CN102491375A - 一种生产硝酸钠的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生产硝酸钠的方法和装置，装置包括氨氧化制备氮氧化物系统，纯碱溶液制备吸收系统，母液转化系统和预蒸发系统。预蒸发器设有外循环加热器。通过外加热器利用蒸发器Ⅰ效产生的蒸汽冷凝水加热预蒸发器中的原料液，除去原料液中的氯离子和亚硝酰氯等有害物质，预蒸发的压力为0.1～0.3MPa，温度为105～125℃。离开预蒸发器的原料经过蒸发、结晶、离心分离和干燥程序制成硝酸钠产品。本发明通过带有外循环加热器的预蒸发器回收利用蒸发器Ⅰ效产生的一次蒸汽冷凝水的余热，既节省了能源又提高了硝酸钠产品的质量，消除了有害气体对设备的腐蚀，有利于延长设备的使用寿命。

Description

一种生产硝酸钠的方法和装置
技术领域
本发明属于无机化工产品生产技术领域，涉及一种生产硝酸钠的方法和装置，具体涉及利用蒸发器Ⅰ效蒸发的蒸汽冷凝水对原料液预蒸发和除去NaNO3中Cl离子，提高产品质量和节能的方法和装置。 
背景技术
目前，生产硝盐的过程中，蒸发是必不可少的工序之一，其主要任务是：将转化工序转化生成的原料液，经过蒸发浓缩，使NaNO3达到过饱和状态，为结晶制备合格溶液。而在蒸发过程中，消耗蒸汽的同时还产生了大量的蒸汽冷凝水，蒸汽冷凝水中带有相当大的余热。现有技术Ⅰ效蒸发产生的蒸汽冷凝水经过除氧器除氧后直接送到锅炉作软化水。蒸汽冷凝水仍有较高品位的能量未被彻底利用，绝大部分未被利用直接排放，或直接用作软化水，造成了能源的浪费。
在NaNO3的生产过程中，原料液中含有微量的NaCl，在转化工艺过程中生成微量的氯化亚硝酰及氯等低沸点的杂质溶解在溶液中，反应式如下：
4HNO3+3NaCl=3 NaNO3+Cl2+H2O+NOCl
NOCl+ 2HNO3=1/2 Cl2+ 3NO2+ H2O
原料液中的氯离子不仅影响产品的质量，氯化亚硝酰、氯以及盐酸和硝酸的混合物沉积在设备的焊缝处生成王水对不锈钢设备造成严重的腐蚀，一旦出现漏点，很难再补焊好，既增加了生产中设备维护的难度，又降低了设备使用寿命，成为硝酸钠生产过程中设备维护的难题。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种生产硝酸钠的方法，以原料液蒸发过程产生的蒸汽冷凝水为热源，加热预蒸发器并除去氯离子，节约能源，提高产品质量，减少设备腐蚀。本发明的另一目的是提供一种实现上述方法装置。
本发明生产硝酸钠的方法，过程包括氨氧化制备氮氧化物、纯碱溶液制备吸收，母液转化，原料液蒸发、结晶、离心分离和干燥工序，所述母液转化工序由转化段、预转化段和吸收段组成。过程还包括预蒸发过程，离开转化工序的原料液进入预蒸发器，通过外循环加热器利用蒸发段蒸发器Ⅰ效蒸发产生的蒸汽冷凝水加热进行预蒸发，除去原料液中的氯离子和亚硝酰氯。预蒸发的压力为0.1～0.3Mpa，温度为105～125℃。离开预蒸发器的原料到原料液蒸发段，经过蒸发、结晶、离心分离和干燥工序制成硝酸钠产品。
本发明生产硝酸钠的装置，包括氨氧化制备氮氧化物系统，纯碱溶液制备吸收系统，母液转化系统，原料液蒸发、结晶、离心分离系统，干燥和包装系统。母液转化系统由转化塔、预转化塔、吸收塔和母液槽组成。原料液蒸发的蒸发器为双效蒸发器。装置还设有预蒸发系统，预蒸发系统包括预蒸发器、分离器、冷凝器和闭式回收器。预蒸发器设有外循环加热器、原料液入口、原料液出口、蒸发汽出口、循环液入口和循环液出口。原料液入口通过管路连接到吸收塔，原料液出口连接到双效蒸发器。汽体出口通过分离器、冷凝器连接到负压系统。外循环加热器分为管程和壳程，管程上部出口与预蒸发器的循环液入口连接，管程下部入口与预蒸发器的循环液出口连接；壳程的蒸汽冷凝水入口与蒸汽疏水器出口的冷凝水管路连接，壳程的冷凝水出口与闭式回收器连接。
预蒸发器还设有分离液入口，分离器设有分离器入口、分离汽出口和分离液出口，分离液出口连接到预蒸发器中部的分离液入口，分离汽出口连接到冷凝器。闭式回收器设有汽体出口和液体出口，汽体出口连接到车间供暖系统，液体出口通过除氧器连接到锅炉，凝结水加热补加的冷无离子水，除氧后用作锅炉软化水。
由于HCl的沸点（110℃）、NOCl的沸点（-5.5℃）和Cl2的沸点（-33.8℃）远低于NaNO3的沸点（380℃），蒸发温度达到100℃时NOCl即分解为Cl2和NO。将蒸发Ⅰ效疏水器出口的一次蒸汽冷凝水的余热作为NaNO3原料液预蒸发的热源，进入外循环加热器加热NaNO3原料液，NaNO3原料液加热后进入预蒸发器瞬间释放出蒸汽，微量的HCl、NO和Cl2等杂质随水蒸汽一同被蒸发出去，经负压冷凝器冷凝后回收至二次循环水中再进行处理。
本发明通过带有外循环加热器的预蒸发器回收利用蒸发Ⅰ效产生的一次蒸汽冷凝水的余热，用于预蒸发浓缩和除去NaNO3原料液中氯离子及亚硝酰氯等有害物质，既提高了硝酸钠产品的质量又节省了能源，消除了有害气体对设备的腐蚀，有利于延长设备的使用寿命。预蒸发器外循环加热器使用后的低品位余热蒸汽冷凝水，经过闭式回收器分离后，汽体用于车间供暖系统，冷凝水经除氧器加热补加的冷无离子水并除氧后送至锅炉作无离子软化水，实现了硝酸钠Ⅰ效蒸发一次蒸汽冷凝水余热分级回收利用的目的。
附图说明
图1为本发明生产硝酸钠的工艺流程框图；
图2为预蒸发系统的流程示意图。
其中：
1—预蒸发器、2—原料液入口、3—原料液出口、4—循环液出口、5—外循环加热器、6—分离器入口、7—分离液出口、8—蒸汽冷凝水入口、9—冷凝水出口、10—分离汽出口、11—分离器、12—闭式回收器、13—冷凝器、14—除氧器、15—泵、16—蒸发汽出口、17—分离液入口、18—循环液入口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的的说明
本发明生产硝酸钠的装置如图1、图2所示，包括氨氧化制备氮氧化物系统，纯碱溶液制备吸收系统，母液转化系统，预蒸发系统，原料液蒸发、结晶、离心分离系统，干燥和包装系统。母液转化系统由转化塔、预转化塔、吸收塔和母液槽组成。预蒸发系统由预蒸发器1、分离器11、冷凝器13、闭式回收器12和除氧器14组成。预蒸发器设有外循环加热器5、原料液入口2、原料液出口3、蒸发汽出口16、分离液入口17、循环液入口18和循环液出口4。分离器11设有分离器入口6、分离汽出口10和分离液出口7，原料液入口2通过管路连接到母液转化系统的吸收塔，原料液出口连接到原料液蒸发、结晶、离心分离系统的双效蒸发器，蒸发汽出口16连接到分离器入口6，分离液出口7连接到预蒸发器中部的分离液入口18。分离气出口连接到冷凝器13，通过冷凝器连接到负压系统。外循环加热器5分为管程和壳程，管程上部出口与预蒸发器的循环液入口18连接，管程下部入口与循环液出口4连接，壳程的蒸汽冷凝水入口8与蒸汽疏水器出口的冷凝水管路连接，冷凝水出口9与闭式回收器12连接。闭式回收器12设有汽体出口和液体出口，汽体出口连接到车间供暖系统，液体出口通过除氧器14连接到锅炉，除氧器下部出口通过泵15连接到锅炉。
本发明生产硝酸钠的过程如下，氨氧化制备氮氧化物系统制备氮氧化物，氮氧化物经母液转化系统的转化塔，在硝酸的作用下制成转化气。转化气经过预转化塔除去酸雾后到吸收塔，在吸收塔转化气与纯碱溶液逆向接触制成原料液。原料液经原料液入口2进入预蒸发器1，在外加热器的加热状态下进行预蒸发，预蒸发的压力为0.2Mpa，温度为115℃。在预蒸发器原料液经下部的循环液出口4进入外循环加热器5的管程，由壳程的蒸汽冷凝水间壁加热后经上部的出口和循环液入口18返回预蒸发器。蒸发出的NOCl、Cl2和轻组分经蒸发汽出口16到分离器11，经分离器分离后的分离液经分离器的分离液出口7和预蒸发器的分离液入口17返回预蒸发器。经过预蒸发除去氯离子和氯化亚硝酰等有害元素的原料液经原料液出口3到双效蒸发器，经过蒸发，经过结晶、离心分离和干燥工序制成硝酸钠产品。分离器分离出的气体组分经分离汽出口10到冷却器13，冷却器以水为冷却介质，冷却后到负压系统。蒸汽疏水器出口的冷凝水经蒸汽入口进入外循环加热器5，加热原料液放出热量后经冷凝水出口9到闭式回收器12。在闭式回收器分出的汽体经顶部的汽体出口到车间供暖系统，继续回收余热，凝结水经下部的液体出口到除氧器14，加热加热补加的冷无离子水，经过除氧后到锅炉作软化水用。

Claims (4)

1.一种生产硝酸钠的方法，过程包括氨氧化制备氮氧化物、纯碱溶液制备吸收，母液转化，原料液蒸发、结晶、离心分离和干燥工序，所述母液转化工序由转化段、预转化段和吸收段组成，其特征是：过程还包括预蒸发过程，离开转化工序的原料液进入预蒸发器（1），通过外循环加热器（5）利用蒸发段蒸发器Ⅰ效蒸发产生的蒸汽冷凝水加热进行预蒸发，除去原料液中的氯离子和亚硝酰氯，预蒸发的压力为0.1～0.3Mpa，温度为105～125℃；离开预蒸发器的原料到原料液蒸发段，经过蒸发、结晶、离心分离和干燥工序制成硝酸钠产品。
2.一种生产硝酸钠的装置，包括氨氧化制备氮氧化物系统，纯碱溶液制备吸收系统，母液转化系统，原料液蒸发、结晶、离心分离系统，干燥和包装系统；所述母液转化系统由转化塔、预转化塔、吸收塔和母液槽组成，原料液蒸发的蒸发器为双效蒸发器，其特征是：所述装置还设有预蒸发系统，所述预蒸发系统包括预蒸发器（1）、分离器（11）、冷凝器（13）和闭式回收器（12），所述预蒸发器设有外循环加热器（5）、原料液入口（2）、原料出口（3）、蒸发汽出口（16）、循环液入口（18）和循环液出口（4）；原料液入口（2）通过管路连接到吸收塔，原料液出口连接到双效蒸发器，蒸发汽出口（16）通过分离器（11）、冷凝器（13）连接到负压系统；所述外循环加热器（5）分为管程和壳程，管程上部出口与循环液入口（18）连接，管程下部入口与循环液出口（4）连接，壳程的蒸汽冷凝水入口（8）与蒸汽疏水器出口的冷凝水管路连接，冷凝水出口（9）与闭式回收器（12）连接。
3.根据权利要求1所述生产硝酸钠的装置，其特征是：所述预蒸发器还设有分离液入口（17），所述分离器（11）设有分离器入口（6）、分离气出口（10）和分离液出口（7），分离液出口连接到预蒸发器中部的分离液入口（17），分离气出口连接到冷凝器（13）。
4.根据权利要求1所述生产硝酸钠的装置，其特征是：所述闭式回收器（12）设有汽体出口和液体出口，汽体出口连接到车间供暖系统，液体出口通过除氧器（14）连接到锅炉。
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