CN104555954A - 一种硝酸的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硝酸的生产工艺，属于硝酸制取领域，包括如下步骤：（1）压缩空气；（2）分馏；（3）制备一氧化氮；（4）制备二氧化氮；（5）喷淋：将步骤（4）制得的二氧化氮通入喷淋塔中，喷淋的液体为清水，控制压力为20～30KPa，制得硝酸，同时将产生的气体通入步骤（4）所述的二氧化氮制取罐中，本发明的原料来源广泛，且产生的副产品对环境无污染，原料可以回收利用，制取工艺简单，制得的硝酸品质高，适于推广应用。
Description
技术领域
本发明属于硝酸制取领域，具体涉及一种硝酸的生产工艺。
背景技术
硝酸是一种强氧化性、腐蚀性的强酸，硝酸易溶于水，常温下其溶液无色透明。其不同浓度水溶液性质有别，市售浓硝酸为恒沸溶液，质量分数为69.2%（约16mol/L）；质量分数足够大（市售浓度最高为98%以上）的，称为发烟硝酸，硝酸易见光分解，应在棕色瓶中于阴暗处避光保存，严禁与还原剂接触，硝酸在工业上主要以氨氧化法生产，用以制造化肥、炸药、硝酸盐等，在有机化学中，浓硝酸与浓硫酸的混合液是重要的硝化试剂。一个标准大气压为10132.5KPa。
目前，硝酸被广泛应用于化工生产中，如何制得高纯度硝酸，并且工艺简单成为生产商家关注的对象，但是目前生产工艺原料来源匮乏，且产生的副产品对环境存在污染，原料无法可以回收利用，制取工艺复杂，制得的硝酸品质不高，需要进一步纯化。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明提供一种变废为宝的硝酸的生产工艺。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
一种硝酸的生产工艺，包括如下步骤：
（1）压缩空气：将空气通入压缩罐中，控制压力为2～3个标准大气压，将空气压缩为液体；
（2）分馏：将步骤（1）得到的压缩液体通入分馏塔中，控制氮气层的温度为-190℃，控制氧气层的温度为-180℃，分馏出氮气和氧气；
（3）制备一氧化氮：将步骤（2）得到的氮气和氧气通入一氧化氮制取罐中，控制氮气和氧气的流入体积比为1:1，接入电压，控制压力为1～2个标注大气压，产物收集得到一氧化氮；
（4）制备二氧化氮：将一氧化氮和氧气通入到二氧化氮制取罐中，控制一氧化氮和氧气的体积比为1：2，反应制得二氧化氮；
（5）喷淋:将步骤（4）制得的二氧化氮通入喷淋塔中，喷淋的液体为清水，控制压力为20～30KPa，制得硝酸，同时将产生的气体通入步骤（4）所述的二氧化氮制取罐中。
上述的硝酸的生产工艺中，所述步骤（3）中，控制反应时间为10～20min。
上述的硝酸的生产工艺中，所述步骤（5）中，所述喷头为玻璃球洒水喷头。
有益效果：经过压缩空气、分馏、制备一氧化氮、制备二氧化氮、喷淋五大步骤生产的硝酸，不仅原料来源广泛，且产生的副产品对环境无污染，原料可以回收利用，制取工艺简单，制得的硝酸品质高，压缩空气作为产氮和产氧原料，原料清洁，且来源广泛，分馏产生氮气和氧气，纯度高，且效率高，一氧化氮和二氧化氮的制备过程严格控制温度、压强和原料配比，使产物纯度高，无副产物，使用喷淋塔作为产硝酸反应器，产酸量大，并且产生的副产物容易分离出去，更好地循环利用。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1：
（1）压缩空气：将空气通入压缩罐中，控制压力为2.5个标准大气压，将空气压缩为液体；
（2）分馏：将步骤（1）得到的压缩液体通入分馏塔中，控制氮气层的温度为-190℃，控制氧气层的温度为-180℃，分馏出氮气和氧气；
（3）制备一氧化氮：将步骤（2）得到的氮气和氧气通入一氧化氮制取罐中，控制氮气和氧气的流入体积比为1:1，接入电压，控制压力为1.5个标注大气压，产物收集得到一氧化氮，控制反应时间为15min；
（4）制备二氧化氮：将一氧化氮和氧气通入到二氧化氮制取罐中，控制一氧化氮和氧气的体积比为1：2，反应制得二氧化氮；
（5）喷淋:将步骤（4）制得的二氧化氮通入喷淋塔中，所述喷头为玻璃球洒水喷头，喷淋的液体为清水，控制压力为25KPa，制得硝酸，同时将产生的气体通入步骤（4）所述的二氧化氮制取罐中。
实施例2：其余与所述实施例1相同，不同之处在于，所述步骤（3）中控制压力为1个标注大气压，控制反应时间为10min，所述步骤（5）中控制压力为20KPa。
实施例3：其余与所述实施例1相同，不同之处在于，步骤（3）中控制压力为2个标注大气压，控制反应时间为20min，所述步骤（5）中控制压力为30KPa。
上述三个实施例中，经压缩空气，然后逐级制备一氧化氮和二氧化氮，最终得到硝酸，进试验测得，制取的硝酸不含任何杂质，在喷淋之后，酸度可以达到任意值，原料利用率高达90%。
本发明经实际应用中可知，经过压缩空气、分馏、制备一氧化氮、制备二氧化氮、喷淋五大步骤生产的硝酸，不仅原料来源广泛，且产生的副产品对环境无污染，原料可以回收利用，制取工艺简单，制得的硝酸品质高，压缩空气作为产氮和产氧原料，原料清洁，且来源广泛，分馏产生氮气和氧气，纯度高，且效率高，一氧化氮和二氧化氮的制备过程严格控制温度、压强和原料配比，使产物纯度高，无副产物，使用喷淋塔作为产硝酸反应器，产酸量大，并且产生的副产物容易分离出去，更好地循环利用。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (3)
1.一种硝酸的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）压缩空气：将空气通入压缩罐中，控制压力为2～3个标准大气压，将空气压缩为液体；
（2）分馏：将步骤（1）得到的压缩液体通入分馏塔中，控制氮气层的温度为-190℃，控制氧气层的温度为-180℃，分馏出氮气和氧气；
（3）制备一氧化氮：将步骤（2）得到的氮气和氧气通入一氧化氮制取罐中，控制氮气和氧气的流入体积比为1:1，接入电压，控制压力为1～2个标注大气压，产物收集得到一氧化氮；
（4）制备二氧化氮：将一氧化氮和氧气通入到二氧化氮制取罐中，控制一氧化氮和氧气的体积比为1：2，反应制得二氧化氮；
（5）喷淋:将步骤（4）制得的二氧化氮通入喷淋塔中，喷淋的液体为清水，控制压力为20～30KPa，制得硝酸，同时将产生的气体通入步骤（4）所述的二氧化氮制取罐中。
2.根据权利要求1所述的硝酸的生产工艺，其特征在于，所述步骤（3）中，控制反应时间为10～20min。
3.根据权利要求1所述的硝酸的生产工艺，其特征在于，所述步骤（5）中，所述喷头为玻璃球洒水喷头。
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