一種利用硝化氣生產(chǎn)硝酸鈣溶液的制備方法及其裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種利用硝化氣生產(chǎn)硝酸鈣溶液的制備方法及其裝置，通過硝化氣與冷卻水反應(yīng)生成稀硝酸；稀硝酸與生石灰生成硝酸鈣溶液；硝酸鈣溶液經(jīng)過濾、冷卻后再重復(fù)前兩步操作，提高硝酸鈣溶液的濃度，直至硝化氣反應(yīng)結(jié)束為止；硝酸鈣溶液攪拌、調(diào)pH值；沉淀、過濾得成品硝酸鈣溶液。本發(fā)明充分利用常壓、加壓稀硝酸生產(chǎn)裝置的硝化氣中含NOX氣體特性，使NOX氣體和水在富氧下反應(yīng)生成稀硝酸，再使稀硝酸與生石灰（CaO）酸堿反應(yīng)生成硝酸鈣溶液，本反應(yīng)溫和，不會產(chǎn)生酸霧以及氮氧化物危害人身安全與污染環(huán)境。
【專利說明】一種利用硝化氣生產(chǎn)硝酸鈣溶液的制備方法及其裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及硝酸鈣制備技術(shù)，具體涉及一種利用硝化氣生產(chǎn)硝酸鈣溶液的制備方法及其裝置。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]硝酸鈣溶液用途廣，如在大型冷凍機組中用40-43%的硝酸鈣溶液作為冷凍鹽水，在冷凍劑和被冷凍物料之間轉(zhuǎn)移熱量；硝酸鈣溶液可作為液體鈣肥主要成分促進植物生長；另外，硝酸鈣溶液提濃可形成硝酸鈣晶體，廣泛應(yīng)用在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。
[0004]目前硝酸鈣溶液最常用的工業(yè)制備辦法是:先在白鋼的制取槽中加入50%稀硝酸，并間斷加入生石灰，槽中溶液用攪拌器或用酸泵循環(huán)來攪拌。在開始時，加入生石灰的量可稍大，當溶液由于反應(yīng)放熱而溫度升高時，就要根據(jù)溫度來掌握加生石灰的時間及數(shù)量，勿使溫度超過85度(一般控制在75 — 80度)。當溶液中的酸度僅有10 — 15克/升時，可停止加生石灰，而用石灰石來代替。因為石灰石的堿性比生石灰小，可以避免造成溶液的堿性。當溶液達到中性時，表示反應(yīng)完畢。用沉淀的方法使溶液中未反應(yīng)的石灰石和其它雜質(zhì)沉在槽底，然后再吸出澄清后的溶液使用。本制備方法由于需手工操作，自動化程度低；另外稀硝酸一次投入使反應(yīng)劇烈、放熱完全，往往造成溶液噴濺，尤其劇烈反應(yīng)產(chǎn)生酸霧以及氮氧化物，極大危害人身安全，又污染環(huán)境。
[0005]另外，在常壓、加壓稀硝酸生產(chǎn)裝置中，氨接觸氧化用空氣在氧化爐(貴金屬催化)將氨氧化反應(yīng)后(4NH3+502=4N0+6H20 +Q)的一氧化氮經(jīng)去水、降溫等工序進入透平壓縮機，再經(jīng)透平壓縮，送往氧化器進一步氧化(2N0+02=2N02)、冷卻后(入吸收塔前的硝化氣組分 mol 比大致為 NO — 2%`、NO2-10.4%、O2-4.5%、H2O-2.5%,其余為 N2，溫度約 35-40°C )，進入吸收塔生產(chǎn)酸。在氧化器中一氧化氮氧化的氣體中，含有NO、NO2等NOx氣體，習(xí)慣上把這種氣體稱之為硝化氣。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明利用常壓、加壓稀硝酸生產(chǎn)裝置中硝化氣來制備硝酸鈣溶液，而提供一種反應(yīng)溫和、對環(huán)境友好的利用硝化氣生產(chǎn)硝酸鈣溶液的制備方法及其裝置。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種利用硝化氣生產(chǎn)硝酸鈣溶液的制備方法，包括如下步驟:
(1)將硝化氣與冷卻水分別從反應(yīng)器的底部與頂部通入吸收塔內(nèi)反應(yīng)生成稀硝酸；
(2)將(I)生成的稀硝酸均勻地噴灑在生石灰表面生成硝酸鈣溶液；
(3)硝酸鈣溶液經(jīng)過濾、冷卻后再進入反應(yīng)器內(nèi)重復(fù)(I)、(2)步驟操作，進一步提高硝酸鈣溶液的濃度，直至硝化氣反應(yīng)結(jié)束為止；(4)將壓縮空氣均勻地通入硝酸鈣溶液中進行攪拌，并調(diào)其pH值為中性；
(5)沉淀8- 10小時后過濾、裝車，即得成品硝酸鈣溶液。
[0009]進一步，所述步驟(1)中通入壓縮空氣，使排放尾氣中氮氧化物的含量小于200PPm。
[0010]進一步，所述步驟(1)稀硝酸的濃度為5 - 15%。
[0011 ] 進一步，所述步驟(1)中反應(yīng)器內(nèi)壓力為0.3-0.8MPa，其底部溫度為30-45 V、頂部溫度為10-30°C。
[0012]進一步，所述步驟(2)中反應(yīng)溫度為40_60°C。
[0013]本發(fā)明利用常壓、加壓稀硝酸生產(chǎn)裝置中的硝化氣中含NOx氣體和水反應(yīng)，控制生成稀硝酸濃度，再使其與生石灰(CaO)酸堿溫和反應(yīng)而成硝酸鈣溶液，硝酸鈣溶液通過過濾、循環(huán)、換熱等步驟，使酸堿逐步反應(yīng)完全，硝酸鈣溶液提濃至要求的工藝。
[0014]本發(fā)明是根據(jù)需要配制的硝酸鈣溶液濃度和重量，再根據(jù)硝化氣中NO、NO2、02、H2O含量，然后確定需加!120、空氣、生石灰(CaO)的量。其反應(yīng)方程式如下:
2N0 + 02=2N02
3N02 + H20=2HN03 + NO` 生成的NO不斷地被硝化氣中O2以及補充的壓縮空氣氧化為NO2，再生成酸，使反應(yīng)充分，合并方程式為2H20 +4N02 +02=4HN03 ；
生成的稀硝酸與生石灰反應(yīng)，最終生成硝酸鈣，方程式如下:
H2CHCaO= Ca(OH)2
Ca (OH) 2+2HN03 = Ca (NO3) 2+ 2H20
Ca0+2HN03 = Ca (NO3) 2+ H2O。
[0015]本發(fā)明的另一個目的是提供實現(xiàn)上述利用硝化氣生產(chǎn)硝酸鈣溶液的裝置，包括吸收塔，所述吸收塔底部的進氣口與硝化氣罐連接、頂部與進液管道連接，所述進液管通過循環(huán)冷卻器與水槽連接；所述吸收塔底部的出料口與稀酸分布器連接，所述稀酸分布器設(shè)置于制取槽的正上方，所述制取槽的出口端與精濾器連接。
[0016]進一步，所述制取槽內(nèi)部位于出口端的側(cè)壁設(shè)有過濾器，制取槽內(nèi)的溶液通過過濾器再進入精濾器中。
[0017]進一步，所述吸收塔底部的進氣口與輸送壓縮空氣的空氣管連接，所述空氣管的出口還與設(shè)于制取槽內(nèi)的空氣分布器連接。
[0018]進一步，所述精濾器與水槽的出口端均通過溶液泵與循環(huán)冷卻器連接。
[0019]進一步，所述溶液泵與循環(huán)冷卻器之間設(shè)有輸送硝酸鈣溶液的出料管。
[0020]本發(fā)明的有益效果:
1、本發(fā)明充分利用常壓、加壓稀硝酸生產(chǎn)裝置的硝化氣中含NOx氣體特性，使NOx氣體和水在富氧下反應(yīng)生成稀硝酸，再使稀硝酸與生石灰(CaO)酸堿反應(yīng)生成硝酸鈣溶液，本反應(yīng)溫和，不會產(chǎn)生酸霧以及氮氧化物危害人身安全與污染環(huán)境。
[0021]2、生成的硝酸鈣溶液通過再返回循環(huán)參與反應(yīng)而達到提濃的目的，從而使其達到最終的指標。
[0022]3、本反應(yīng)中硝化氣中NO利用率高，且反應(yīng)徹底，放空氣中NOx含量低于200PPM達標排放，節(jié)能環(huán)保且節(jié)約生產(chǎn)成本。[0023]4、由于生產(chǎn)稀硝酸以及酸堿反應(yīng)皆為強放熱反應(yīng)，必須移走反應(yīng)熱促進反應(yīng)，本發(fā)明利用冷卻水與稀硝酸的循環(huán)冷卻做為冷卻介質(zhì)對反應(yīng)器中熱進行移熱，達到反應(yīng)過程安全、反應(yīng)徹底的目的。
[0024]5、本發(fā)明通過加入壓縮空氣起到攪拌與供氧作用。
[0025]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖中:1_吸收塔、2-稀酸分布器、3-過濾器、4-空氣發(fā)布器、5-制取槽、6-精濾器、7-溶液泵、8-水槽、9-循環(huán)冷卻器，10 一硝化氣罐，11 一空氣管，12 一出料管。
[0028]
【具體實施方式】
[0029]以下結(jié)合附圖作進一步詳細說明:
實施例一:
一種利用硝化氣生產(chǎn)硝酸鈣溶液的制備方法，包括如下步驟:
(O將硝化氣與冷卻水分別從反應(yīng)器的底部與頂部通入吸收塔內(nèi)反應(yīng)生成濃度為5%的稀硝酸，并補充壓縮空氣，使排放尾氣中氮氧化物的含量小于200PPm ;反應(yīng)器內(nèi)壓力為0.3MPa，其底部溫度為30°C、頂部溫度為10°C。
`[0030](2)將(I)生成的稀硝酸均勻地噴灑在溫度為40°C的生石灰表面生成硝酸鈣溶液；
(3)硝酸鈣溶液經(jīng)過濾、冷卻后再進入反應(yīng)器內(nèi)重復(fù)(I)、(2)步驟操作，進一步提高硝酸鈣溶液的濃度，直至硝化氣反應(yīng)結(jié)束為止；
(4)將壓縮空氣均勻地通入硝酸鈣溶液中進行攪拌，并調(diào)其pH值為中性；
(5)沉淀8小時后過濾、裝車，即得成品硝酸鈣溶液。
[0031]實施例二:
一種利用硝化氣生產(chǎn)硝酸鈣溶液的制備方法，包括如下步驟:
(I)將硝化氣與冷卻水分別從反應(yīng)器的底部與頂部通入吸收塔內(nèi)反應(yīng)生成濃度為10%的稀硝酸，并補充壓縮空氣，使排放尾氣中氮氧化物的含量小于200PPm ;反應(yīng)器內(nèi)壓力為
0.5MPa，其底部溫度為35°C、頂部溫度為20°C。
[0032](2)將(I)生成的稀硝酸均勻地噴灑在溫度為50°C的生石灰表面生成硝酸鈣溶液；
(3)硝酸鈣溶液經(jīng)過濾、冷卻后再進入反應(yīng)器內(nèi)重復(fù)(I)、(2)步驟操作，進一步提高硝酸鈣溶液的濃度，直至硝化氣反應(yīng)結(jié)束為止；
(4)將壓縮空氣均勻地通入硝酸鈣溶液中進行攪拌，并調(diào)其pH值為中性；
(5)沉淀9小時后過濾、裝車，即得成品硝酸鈣溶液。
[0033]實施例三:
一種利用硝化氣生產(chǎn)硝酸鈣溶液的制備方法，包括如下步驟:
(I)將硝化氣與冷卻水分別從反應(yīng)器的底部與頂部通入吸收塔內(nèi)反應(yīng)生成濃度為15%的稀硝酸，并補充壓縮空氣，使排放尾氣中氮氧化物的含量小于200PPm ;反應(yīng)器內(nèi)壓力為
0.8MPa，其底部溫度為45°C、頂部溫度為30°C。
[0034](2)將(I)生成的稀硝酸均勻地噴灑在溫度為60°C的生石灰表面生成硝酸鈣溶液；
(3)硝酸鈣溶液經(jīng)過濾、冷卻后再進入反應(yīng)器內(nèi)重復(fù)(I)、(2)步驟操作，進一步提高硝酸鈣溶液的濃度，直至硝化氣反應(yīng)結(jié)束為止；
(4)將壓縮空氣均勻地通入硝酸鈣溶液中進行攪拌，并調(diào)其pH值為中性；
(5)沉淀10小時后過濾、裝車，即得成品硝酸鈣溶液。
[0035]實施例四:
如圖1所示，一種實現(xiàn)上述利用硝化氣生產(chǎn)硝酸鈣溶液的裝置，包括吸收塔1，所述吸收塔I底部的進氣口與硝化氣罐10連接、頂部與進液管道連接，所述進液管通過循環(huán)冷卻器9與水槽8連接；所述吸收塔I底部的出料口與稀酸分布器2連接，所述稀酸分布器2設(shè)置于制取槽5的正上方，所述制取槽5內(nèi)部位于出口端的側(cè)壁設(shè)有過濾器3，制取槽5的出口端與精濾器6連接，制取槽5內(nèi)的溶液通過過濾器3再進入精濾器6中。精濾器6與水槽8的出口端均通過溶液泵7與循環(huán)冷卻器9連接。溶液泵7與循環(huán)冷卻器9之間設(shè)有輸送硝酸鈣溶液的出料管12。
[0036]進一步，所述吸收塔I底部的進氣口與輸送壓縮空氣的空氣管11連接，所述空氣管11的出口還與設(shè)于制取槽5內(nèi)的空氣分布器4連接。空氣管11往吸收塔I內(nèi)補充氧氣，使硝化氣中NO反應(yīng)完全，減少排放尾氣中氮氧化物的含量。同時空氣管11通過空氣分布器4向制取槽5內(nèi)吹氣，對硝`酸鈣溶液進行攪拌。
[0037]將水槽8內(nèi)加入一定量的水，水經(jīng)溶液泵7進入循環(huán)冷卻器9內(nèi)，經(jīng)冷卻后進入吸收塔I中與硝化氣進行反應(yīng)生成稀硝酸，并同時通過空氣管11將壓縮空氣補入吸收塔1，使硝化氣中一氧化氮反應(yīng)完全。稀硝酸從吸收塔I底部出料口進入稀酸分布器2中，均勻地噴淋在制取槽5中的生石灰中，與其反應(yīng)生成硝酸鈣溶液；同時將壓縮空氣通過空氣分布器4對制取槽5內(nèi)溶液進行攪拌，使其PH值均勻。然后硝酸鈣溶液通過過濾器3、精濾器6過濾后再經(jīng)溶液泵7、循環(huán)冷卻器9進入吸收塔I內(nèi)，使其中的水進一步反應(yīng)，達到提高硝酸鈣溶液濃度，再將其成品從出料管12引出裝車。
【權(quán)利要求】
1.一種利用硝化氣生產(chǎn)硝酸鈣溶液的制備方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)將硝化氣與冷卻水分別從反應(yīng)器的底部與頂部通入吸收塔內(nèi)反應(yīng)生成稀硝酸； (2)將(I)生成的稀硝酸均勻地噴灑在生石灰表面生成硝酸鈣溶液； (3)硝酸鈣溶液經(jīng)過濾、冷卻后再進入反應(yīng)器內(nèi)重復(fù)(I)、(2)步驟操作，進一步提高硝酸鈣溶液的濃度，直至硝化氣反應(yīng)結(jié)束為止； (4)將壓縮空氣均勻地通入硝酸鈣溶液中進行攪拌，并調(diào)其pH值為中性； (5)沉淀8- 10小時后過濾、裝車，即得成品硝酸鈣溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述步驟(1)中往反應(yīng)器內(nèi)通入壓縮空氣，使其排放尾氣中氮氧化物的含量小于200PPm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述步驟(1)稀硝酸的濃度為5-15%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述步驟(1)中反應(yīng)器內(nèi)壓力為.0.3-0.8MPa，其底部溫度為30_45°C，頂部溫度為10_30°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中反應(yīng)溫度為40-60。。。
6.一種實現(xiàn)如權(quán)利要求1所述的利用硝化氣生產(chǎn)硝酸鈣溶液的裝置，其特征在于:包括吸收塔，所述吸收塔底部的進氣口與硝化氣罐連接、頂部與進液管道連接，所述進液管通過循環(huán)冷卻器與水槽連接；所述吸收塔底部的出料口與稀酸分布器連接，所述稀酸分布器設(shè)置于制取槽的正上方，所述制取槽的出口端與精濾器連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用硝化氣生產(chǎn)硝酸鈣溶液的裝置，其特征在于:所述制取槽內(nèi)部位于出口端的側(cè)壁設(shè)有過濾器，制取槽內(nèi)的溶液通過過濾器再進入精濾器中。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用硝化氣生產(chǎn)硝酸鈣溶液的裝置，其特征在于:所述吸收塔底部的進氣口與輸送壓縮空氣的空氣管連接，所述空氣管的出口還與設(shè)于制取槽內(nèi)的空氣分布器連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用硝化氣生產(chǎn)硝酸鈣溶液的裝置，其特征在于:所述精濾器與水槽的出口端均通過溶液泵與循環(huán)冷卻器連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的利用硝化氣生產(chǎn)硝酸鈣溶液的裝置，其特征在于:所述溶液泵與循環(huán)冷卻器之間設(shè)有輸送硝酸鈣溶液的出料管。
【文檔編號】C01F11/38GK103803624SQ201310734888
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】孫虎 申請人:安徽淮化股份有限公司