镁还原四氯化钛生产海绵钛过程传热分析

狄伟伟,刘正红,孙虎民

(洛阳双瑞万基钛业有限公司,河南 洛阳 471832)

镁还原四氯化钛生产海绵钛过程传热分析

狄伟伟,刘正红,孙虎民

(洛阳双瑞万基钛业有限公司,河南 洛阳 471832)

对镁还原四氯化钛生产海绵钛还原过程中的传热进行了数值模拟分析,提出了强化传热的方案,并对强化传热的效果进行了模拟分析。对比两者分析结果表明,通过降低反应器壁及大盖底板温度来强化传热效果明显,强化后的传热作用可以达到强化前的 2倍。通过强化传热可以大幅提高还原加料速度,缩短还原生产周期,提高生产效率。

海绵钛;还原过程;强化传热;模拟分析

1 前 言

目前,工业化生产海绵钛的方法为高温下镁还原四氯化钛法(也称克劳尔法),主要过程为在高温下将四氯化钛连续加入液镁中进行反应,生成钛和氯化镁,氯化镁定期从反应器中排出,反应结束后得到钛、镁及氯化镁混合体,然后进入真空蒸馏阶段,除去镁及氯化镁即得纯净的海绵钛。生产过程主反应为一个强放热反应,反应式如下:

TiC l4+2M g=Ti+2M gC l2

以上反应热效应较大,在绝热条件下除去物料吸热外,余热量也较大,如在 1 073 K下,反应热ΔHT= -419.3 kJ·mol-1,余热ΔQT=-271.4 kJ·mol-1[1]。工业生产过程中,在反应区域反应不仅可以靠自热维持,多余的反应热还必须及时移出,否则将会使反应超温,影响产品结构,增大产品铁含量升高的机率,严重影响产品质量。

2 还原过程传热分析

2.1 反应及传热原理

目前,海绵钛生产过程主要采用从反应器中……