CN108479349B - 一种工业硝酸制备系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于硝酸制备技术领域，具体的说是一种工业硝酸制备系统，包括塔体、筛板、安装板、一号供液装置、二号供液管和吸收模块；塔体的内壁上交错设有筛板、安装板；筛板通过与安装板配合来将塔体分为筛板吸收层、安装板吸收层；筛板吸收层位于筛板的顶部表面，安装板吸收层位于安装板的顶部表面；吸收模块设置于安装板的顶部表面；塔体顶部设有一号进液口和一号出气口；一号供液装置用于将筛板吸收层的水输送到安装板吸收层；吸收模块包括双向螺旋板和混合单元，混合单元用于对双向螺旋板中的气体进行溶解。本发明主要利用水对二氧化氮气体进行吸收反应，能够提高硝酸的制备效率，减小二氧化氮对空气的污染。

Description

一种工业硝酸制备系统
技术领域
本发明属于硝酸制备技术领域，具体的说是一种工业硝酸制备系统。
背景技术
目前，吸收塔是实现吸收气体或液体的工业设备，其应用极为广泛，在化工、涂料、油漆、医药中间体等生产工艺中都会采用吸收操作。硝酸工业中氨气与空气反应产生的二氧化氮气体进入吸收塔底部，水从塔顶部自上而下流动，与上升的二氧化氮逆向接触进行化学反应生成硝酸溶液，该吸收过程属于放热化学反应过程。根据化工热力学相关原理，塔内反应热量需要及时移出设备，才能提高吸收塔吸收二氧化氮效率。目前，国内硝酸吸收塔均采用中部和下部两端冷却盘管移出热量，热量移出效果达不到良好状态，存在吸收二氧化氮效率低，硝酸浓度低，吸收塔尾气中的二氧化氮气体含量高等缺点。
现有技术中也出现了硝酸吸收装置的技术方案，如申请号为201521109738.8的一项中国专利公开了一种硝酸吸收塔，包括有塔体，开设在所述塔体下部的进气口，开设在所述塔体底部的硝酸出口，开设在所述塔体顶部的进水口，开设在所述进水口一侧的出气口，安装在所述塔体中部的多层筛板以及穿插安装在每层筛板上面的冷却系统，所述冷却系统包括自上而下依次设置的低温冷却管组、中温冷却管组和高温冷却管组。该技术方案虽然能够对吸收塔中的水进行降温，但是该技术方案不能对吸收塔中的气泡进行破碎，从而不能使气泡中的二氧化氮充分溶解反应；使得该发明的使用受到限制。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提出了一种工业硝酸制备系统，本发明主要利用水对二氧化氮气体进行吸收反应，能够提高硝酸的制备效率，减少二氧化氮对空气的污染。本发明通过安装板吸收层和筛板吸收层相互配合实现了对二氧化氮的充分吸收；吸收模块通过与安装板配合进一步提高了二氧化氮在水中的溶解效率；提高硝酸的生产效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明提出了一种工业硝酸制备系统，包括塔体、筛板、安装板、一号供液装置、二号供液管和吸收模块；其中，筛板不是本发明的创新之处，在此不作赘述；所述塔体的内壁上交错设有筛板、安装板；所述筛板通过与安装板配合来将塔体分为筛板吸收层、安装板吸收层；筛板吸收层位于筛板的顶部表面，安装板吸收层位于安装板的顶部表面；所述吸收模块设置于安装板的顶部表面；所述塔体的侧表面设有多个通液口，塔体顶部设有一号进液口和一号出气口，塔体底部设有一号进气口和一号出液口；所述一号供液装置用于将筛板吸收层的水输送到安装板吸收层；所述二号供液管用于将安装板吸收层水输送到筛板吸收层；所述筛板吸收层和安装板吸收层共有二十六层，用于对二氧化氮气体进行充分吸收；筛板吸收层和安装板吸收层中均设有水控制系统，水控制系统用于使筛板吸收层和安装板吸收层的液位高度趋于稳定；
所述吸收模块包括双向螺旋板和混合单元，所述双向螺旋板和混合单元都固定安装在安装板的顶表面，所述混合单元用于对双向螺旋板中的气体进行溶解；吸收模块用于对安装板吸收层中的二氧化氮进行吸收；双向螺旋板通过与二号供液管配合来将安装板吸收层中的水输送到筛板吸收层；此时，水沿着双向螺旋板的螺旋方向流动，混合单元通过与双向螺旋板中的水配合来对二氧化氮进行混合溶解。
所述安装板上设置有一号开口，一号开口用于使安装板下方的气体流动到混合单元的内部；所述混合单元包括供气管、折叠管、球形喷头和滑动伸缩杆；所述供气管固定安装在安装板的顶表面，供气管用于将一号开口中气体输送到折叠管中，所述折叠管用于将气体输送至球形喷头中；所述球形喷头通过滑动伸缩杆铰接在安装板的顶部表面上；所述滑动伸缩杆的外层套有拉紧弹簧；安装板下方的气体通过一号开口、供气管、折叠管流动到球形喷头中，球形喷头将气体喷射到水中，球形喷头中含有气体能够在水中浮动，此时滑动伸缩杆通过与弹簧配合来对球形喷头进行限位，使得球形喷头能够将气体充分喷射在水中，用于提高水对气体中二氧化氮的溶解效率。
优选的，所述球形喷头外表面铰接有浮块，所述浮块为球弧型，浮块的底表面设有截面为抛物线形的一号环形槽。浮块用于带动球形喷头在水中摆动，用于提高球形喷头中的气体在水中的溶解效率；浮块为球弧形且底表面设有一号环形槽用于提高浮块在水流中的摆动效率，从而进一步加强球形喷头摆动，能够起到加强喷头中气体在水中的溶解速率。
优选的，所述浮块的曲表面固定设置有摆动绳，所述摆动绳的材料为丁腈橡胶、硅橡胶、丙烯酸酯橡胶中的一种，且摆动绳的密度为水的0.95～1.1倍。丁腈橡胶、硅橡胶和丙烯酸酯橡胶在制作工艺上，容易制成密度与水较为接近的橡胶；该橡胶用于使摆动绳能够在水中悬浮；摆动绳在水流的作用下产生摆动、用于对水中的气泡进行吸附和破坏，从而提高气体在水中的溶解效率。
优选的，所述摆动绳的曲表面设置有刺针；通过对摆动绳的表面加热软化、再用模具对摆动绳的表面进行挤压而形成刺针，刺针与摆动绳表面之间的结合力较强，避免刺针脱落；当摆动绳在水流中摆动时，刺针用于对摆动绳中吸附的气泡进行刺破，从而提高了二氧化氮在水中溶解的效率。
优选的，所述一号供液装置位于塔体外层的部位、其设于冷却水箱中；一号供液装置和冷却水箱设于塔体的外部，便于改变一号供液装置的长度，同时不对塔体内部空间造成浪费；冷却水箱的储水量大、水与一号供液装置的接触面大，因此，采用冷却水箱对一号供液装置冷却的效果要比采用冷却管缠绕的冷却效果好；所述冷却水箱固定安装在塔体的外壁上；所述一号供液装置位于塔体外层的部位、其为双螺旋形管，用于加长一号供液装置中水流的行程；用于提高冷却水箱对一号供液装置的冷却效率，进而提高了塔体中水对二氧化氮的吸收效率。
优选的，所述一号供液装置包括一号长管和一号短管；所述一号短管位于一号长管和塔体外壁之间的中心位置；一号长管和一号短管都为螺旋形，一号长管通过与一号短管配合能够提高冷却水箱对塔体中水的冷却效率，从而能够提高二氧化氮的吸收效率。
本发明的有益效果是：
1.本发明所述的一种工业硝酸制备系统，本发明所述吸收模块包括双向螺旋板和混合单元，双向螺旋板用于对水流的方向进行引导，混合单元用于向水流中喷射二氧化氮气体；所述混合单元通过与双向螺旋板配合能够提高水对二氧化氮的吸收效率。
2.本发明所述的一种工业硝酸制备系统，本发明所述浮块的曲表面上固定设置有摆动绳，所述摆动绳用于对双向螺旋板中的气泡进行吸附，摆动绳上的刺针能够对摆动绳中吸附的气泡进行破碎，从而提高二氧化氮气体在水中的溶解效率。
3.本发明所述的一种工业硝酸制备系统，所述一号供液装置位于塔体外层的部位、其为双螺旋形管，用于提高冷却水箱对一号供液装置的冷却效率；一号供液装置通过与双向螺旋板配合能够使安装板吸收层中的水沿双螺旋轨道流动，从而使水流与气泡充分接触，进而提高了二氧化氮在水中的溶解效率。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的剖视图；
图2是图1中A-A剖视图；
图3是图2中B的局部放大图；
图4是图3中C-C剖视图；
图5是本发明中摆动绳的立体结构示意图；
图6是本发明中一号供液装置的立体结构示意图；
图中：塔体1、筛板11、安装板12、一号供液装置13、二号供液管14、吸收模块2、筛板吸收层111、安装板吸收层121、通液口15、一号进液口16、一号出气口17、一号进气口18、一号出液口19、双向螺旋板21、混合单元22、一号开口122、供气管23、折叠管24、球形喷头25、滑动伸缩杆26、浮块27、一号环形槽28、摆动绳3、刺针31、冷却水箱32、一号长管33、一号短管34。
具体实施方式
为了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。
如图1至图6所示，本发明所述的一种工业硝酸制备系统，包括塔体1、筛板11、安装板12、一号供液装置13、二号供液管14和吸收模块2；其中，筛板11不是本发明的创新之处，在此不作赘述；所述塔体1的内壁上交错设有筛板11、安装板12；所述筛板11通过与安装板12配合来将塔体1分为筛板吸收层111、安装板吸收层121；筛板吸收层111位于筛板11的顶部表面，安装板吸收层121位于安装板12的顶部表面；所述吸收模块2设置于安装板12的顶部表面；所述塔体1的侧表面设有多个通液口15，塔体1顶部设有一号进液口16和一号出气口17，塔体1底部设有一号进气口18和一号出液口19；所述一号供液装置13用于将筛板吸收层111的水输送到安装板吸收层121；所述二号供液管14用于将安装板吸收层121水输送到筛板吸收层111；所述筛板吸收层111和安装板吸收层121共有二十六层，用于对二氧化氮气体进行充分吸收；筛板吸收层111和安装板吸收层121中均设有水控制系统，水控制系统用于使筛板吸收层111和安装板吸收层121的液位高度趋于稳定；
所述吸收模块2包括双向螺旋板21和混合单元22，所述双向螺旋板21和混合单元22都固定安装在安装板12的顶表面，所述混合单元22用于对双向螺旋板21中的气体进行溶解；吸收模块2用于对安装板吸收层121中的二氧化氮进行吸收；双向螺旋板21通过与二号供液管14配合来将安装板吸收层121中的水输送到筛板吸收层111；此时，水沿着双向螺旋板21的螺旋方向流动，混合单元22通过与双向螺旋板21中的水配合来对二氧化氮进行混合溶解。
所述安装板12上设置有一号开口122，一号开口122用于使安装板12下方的气体流动到混合单元22的内部；所述混合单元22包括供气管23、折叠管24、球形喷头25和滑动伸缩杆26；所述供气管23固定安装在安装板12的顶表面，供气管23用于将一号开口122中气体输送到折叠管24中，所述折叠管24用于将气体输送至球形喷头25中；所述球形喷头25通过滑动伸缩杆26铰接在安装板12的顶部表面上；所述滑动伸缩杆26的外层套有拉紧弹簧；安装板12下方的气体通过一号开口122、供气管23、折叠管24流动到球形喷头25中，球形喷头25将气体喷射到水中，球形喷头25中含有气体能够在水中浮动，此时滑动伸缩杆26通过与弹簧配合来对球形喷头25进行限位，使得球形喷头25能够将气体充分喷射在水中，用于提高水对气体中二氧化氮的溶解效率。
作为本发明的一种实施方式，所述球形喷头25外表面铰接有浮块27，所述浮块27为球弧型，浮块27的底表面设有截面为抛物线形的一号环形槽28。浮块27用于带动球形喷头25在水中摆动，用于提高球形喷头25中的气体在水中的溶解效率；浮块27为球弧形且底表面设有一号环形槽28用于提高浮块27在水流中的摆动效率，从而进一步加强球形喷头25摆动，能够起到加强喷头中气体在水中的溶解速率。
作为本发明的一种实施方式，所述浮块27的曲表面固定设置有摆动绳3，所述摆动绳3的材料为丁腈橡胶、硅橡胶、丙烯酸酯橡胶中的一种，且摆动绳3的密度为水的0.95～1.1倍。丁腈橡胶、硅橡胶和丙烯酸酯橡胶在制作工艺上，容易制成密度与水较为接近的橡胶；该橡胶用于使摆动绳3能够在水中悬浮；摆动绳3在水流的作用下产生摆动、用于对水中的气泡进行吸附和破坏，从而提高气体在水中的溶解效率。
作为本发明的一种实施方式，所述摆动绳3的曲表面设置有刺针31；通过对摆动绳3的表面加热软化、再用模具对摆动绳3的表面进行挤压而形成刺针31，刺针31与摆动绳3表面之间的结合力较强，避免刺针31脱落；当摆动绳3在水流中摆动时，刺针31用于对摆动绳3中吸附的气泡进行刺破，从而提高了二氧化氮在水中溶解的效率。
作为本发明的一种实施方式，所述一号供液装置13位于塔体1外层的部位、其设于冷却水箱32中；一号供液装置13和冷却水箱32设于塔体1的外部，便于改变一号供液装置13的长度，同时不对塔体1内部空间造成浪费；冷却水箱32的储水量大、水与一号供液装置13的接触面大，因此，采用冷却水箱32对一号供液装置13冷却的效果要比采用冷却管缠绕的冷却效果好；所述冷却水箱32固定安装在塔体1的外壁上；所述一号供液装置13位于塔体1外层的部位、其为双螺旋形管，用于加长一号供液装置13中水流的行程；用于提高冷却水箱32对一号供液装置13的冷却效率，进而提高了塔体1中水对二氧化氮的吸收效率。
作为本发明的一种实施方式，所述一号供液装置13包括一号长管33和一号短管34；所述一号短管34位于一号长管33和塔体1外壁之间的中心位置；一号长管33和一号短管34都为螺旋形，一号长管33通过与一号短管34配合能够提高冷却水箱32对塔体1中水的冷却效率，从而能够提高二氧化氮的吸收效率。
工作时，将水通过一号进液口16持续输送至塔体1内部，水通过一号供液装置13输送至安装板吸收层121中，安装板吸收层121中的水通过双向螺旋板21、二号供液管14输送至筛板吸收层111中；同时冷却水箱32对一号供液装置13中的水进行冷却；塔体1内部筛板吸收层111和安装板吸收层121中均有等量的水；将工业二氧化氮气体通过一号进气口18输送至塔体1内部，气体从下往上依次经过安装板吸收层121、筛板吸收层111被过滤吸收；气体在经过安装板吸收层121时，气体通过一号开口122、供气管23、折叠管24流动到球形喷头25中，球形喷头25将气体喷射到水中，浮块27用于带动球形喷头25在水中摆动，球形喷头25上设置的摆动绳3对水中的气泡进行吸附和破碎，然后未被吸收的气体向上运动至筛板吸收层111，气体按从下往上的顺序逐层被吸收，最后气体通过一号出气口17被排出；同时，塔体1中的硝酸溶液通过一号出液口19被收集。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。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 (6)

1.一种工业硝酸制备系统，包括筛板(11)；其特征在于：还包括塔体(1)、安装板(12)、一号供液装置(13)、二号供液管(14)和吸收模块(2)；所述塔体(1)的内壁上交错设有筛板(11)、安装板(12)；所述筛板(11)通过与安装板(12)配合来将塔体(1)分为筛板吸收层(111)、安装板吸收层(121)；筛板吸收层(111)位于筛板(11)的顶部表面，安装板吸收层(121)位于安装板(12)的顶部表面；所述吸收模块(2)设置于安装板(12)的顶部表面；所述塔体(1)的侧表面设有多个通液口(15)，塔体(1)顶部设有一号进液口(16)和一号出气口(17)，塔体(1)底部设有一号进气口(18)和一号出液口(19)；所述一号供液装置(13)用于将筛板吸收层(111)的水输送到安装板吸收层(121)；所述二号供液管(14)用于将安装板吸收层(121)水输送到筛板吸收层(111)；
所述吸收模块(2)包括双向螺旋板(21)和混合单元(22)，所述双向螺旋板(21)和混合单元(22)都固定安装在安装板(12)的顶表面，所述混合单元(22)用于对双向螺旋板(21)中的气体进行溶解；
所述安装板(12)上设置有一号开口(122)；所述混合单元(22)包括供气管(23)、折叠管(24)、球形喷头(25)和滑动伸缩杆(26)；所述供气管(23)固定安装在安装板(12)的顶表面，供气管(23)用于将一号开口(122)中气体输送到折叠管(24)中，所述折叠管(24)用于将气体输送至球形喷头(25)中；所述球形喷头(25)通过滑动伸缩杆(26)铰接在安装板(12)的顶部表面上；所述滑动伸缩杆(26)的外层套有拉紧弹簧。
2.根据权利要求1所述的一种工业硝酸制备系统，其特征在于：所述球形喷头(25)外表面铰接有浮块(27)，所述浮块(27)为球弧型，浮块(27)的底表面设有截面为抛物线形的一号环形槽(28)。
3.根据权利要求2所述的一种工业硝酸制备系统，其特征在于：所述浮块(27)的曲表面固定设置有摆动绳(3)，所述摆动绳(3)的材料为丁腈橡胶、硅橡胶、丙烯酸酯橡胶中的一种，且摆动绳(3)的密度为水的0.95～1.1倍。
4.根据权利要求3所述的一种工业硝酸制备系统，其特征在于：所述摆动绳(3)的曲表面设置有刺针(31)。
5.根据权利要求1所述的一种工业硝酸制备系统，其特征在于：所述一号供液装置(13)位于塔体(1)外层的部位、其为双螺旋形管；所述一号供液装置(13)位于塔体(1)外层的部位、其设于冷却水箱(32)中；所述冷却水箱(32)固定安装在塔体(1)的外壁上。
6.根据权利要求5所述的一种工业硝酸制备系统，其特征在于：所述一号供液装置(13)包括一号长管(33)和一号短管(34)；所述一号短管(34)位于一号长管(33)和塔体(1)外壁之间的中心位置。
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