованием водяного пара, который через отверстие 10 в крышке 9 кессона 8 поступает в трубу 15, где охлаждается и в виде конденсата стекает в емкость для канализации. За период интенсивной возгонки из губчатого титана удаляется до 80% продуктов перегонки. Такого охлаждения вполне достаточно, чтобы
сконденсировать остатки магния и его хлорида только на внутренней поверхности реторты-конденсатора 7, не допуская их конденсации на поверхности теплового экрана 17 и в монтажных зазорах. После возгонки аппарат сепарации отключат от вакуумной системы, извлекают из печи, демонтируют и направляют на дальнейшую переработку.
Данное техническое решение позволяет значительно снизить выделения пара в помещение цеха, что позволит снизить коррозию металлических магистралей цеха и повысить срок их службы. Кроме того, улучшается обслуживание аппарата, снижается травматизм и ожоги обслуживающего персонала цеха.