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海绵钛还原反应器及配套系统开发-8吨海绵钛制备工艺及相关设备研究

作　者: 冯虎成
导　师: 周玉荣
学　校: 西华大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 金属钛反应器镁还原生产工艺
分类号: TF351
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

还原反应器及配套系统是海绵钛生产关键工序的主要设备,是影响海绵钛质量的决定性因素。国内以3t/炉～5t/炉还原反应器为主,3t/炉～5t/炉单炉产能低、生产效率低、能耗高、生产成本高；虽然近年来,国内海绵钛企业纷纷致力于大型化还蒸炉的开发,并成功开发出8t/炉、10t/炉、12t/炉的还蒸炉,产能得到有效提高,但由于未完全解决反应器容积扩大、产能的增大后,反应过程的热量增加、热传导降低,反应过程产生热量不易散出,进而影响海绵钛产品质量等诸多难题,8t/炉、10t/炉、12t/炉生产的产品硬心较多,产品优等品率不高(一级品率约为50%),低于5t炉产优等品率。国内还原蒸馏装备及技术与国外相比,还有很大差距。倒“U”形还原蒸馏炉是生产海绵钛的主要设备之一,本文基于攀枝花市欣宇化工现有的5吨“U”型反应器及配套系统进行研究,改造设计出8吨海绵钛反应器,通过对原有设备的优化以及生产过程中的温度、压力、加料排料制度等工艺操作,解决散热、成品海绵钛质量低等问题,大幅度提高生产效率及优等品率,降低生产成本及能源消耗,提升海绵钛生产的技术水平。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 绪论  8-16
  1.1 海绵钛制备方法研究情况  9-12
    1.1.1 金属热还原法  10
    1.1.2 电解还原法  10-11
    1.1.3 其他制备金属钛方法  11-12
  1.2 国内外海绵钛生产技术现状  12
  1.3 海绵钛的生产工艺及生产设备概述  12-14
    1.3.1 海绵钛主要生产工艺  12-13
    1.3.2 “I”型联合法和半联合法装置  13
    1.3.3 倒“U”型还原蒸馏炉  13-14
  1.4 本课题研究的意义及其目标、主要内容  14-16
2 镁热法还原蒸馏原理  16-18
  2.1 还原过程  16
  2.2 蒸馏过程机理  16-18
3 8t倒“U”型还原-真空蒸馏炉设计以及配套系统设计  18-36
  3.1 还原过程物料平衡计算  18-21
  3.2 真空蒸馏的物料平衡  21-22
  3.3 还原反应器和还原蒸馏炉尺寸选择以及冷凝器等配套系统的设计  22-30
    3.3.1 还原反应器及蒸馏炉尺寸  22-28
    3.3.3 配套系统设计  28-30
  3.4 热量平衡计算  30-31
  3.5 还原热制度及工艺条件选择  31-32
  3.6 蒸馏制度及工艺条件选择  32-33
  3.7 原蒸馏炉炉台数和还原蒸馏罐台数  33-34
  3.8 还原过程和真空蒸馏过程真空系统图  34-36
4 8t还原蒸馏试验方案  36-45
  4.1 试验目的  36
  4.2 试验条件  36
    4.2.1 原辅料  36
    4.2.2 主要设备  36
  4.3 试验内容  36-43
    4.3.1 研究内容  36-37
    4.3.2 试验方案  37-43
  4.4 化检验、试验时间、实验人员分工  43-44
  4.5 安全  44-45
5 试验报告  45-57
  5.1 物料衡算  45
  5.2 生产周期统计及分析  45-46
  5.3 各阶段电耗统计及分析  46-49
  5.4 还原阶段试验结果  49-54
  5.5 蒸馏阶段试验结果  54-57
6 结论  57-58
参考文献  58-60
附录  60-89
  附录1  60-61
  附录2  61-64
  附录3  64-66
  附录4  66-72
  附录5  72
  附录6  72-74
  附录7  74-83
  附录8  83-87
  附录9  87-89
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  89-90
致谢  90

海绵钛还原反应器及配套系统开发-8吨海绵钛制备工艺及相关设备研究

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