一種由金屬制備硝酸鹽溶液的裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種由金屬制備硝酸鹽溶液的裝置，其特征在于，包括釜蓋、釜體、折流擋板、冷卻器、鼓風(fēng)電機(jī)、鼓風(fēng)葉片、風(fēng)道、氣體分配器、水洗罐；釜蓋與釜體密閉連接，釜蓋上安裝排料管、氧氣進(jìn)氣管、硝酸加料管、金屬加料管、尾氣排放管；釜蓋上設(shè)有熱偶管、壓力表管，分別與熱偶、壓力表連接；折流擋板、冷卻器安裝在所述釜體內(nèi)，處于液相界面下；所述鼓風(fēng)電機(jī)安裝在釜蓋上，鼓風(fēng)葉片伸入風(fēng)道始端，處于液相界面上方，風(fēng)道延伸至液相界面下方，風(fēng)道末端連接氣體分配器，氣體分配器安裝在釜體內(nèi)下部，處于金屬塊正上方；所述金屬加料管從所述釜蓋一直延伸至所述釜體內(nèi)下部。
【專利說明】一種由金屬制備硝酸鹽溶液的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及材料制備領(lǐng)域，特別是涉及一種由金屬制備硝酸鹽溶液的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]化學(xué)工程領(lǐng)域尤其是催化劑制備領(lǐng)域經(jīng)常需要高純度硝酸鹽或硝酸鹽溶液。硝酸鹽可以以金屬氧化物或碳酸鹽為原料，與硝酸反應(yīng)制備。但高純度氧化物或碳酸鹽的價(jià)格往往高于金屬。高純度金屬往往比較易得，利用硝酸與金屬反應(yīng)可以方便制備高純度硝酸鹽溶液。但常規(guī)由金屬制備硝酸鹽溶液制備裝置產(chǎn)生大量的氮氧化物，環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)要求氮氧化物排放濃度控制在240！^加3以下，因此需額外附屬裝置進(jìn)行治理，例如尿素吸收裝置、堿吸收裝置等，流程復(fù)雜或產(chǎn)生二次廢料，費(fèi)用較高。不產(chǎn)生廢氣污染，簡單可行的硝酸鹽溶液的裝置具有應(yīng)用市場(chǎng)。
[0003]因此，常規(guī)氮氧化物治理技術(shù)使用的吸收技術(shù)，已經(jīng)無法滿足目前環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，需要提出新的制備硝酸鹽溶液的技術(shù)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種由金屬制備硝酸鹽溶液的裝置，用于使硝酸鹽溶液制備過程中產(chǎn)生的氮氧化物轉(zhuǎn)化為硝酸，尾氣通過水洗除去含硝酸氣體即可滿足環(huán)保排放要求，洗水用于下一批次制備使用，無廢水排放，無需氮氧化物再處理。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種由金屬制備硝酸鹽溶液的裝置，其特征在于，包括釜蓋、釜體、折流擋板、冷卻器、鼓風(fēng)電機(jī)、鼓風(fēng)葉片、風(fēng)道、氣體分配器、水洗罐；
[0006]所述釜蓋與所述釜體密閉連接，所述釜蓋上安裝排料管、氧氣進(jìn)氣管、硝酸加料管、金屬加料管、尾氣排放管；
[0007]所述釜蓋上設(shè)有熱偶管、壓力表管，分別與熱偶、壓力表連接；
[0008]所述折流擋板、所述冷卻器安裝在所述釜體內(nèi)，處于液相界面下；
[0009]所述鼓風(fēng)電機(jī)安裝在所述釜蓋上，所述鼓風(fēng)葉片伸入風(fēng)道始端，處于液相界面上方，風(fēng)道延伸至液相界面下方，風(fēng)道末端連接所述氣體分配器，所述氣體分配器安裝在所述釜體內(nèi)下部，處于金屬塊正上方；
[0010]所述金屬加料管從所述釜蓋一直延伸至所述釜體內(nèi)下部；
[0011]所述水洗罐通過所述尾氣排放管與所述釜蓋連接，所述水洗罐頂設(shè)有放空管。
[0012]所述的由金屬制備硝酸鹽溶液的裝置，其中，所述氣體分配器設(shè)置于距離金屬塊
100-200麵處。
[0013]所述的由金屬制備硝酸鹽溶液的裝置，其中，所述氣體分配器上開有小孔，孔眼朝向所述釜體的底部中心方向。
[0014]所述的由金屬制備硝酸鹽溶液的裝置，其中，所述尾氣排放管設(shè)有截止閥，在反應(yīng)過程中該截止閥處于關(guān)閉狀態(tài)。
[0015]所述的由金屬制備硝酸鹽溶液的裝置，其中，所述鼓風(fēng)葉片為增壓式鼓風(fēng)機(jī)葉片。
[0016]所述的由金屬制備硝酸鹽溶液的裝置，其中，所述排料管的管徑為1英寸。
[0017]所述的由金屬制備硝酸鹽溶液的裝置，其中，所述氧氣進(jìn)料管的管徑為1.5-2英寸。
[0018]所述的由金屬制備硝酸鹽溶液的裝置，其中，所述金屬加料管的管徑大于200臟。
[0019]所述的由金屬制備硝酸鹽溶液的裝置，其中，所述金屬塊集中堆于到所述釜體的下方的中心區(qū)。
[0020]所述的由金屬制備硝酸鹽溶液的裝置，其中，所述金屬塊為鐵、鋅、銅或鎳。
[0021]本實(shí)用新型提供了一種由金屬制備硝酸鹽溶液的裝置，使硝酸鹽溶液制備過程中產(chǎn)生的氮氧化物轉(zhuǎn)化為硝酸，尾氣通過水洗除去含硝酸氣體即可滿足環(huán)保排放要求，洗水用于下一批次制備使用，實(shí)現(xiàn)了硝酸金屬綠色制備，無廢水排放，無需氮氧化物再處理，節(jié)約氮氧化物治理費(fèi)用。
[0022]本實(shí)用新型提供的由金屬制備硝酸鹽溶液的裝置，不產(chǎn)生廢氣污染，簡單可行的硝酸鹽溶液的裝置具有應(yīng)用市場(chǎng)。
[0023]本實(shí)用新型提供的由金屬制備硝酸鹽溶液的裝置，反應(yīng)無需高溫高壓，設(shè)備簡單，投資小，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，具有很好的應(yīng)用前景，能夠廣泛應(yīng)用于硝酸鹽溶液制備【技術(shù)領(lǐng)域】。解決了溶鐵過程氮氧化物排放問題，降低了氮氧化物治理費(fèi)用。且適用金屬包括鐵、鋅、銅、鎳等。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是本實(shí)用新型的由金屬制備硝酸鹽溶液的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]其中，附圖標(biāo)記；
[0026]1、釜蓋
[0027]2、釜體
[0028]3、折流擋板
[0029]4、冷卻器
[0030]5、排料口
[0031]6、氧氣進(jìn)氣管
[0032]7、硝酸加料管
[0033]8、金屬加料管
[0034]9、鼓風(fēng)電機(jī)
[0035]10、鼓風(fēng)葉片
[0036]11、風(fēng)道
[0037]12、氣體分配器
[0038]13、尾氣排放管
[0039]14、水洗罐
[0040]15、熱偶管
[0041]16、壓力表管
[0042]17、放空管。

【具體實(shí)施方式】
[0043]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。
[0044]本實(shí)用新型提供了一種由金屬制備硝酸鹽溶液的裝置，使硝酸鹽溶液制備過程中產(chǎn)生的氮氧化物轉(zhuǎn)化為硝酸，尾氣通過水洗除去含硝酸氣體即可滿足環(huán)保排放要求，洗水用于下一批次制備使用，無廢水排放，無需氮氧化物再處理。
[0045]如圖1所示，是本實(shí)用新型的由金屬制備硝酸鹽溶液的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。該圖描述了由金屬制備硝酸鹽溶液的裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0046]在圖1中，設(shè)置有如下部件:
[0047]藎蓋1，藎體2，折流擋板3，冷卻器4，排料管5，氧氣進(jìn)氣管6，硝酸加料管7，金屬加料管8，鼓風(fēng)電機(jī)9，鼓風(fēng)葉片10，風(fēng)道11，氣體分配器12，尾氣排放管13，水洗罐14，熱偶管15，壓力表管16，放空管17。
[0048]由金屬制備硝酸鹽溶液的裝置包括釜蓋1、釜體2、折流擋板3、冷卻器4、鼓風(fēng)電機(jī)9、鼓風(fēng)葉片10、風(fēng)道11、氣體分配器12、水洗罐14。
[0049]反應(yīng)開始前，將釜蓋1與釜體2密閉連接，釜蓋1上安裝排料管5、氧氣進(jìn)氣管6、硝酸加料管7、金屬加料管8、鼓風(fēng)電機(jī)9、尾氣排放管13，水洗罐14通過尾氣排放管13與釜蓋1連接，水洗罐14頂設(shè)有放空管17。
[0050]釜蓋1上還設(shè)有熱偶管15、壓力表管16，分別與熱偶、壓力表連接。
[0051]折流擋板3、冷卻器4安裝在釜體2內(nèi)，處于液相界面下。
[0052]鼓風(fēng)電機(jī)9安裝在釜蓋1上，鼓風(fēng)葉片10伸入風(fēng)道11始端，處于液相界面上方，風(fēng)道11延伸至液相界面下方，風(fēng)道11的末端連接氣體分配器12，氣體分配器12安裝在釜體2內(nèi)下部，處于原料金屬塊或金屬肩正上方。
[0053]金屬加料管8從釜蓋1 一直延伸至釜體2內(nèi)下部。
[0054]下面結(jié)合圖1對(duì)本發(fā)明的由金屬制備硝酸鹽溶液的裝置制備過程進(jìn)行描述如下:
[0055]在反應(yīng)開始前，將釜蓋1與釜體2密封好，將一定物料經(jīng)由金屬加料管8加入反應(yīng)釜底部的氣體分配器12下方，密封好金屬加料管8的開口，再打開氧氣進(jìn)氣管6的閥門，向釜內(nèi)充入氧氣直至壓力表管16所連接的壓力表顯示達(dá)到0.51即左右，停止充入氧氣，打開尾氣排放管13的閥門，將釜內(nèi)壓力排至常壓，如此循環(huán)三次完成釜內(nèi)氧氣置換，關(guān)閉尾氣排放管13的閥門，打開硝酸進(jìn)料管7的閥門，向釜內(nèi)加入一定量硝酸溶液，加入完畢后關(guān)閉硝酸進(jìn)料管7的閥門，打開鼓風(fēng)電機(jī)9和氧氣進(jìn)氣管6的閥門，以及冷卻器4的冷卻水閥門，鼓風(fēng)電機(jī)9帶動(dòng)鼓風(fēng)葉片10將釜上部的氧氣經(jīng)由風(fēng)道11吹至氣體分配器12，由氣體分配器12將氧氣與金屬表面生成的氮氧化物混合，混合氣體經(jīng)折流擋板3限定流動(dòng)方向，曲折上升，并逐步溶解于液相，經(jīng)熱偶管15的熱偶檢測(cè)，溫度降至50攝氏度以下可視為反應(yīng)結(jié)束，此時(shí)關(guān)閉所有閥門，將排料管5的閥門打開，依靠釜內(nèi)壓力將釜內(nèi)溶液排至釜外，再打開尾氣排放管13的閥門將釜內(nèi)氣體排至水洗罐14，經(jīng)水吸收后的氣體再經(jīng)由放空管17排至大氣。
[0056]鼓風(fēng)電機(jī)9與鼓風(fēng)葉片10將氣相混合物經(jīng)風(fēng)道直接吹至金屬物料上方，實(shí)現(xiàn)釜內(nèi)氣體循環(huán)，利于一氧化氮轉(zhuǎn)化成二氧化氮。
[0057]冷卻器4與折流擋板3可有效控制反應(yīng)溫度，增加反應(yīng)氣體在液相的停留時(shí)間。一氧化氮與氧氣的反應(yīng)是快速的強(qiáng)放熱反應(yīng)，單獨(dú)在氣相反應(yīng)，取熱困難，會(huì)造成反應(yīng)體系迅速升溫。本發(fā)明通過內(nèi)循環(huán)方式，保證氧氣量遠(yuǎn)多于硝酸與金屬產(chǎn)生的一氧化氮量，控制反應(yīng)氣溫；通過循環(huán)的方法，使反應(yīng)釜上方的氣相進(jìn)入氣液兩相區(qū)，利用設(shè)置于氣液兩相區(qū)的冷卻器4取走熱量。冷卻器4處理氣液兩相區(qū)，是因?yàn)榇颂巶鳠嵝矢?。氣液混合區(qū)的平均溫度小于液體的沸點(diǎn)，即使強(qiáng)烈反應(yīng)造成局部溫度過高，但液體的揮發(fā)會(huì)迅速吸收反應(yīng)熱，使系統(tǒng)溫度得到控制。為了延長氣體反應(yīng)時(shí)間，避免氣流短路，設(shè)置折流擋板3。
[0058]氣體分配器12利于混合氧氣與氮氧化物，加速了一氧化氮轉(zhuǎn)化反應(yīng)進(jìn)行。金屬塊經(jīng)加料管7加入并集中堆于到反應(yīng)釜的下方的中心區(qū)域。按照最大處理量，氣體分配器7應(yīng)設(shè)置距離金屬塊100-200！^左右，氣體分配器7上開有小孔，孔眼朝向釜底中心方向。金屬塊與硝酸反應(yīng)，生成一氧化氮，氣體自熱上升，與氣體分配器7的小孔噴出的氧氣混合，將一氧化氮反應(yīng)生成二氧化氮，進(jìn)而溶于水轉(zhuǎn)化為硝酸。通過內(nèi)循環(huán)氧氣量遠(yuǎn)大于生成的一氧化氮量，氣體起到反應(yīng)釜下部的混合作用。
[0059]熱偶管15探到氣液兩相區(qū)，測(cè)量的是反應(yīng)平均溫度。壓力表管16處于氣相區(qū)，測(cè)量的是氣相壓力。一氧化氮消耗氧氣，會(huì)造成系統(tǒng)壓力降低。在體系溫度平穩(wěn)的情況下，壓力降低反映提供的氧氣量不夠。工程實(shí)現(xiàn)中，通過壓力控制實(shí)現(xiàn)氧氣流量供應(yīng)控制。
[0060]排料管5用于反應(yīng)完成后從釜內(nèi)排出液體硝酸鹽物料。排料管5的粗細(xì)影響排料速率，間歇操作不會(huì)影響操作質(zhì)量。管徑為1英寸的管線可以滿足大多情況的要求。
[0061]氧氣進(jìn)料管6用于補(bǔ)充反應(yīng)過程所消耗的氧氣，根據(jù)氧氣源遠(yuǎn)近及氧氣源壓力計(jì)算而來，管徑為1.5-2英寸的管線可以滿足大多情況的要求。
[0062]硝酸加料管7用于反應(yīng)初期及反應(yīng)過程中加入硝酸。由于硝酸和金屬一旦接觸，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，反應(yīng)速率與硝酸根和氫離子濃度有關(guān)，制備高濃度硝酸鹽溶液時(shí)，需要分批次加入硝酸。
[0063]金屬加料管8用于在反應(yīng)初期加入金屬塊。由于硝酸與金屬反應(yīng)與金屬塊的總表面積成比例，金屬塊最好為厚度3皿左右的金屬板制備，尺寸為5*5左右。因此金屬加料管的管徑尺寸要大些，200！11111以上。
[0064]通過鼓風(fēng)電機(jī)9循環(huán)的氧氣起到以下主要作用:提供將一氧化氮氧化所需的氧氣；確保循環(huán)氧氣與產(chǎn)生一氧化氮的摩爾比例在20以上，最好在50以上，以控制氣相快速反應(yīng)的溫升；氣體起攪拌作用，有利于反應(yīng)釜下部反應(yīng)區(qū)的傳質(zhì)。
[0065]鼓風(fēng)葉片10為增壓式鼓風(fēng)機(jī)葉片，選擇定型的鼓風(fēng)機(jī)，將電機(jī)移到反應(yīng)釜外。
[0066]尾氣排放管13設(shè)有截止閥，反應(yīng)過程中閥門處于關(guān)閉狀態(tài)。反應(yīng)釜內(nèi)一氧化氮通過氧化吸收再氧化再吸收過程控制氣相顯X在一定水平以內(nèi)。反應(yīng)過程硝酸是過剩的，為消除反應(yīng)釜內(nèi)氣體排放過程夾帶硝酸對(duì)尾氣顯X的影響，通過水洗吸收的方法。尾氣排放管13和放空管17只有在反應(yīng)結(jié)束后，尾氣排空過程才使用。
[0067]本實(shí)用新型中，適用的金屬:鐵、鋅、銅、镲等。
[0068]本實(shí)用新型不產(chǎn)生廢氣污染，簡單可行的硝酸鹽溶液的裝置具有應(yīng)用市場(chǎng)。
[0069]本實(shí)用新型提供了一種由金屬制備硝酸鹽溶液的裝置，使硝酸鹽溶液制備過程中產(chǎn)生的氮氧化物轉(zhuǎn)化為硝酸，尾氣通過水洗除去含硝酸氣體即可滿足環(huán)保排放要求，洗水用于下一批次制備使用，實(shí)現(xiàn)了硝酸金屬綠色制備，無廢水排放，無需氮氧化物再處理，節(jié)約氮氧化物治理費(fèi)用。
[0070]本實(shí)用新型提供的由金屬制備硝酸鹽溶液的裝置，不產(chǎn)生廢氣污染，簡單可行的硝酸鹽溶液的裝置具有應(yīng)用市場(chǎng)。
[0071]本實(shí)用新型提供的由金屬制備硝酸鹽溶液的裝置，反應(yīng)無需高溫高壓，設(shè)備簡單，投資小，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，具有很好的應(yīng)用前景，能夠廣泛應(yīng)用于硝酸鹽溶液制備【技術(shù)領(lǐng)域】。解決了溶鐵過程氮氧化物排放問題，降低了氮氧化物治理費(fèi)用。
[0072]當(dāng)然，本實(shí)用新型還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本實(shí)用新型精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本實(shí)用新型做出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種由金屬制備硝酸鹽溶液的裝置，其特征在于，包括釜蓋、釜體、折流擋板、冷卻器、鼓風(fēng)電機(jī)、鼓風(fēng)葉片、風(fēng)道、氣體分配器、水洗罐； 所述釜蓋與所述釜體密閉連接，所述釜蓋上安裝排料管、氧氣進(jìn)氣管、硝酸加料管、金屬加料管、尾氣排放管； 所述釜蓋上設(shè)有熱偶管、壓力表管，分別與熱偶、壓力表連接； 所述折流擋板、所述冷卻器安裝在所述釜體內(nèi)，處于液相界面下； 所述鼓風(fēng)電機(jī)安裝在所述釜蓋上，所述鼓風(fēng)葉片伸入風(fēng)道始端，處于液相界面上方，風(fēng)道延伸至液相界面下方，風(fēng)道末端連接所述氣體分配器，所述氣體分配器安裝在所述釜體內(nèi)下部，處于金屬塊正上方； 所述金屬加料管從所述釜蓋一直延伸至所述釜體內(nèi)下部； 所述水洗罐通過所述尾氣排放管與所述釜蓋連接，所述水洗罐頂設(shè)有放空管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由金屬制備硝酸鹽溶液的裝置，其特征在于，所述氣體分配器設(shè)置于距離金屬塊100-200mm處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由金屬制備硝酸鹽溶液的裝置，其特征在于，所述氣體分配器上開有小孔，孔眼朝向所述釜體的底部中心方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由金屬制備硝酸鹽溶液的裝置，其特征在于，所述尾氣排放管設(shè)有截止閥，在反應(yīng)過程中該截止閥處于關(guān)閉狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由金屬制備硝酸鹽溶液的裝置，其特征在于，所述鼓風(fēng)葉片為增壓式鼓風(fēng)機(jī)葉片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由金屬制備硝酸鹽溶液的裝置，其特征在于，所述排料管的管徑為I英寸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由金屬制備硝酸鹽溶液的裝置，其特征在于，所述氧氣進(jìn)料管的管徑為1.5-2英寸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由金屬制備硝酸鹽溶液的裝置，其特征在于，所述金屬加料管的管徑大于200mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由金屬制備硝酸鹽溶液的裝置，其特征在于，所述金屬塊集中堆于到所述釜體的下方的中心區(qū)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由金屬制備硝酸鹽溶液的裝置，其特征在于，所述金屬塊為鐵、鋅、銅或镲。
【文檔編號(hào)】B01D53/56GK204247179SQ201420617669
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月23日
【發(fā)明者】劉楊, 宋立紅, 張玉東, 齊曉梅, 齊宏軍, 王中平, 張麗麗, 田存軒 申請(qǐng)人:中國石油天然氣股份有限公司