專利名稱：硝酸銨溶解裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硝酸銨在水中的溶解裝置，屬于易溶化學(xué)物質(zhì)溶解的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
通常硝酸銨的溶解是在一個帶有攪拌裝置和蒸汽加熱夾套或蛇形盤管的缸式容器中 進行。首先，將一定量的水放入溶解缸中，在攪拌狀態(tài)下一次、分次或連續(xù)均勻地將硝酸 銨加入水中；需要的熱量由蒸汽通過容器內(nèi)的蛇形盤管或容器外的蒸汽夾套間接提供。應(yīng) 該說，這一過程是簡單的，但是帶來了幾個明顯缺憾溶解速度慢，蒸汽浪費多和溶解過
程間斷。
硝酸銨是一種極易溶于水的化學(xué)物質(zhì)，溶解過程需要吸收大量熱量。在熱量和溫度能 夠保證的前提下，硝酸銨幾乎可以瞬間溶于水中。但是，現(xiàn)有的通過夾套或盤管的蒸汽間 接加熱方法，由于傳熱效率低，傳熱速度慢，不能及時提供所需熱量，導(dǎo)致溶解過程的溫 度下降，相應(yīng)地硝酸銨溶解速度降低。另一方面，設(shè)備內(nèi)加熱盤管大大影響了攪拌效果， 降低了物料與溶液間的相對運動，在更大程度上降低了硝酸銨溶解速度。實際生產(chǎn)中，硝
酸銨的溶解往往需要幾十分鐘，甚至幾小時。蒸汽含有大量熱量，其中80%以上是冷凝 熱；也就是說，只有在冷凝過程中這種熱量才能有效釋放。冷凝只能發(fā)生在低溫條件下， 即蒸汽溫度降至它的沸點(或汽化溫度)以下時它才能由氣態(tài)變成液態(tài)。在現(xiàn)有的蒸汽間 接加熱情況下，蒸汽溫度往往與傳熱介質(zhì)的溫度很接近。這種狀態(tài)的結(jié)果是，熱量只能依 靠蒸汽與傳熱介質(zhì)之間不大的溫差進行，蒸汽難以降至它的沸點以下，冷凝熱幾乎沒有釋 放。這種蒸汽"穿腸過"的狀態(tài)使蒸汽的冷凝熱沒有得到利用，蒸汽80%以上的熱量白 白浪費了，蒸汽利用率只有10 30%。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的蒸汽利用率低的問題，提供了一種蒸汽 直接加熱和完全冷凝并且熱量完全都利用的硝酸銨溶解裝置。
本發(fā)明的一種硝酸銨溶解裝置，包括吸料空腔管體、蒸汽進口、物料進口和蒸汽噴嘴， 其中吸料空腔管體包括依次相連的大圓柱部、圓錐部和小圓柱部三個部分；吸料空腔管體 大圓柱部的上端固連一個中心帶通孔的擋板，該擋板的通孔上設(shè)置一蒸汽進口，該蒸汽進
3口接有蒸汽噴嘴，該蒸汽噴嘴伸入到吸料空腔管體內(nèi)，蒸汽噴嘴的頭部靠近吸料空腔管體 圓錐部與小圓柱部的連接處，從而使蒸汽噴嘴噴出的蒸汽能全部進入到吸料空腔管體小圓 柱部，吸料空腔管體大圓柱部的側(cè)壁設(shè)置有物料進口，吸料空腔管體大圓柱部的內(nèi)部形成 吸料空腔。吸料空腔管體小圓柱部下端接硝酸銨溶液!C槽，從而使溶解硝酸銨后的溶液流 入到貯槽中，吸料空腔管體小圓柱部可以設(shè)計成兩端內(nèi)徑大，中間內(nèi)徑小。
當一定壓力的水蒸汽通過噴嘴可以形成200m* s—'左右的高速射流，這種射流導(dǎo)致了 蒸汽噴嘴上部的吸料空腔形成較高的負壓(壓力小于等于-0.07MPa)，固而可以將進料口 輸入的硝酸銨粒子均勻快速地吸入吸料空腔管體大圓柱部內(nèi)的吸料空腔，并改變運動方向 在噴嘴下部同蒸汽射流直接接觸。由于水蒸汽同硝酸銨粒子之間存在著很大的速度差，于 是產(chǎn)生"漩渦狀"激烈湍動的直接接觸，在瞬間形成強烈的混拌、滲透、傳熱、冷凝和溶 解等多種綜合作用，上述混拌溶解過程是在吸料空腔管體小圓柱部內(nèi)進行的，因此可以把 吸料空腔管體小圓柱部設(shè)計成為兩端內(nèi)徑大，中間內(nèi)徑小，從而有利于混拌溶解，溶解硝 酸銨后的溶液最終流入到吸料空腔管體小圓柱部下端的硝酸銨溶液貯槽中。
本發(fā)明的原理就是，直接接觸、噴射混溶。在本發(fā)明中，蒸汽噴嘴噴出的蒸汽既是一 種供熱介質(zhì)，它冷凝后形成的水又是硝酸銨的溶劑。所以，采用蒸汽直接對硝酸銨加熱可 以使蒸汽直接作用于硝酸銨粒子表面，并在表面上冷凝成水，在此過程中不但放出大量熱 量，而且水蒸氣冷凝形成的水可以直接溶解硝酸銨而形成硝酸銨水溶液。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著特點是(1)溶解速度快，在條件充分的情況下， 其溶解過程可以在噴射瞬間結(jié)束，其溶解速度是現(xiàn)有技術(shù)的幾十倍；(2)能量利用率高， 如果忽略噴射系統(tǒng)自身的熱傳遞本發(fā)明的蒸汽能量利用率應(yīng)該是完全的，尤其蒸汽的冷凝 熱的利用率接近100%; (3)溶解進程連續(xù)，這大大減化了間斷溶解過程，減少了人工 操作，溶解過程更加穩(wěn)定；(4)經(jīng)濟效益好，本發(fā)明的蒸汽噴射溶解泵體積小、效率高， 在生產(chǎn)效率相同的情況下可以減少設(shè)備投資60%以上，減少生產(chǎn)成本50%以上，而且大 大節(jié)省了生產(chǎn)線的建設(shè)投資；(5)安全性高，本發(fā)明的溶解過程是一個強烈的湍動過程， 進程溫度始終保持在一個溶解最低溫度上，避免了間接加熱可能存在的局部過熱，從而保 證了溶解過程的安全性。


圖1是本發(fā)明硝酸銨溶解裝置示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述，本發(fā)明的硝酸銨溶解裝置包括吸料空腔管體l、 蒸汽進口2、物料進口3和蒸汽噴嘴4，其中吸料空腔管體1包括依次相連的大圓柱部、 圓錐部和小圓柱部三個部分；吸料空腔管體1大圓柱部的上端固連一個中心帶通孔的擋板 5，該擋板5的通孔上設(shè)置一蒸汽進口2，該蒸汽進口2連接有蒸汽噴嘴4，該蒸汽噴嘴4 伸入到吸料空腔管體1內(nèi)，蒸汽噴嘴4的頭部靠近吸料空腔管體1圓錐部與小圓柱部的連 接處，從而使蒸汽噴嘴4噴出的蒸汽能全部進入到吸料空腔管體1小圓柱部，吸料空腔管 體1大圓柱部的側(cè)壁設(shè)置有物料進口 3。吸料空腔管體1大圓柱部的內(nèi)部形成吸料空腔6。 吸料空腔管體1小圓柱部下端接硝酸銨溶液貯槽，從而使溶解硝酸銨后的溶液流入到貯槽 中，吸料空腔管體小圓柱部的兩端內(nèi)徑大，中間內(nèi)徑小。
大于0. 4MPa的過飽和蒸汽從蒸汽進口 2進入，經(jīng)過蒸汽噴嘴4形成180 300 m s—' 的高速蒸汽射流，進而在吸料空腔6內(nèi)形成-O. 06 -0. 099MPa的負壓；在負壓作用下,物料 進口上輸入的硝酸銨會被吸入到吸料空腔中，并隨射流噴射方向而改變?yōu)橄蛳碌拇怪边\ 動。在蒸汽噴嘴4出口附近，由于負壓作用，物料再次改變運動方向而形成向射流中心的水 平運動。這時，每秒百米以上的軸向高速射流與軸向運動速度幾乎為零的物料直接相撞。 就在這一瞬間，水蒸氣同硝酸銨粒子充分接觸和滲透，由于溫度相差較大和硝酸銨溶解極 大的吸熱性,蒸汽在硝酸銨粒子的內(nèi)外表面迅速冷凝和傳熱，并形成向下了運動的混溶態(tài) 射流。在吸料空腔管體1小圓柱部,這種快速的混溶過程繼續(xù)進行,在出口湍流就己經(jīng)幾乎 完全溶解而形成硝酸銨水溶液了，硝酸銨水溶液最終流入到吸料空腔管體小圓柱部下端的 硝酸銨溶液貯槽中。蒸汽噴嘴噴出的蒸汽既是一種供熱介質(zhì)，它冷凝后形成的水又是硝酸 銨的溶劑。所以，采用蒸汽直接對硝酸銨加熱可以使蒸汽直接作用于硝酸銨粒子表面，并 在表面上冷凝成水，在此過程中不但放出大量熱量，而且水蒸氣冷凝形成的水可以直接溶 解硝酸銨而形成硝酸銨水溶液。
本發(fā)明的技術(shù)和裝置對于溶解性良好的無機物同樣適用。
權(quán)利要求
1、一種硝酸銨溶解裝置，其特征在于，該裝置包括吸料空腔管體[1]、蒸汽進口[2]、物料進口[3]、蒸汽噴嘴[4]，其中吸料空腔管體[1]包括大圓柱部、圓錐部和小圓柱部三個部分；吸料空腔管體[1]大圓柱部的上端固連一個中心帶通孔的擋板[5]，該擋板的通孔上設(shè)置一蒸汽進口[2]，蒸汽進口[2]的輸出端連接蒸汽噴嘴[4]，該蒸汽噴嘴[4]伸入到吸料空腔管體[1]內(nèi)部，蒸汽噴嘴[4]的頭部靠近吸料空腔管體[1]圓錐部與小圓柱部的連接處，從而使蒸汽噴嘴[4]噴出的蒸汽能全部進入到吸料空腔管體[1]小圓柱部，吸料空腔管體[1]大圓柱部的側(cè)面設(shè)置有物料進口[3]。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種硝酸銨溶解裝置，其特征在于，吸料空腔管體[l]小圓柱 部的兩端內(nèi)徑大，中間內(nèi)徑小。
全文摘要
本發(fā)明的硝酸銨溶解裝置包括吸料空腔管體、蒸汽進口、物料進口和蒸汽噴嘴，其中吸料空腔管體包括依次相連的大圓柱部、圓錐部和小圓柱部三個部分；吸料空腔管體大圓柱部的上端固連一個中心帶通孔的擋板，該擋板的通孔上設(shè)置一蒸汽進口，該蒸汽進口接有蒸汽噴嘴，該蒸汽噴嘴伸入到吸料空腔管體內(nèi)部，蒸汽噴嘴的頭部靠近吸料空腔管體圓錐部與小圓柱部的連接處，吸料空腔管體大圓柱部的側(cè)壁設(shè)置有物料進口。該裝置在進行硝酸銨溶解時，具有溶解速度快，能量利用率高，溶解進程連續(xù)，經(jīng)濟效益好，安全性高等優(yōu)點。
文檔編號B01F1/00GK101683591SQ200810157190
公開日2010年3月31日 申請日期2008年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月26日
發(fā)明者劉祖亮, 葉志文, 周新利, 胡炳成, 明 陸 申請人:南京理工大學(xué)