CN113926418A - 硝酸与纯金属反应装置 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种硝酸与纯金属反应装置，其包括反应釜、蒸汽控制管线、纯水控制管线、硝酸控制管线、泄压管线、氮气控制管线、温度计及压力计；在反应釜内的温度低于下限温度时停止硝酸控制管线对反应釜的硝酸供给并维持蒸汽控制管线加热直到反应釜内的温度等于或高于下限温度时硝酸控制管线再继续对反应釜的硝酸供给，在反应釜内的温度高于上限温度时立即停止蒸汽控制管线加热以及硝酸控制管线供给硝酸直到温度降低至上限温度再启动蒸汽控制管线加热以及硝酸控制管线供给硝酸；在反应釜内的压力低于下限压力时关闭泄压管线，在反应釜内的压力高于上限压力时停止硝酸控制管线对反应釜的硝酸供给、开启泄压管线泄压直到反应釜内的压力等于上限压力。
Description
技术领域
本公开涉及化学反应领域，尤其涉及一种硝酸与纯金属反应装置。
背景技术
硝酸与纯金属的反应是化工行业常见的一种溶解反应。在硝酸与纯金属的反应过程中会产生H2、NOX(即NO和NO2)等气体。
为确保安全，通常是在常温常压(即标准大气压)的釜内进行反应，产生的尾气通过管道排入喷淋塔进行处理。但是，当改变为加热方式时，反应釜内产生的尾气的量加大，从而增加喷淋塔的负荷，进而使得喷淋塔的成本增加。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本公开的目的在于提供一种硝酸与纯金属反应装置，其与硝酸和纯金属在加热常压下反应相比能使加热方式下的硝酸与纯金属反应形成的尾气的量减少。
由此，在一些实施例中，一种硝酸与纯金属反应装置包括反应釜，反应釜用于盛放将与硝酸反应的金属，硝酸与纯金属反应装置还包括蒸汽控制管线、纯水控制管线、硝酸控制管线、泄压管线、氮气控制管线、温度计以及压力计；蒸汽控制管线用于采用蒸汽对反应釜进行加热；纯水控制管线用于设定量的纯水加入反应釜；硝酸控制管线用于设定量的硝酸受反应釜的温度和压力控制逐渐加入反应釜；泄压管线用于在反应釜内的压力超出设定的压力范围的上限压力时使反应釜泄压以使反应釜内的压力控制在规定的压力范围内；氮气控制管线用于在硝酸控制管线加入硝酸前将氮气输入反应釜内以将反应釜内的氧气赶除干净且用于通过输入氮气到一定压力后检查反应釜的气密性；温度计用于在线监测反应釜内的温度，温度计与蒸汽控制管线和硝酸控制管线连锁，从而，在反应釜内的温度低于规定温度范围的下限温度时停止硝酸控制管线对反应釜的硝酸供给并维持蒸汽控制管线加热直到反应釜内的温度等于或高于下限温度时硝酸控制管线再继续对反应釜的硝酸供给，在反应釜内的温度高于规定温度范围的上限温度时立即停止蒸汽控制管线加热以及硝酸控制管线供给硝酸直到温度降低至规定温度范围的上限温度再启动蒸汽控制管线加热以及硝酸控制管线供给硝酸；压力计用于在线监测反应釜内的压力，压力计与蒸汽控制管线、硝酸控制管线、泄压管线连锁以及与氮气控制管线连锁，从而，在反应釜内的压力低于规定压力范围的下限压力时关闭泄压管线，在反应釜内的压力高于规定压力范围的上限压力时停止硝酸控制管线对反应釜的硝酸供给、开启泄压管线泄压直到反应釜内的压力等于规定压力范围的上限压力，在氮气控制管线工作时，泄压管线连锁开启直到反应釜内的氧气被赶除干净，在氮气控制管线输入氮气到压力计监测反映的一定压力后检查反应釜的气密性；其中，规定温度范围的下限温度高于室温，规定压力范围的下限压力大于常压。
在一些实施例中，蒸汽控制管线包括夹套、蒸汽输送管路、蒸汽流量计、蒸汽自动阀以及疏水阀门，夹套包在反应釜外，蒸汽输送管路连接于夹套并用于将蒸汽输入到夹套内，蒸汽流量计和蒸汽自动阀设置于蒸汽输送管路且蒸汽流量计位于蒸汽自动阀上游，蒸汽流量计和蒸汽自动阀彼此通信连接，疏水阀门设置于夹套包的下端并用于阻气排水；硝酸控制管线包括硝酸输送管路、硝酸流量计以及硝酸自动阀，硝酸输送管路用于将硝酸输入反应釜内，硝酸流量计和硝酸自动阀设置于硝酸输送管路且硝酸流量计位于硝酸自动阀上游，硝酸流量计和硝酸自动阀彼此通信连接；泄压管线包括泄压管路以及自动泄压阀，泄压管路用于使反应釜泄压，自动泄压阀设置于泄压管路并用于控制泄压管路的通断；氮气控制管线包括氮气输送管路、氮气流量计以及氮气自动阀，氮气输送管路用于将氮气输入反应釜内，氮气流量计和氮气自动阀设置于氮气输送管路且氮气流量计位于氮气自动阀上游，氮气流量计和氮气自动阀彼此通信连接；温度计与蒸汽自动阀和硝酸自动阀连锁；压力计与蒸汽自动阀、硝酸自动阀连锁、自动泄压阀以及氮气自动阀连锁。
在一些实施例中，纯水控制管线包括纯水输送管路、纯水流量计以及纯水自动阀，纯水输送管路用于将纯水输入反应釜内，纯水流量计和纯水自动阀设置于纯水输送管路且纯水流量计位于纯水自动阀上游，纯水流量计和纯水自动阀彼此通信连接。
在一些实施例中，硝酸与纯金属反应装置还包括爆破管线，爆破管线用于在泄压管线的自动泄压出现故障导致反应釜内的压力高于规定压力范围的上限压力之后爆破而使反应釜内的压力自动泄压。
在一些实施例中，爆破管线包括爆破管路以及爆破片，爆破管路连通于反应釜，爆破片设置于爆破管路，爆破片用于在泄压管线的自动泄压阀出现故障导致反应釜内的压力高于规定压力范围的上限压力之后爆破而使反应釜内的压力自动泄压。
在一些实施例中，温度计为双测温度计，一个温度计用于温度计数，另一个温度计用于温度监测。
在一些实施例中，压力计为双测压力计，一个压力计用于压力计数，另一个压力计用于压力监测。
在一些实施例中，反应釜还设置有出料阀门，出料阀门设置于反应釜的底部。
在一些实施例中，硝酸与纯金属反应装置还包括接地线，接地线使反应釜接地。
本公开的有益效果如下：与背景技术的常温常压的釜相比，在根据本公开的硝酸与纯金属反应装置中，通过温度计与蒸汽控制管线和硝酸控制管线连锁，能够使硝酸与纯金属反应装置在下限温度高于室温的规定温度范围内工作，硝酸与纯金属反应的速率增加，通过压力计与蒸汽控制管线、硝酸控制管线、泄压管线连锁以及氮气控制管线连锁，能够使硝酸与纯金属反应装置在压力下限大于常压的规定压力范围内工作、进而使得硝酸与纯金属反应形成的NOX溶解在水中，由此，即使硝酸与纯金属在下限温度高于室温的规定温度范围内工作，也会不会像加热常压下反应那样形成含增量的NOX气体的尾气，进而不会使喷淋塔对经由泄压管线以及后述的爆破管线排出的尾气的处理负荷增加，进而不会使喷淋塔的设备成本增加。
附图说明
图1是根据本公开的硝酸与纯金属反应装置的示意图。
其中，附图标记说明如下：
100硝酸与纯金属反应装置 43硝酸自动阀
1反应釜 5泄压管线
11出料阀门 51泄压管路
2蒸汽控制管线 52自动泄压阀
21夹套 6氮气控制管线
22蒸汽输送管路 61氮气输送管路
23蒸汽流量计 62氮气流量计
24蒸汽自动阀 63氮气自动阀
25疏水阀门 7温度计
3纯水控制管线 8压力计
31纯水输送管路 9爆破管线
32纯水流量计 91爆破管路
33纯水自动阀 92爆破片
4硝酸控制管线 G接地线
41硝酸输送管路 200金属
42硝酸流量计
具体实施方式
附图示出本公开的实施例，且将理解的是，所公开的实施例仅仅是本公开的示例，本公开可以以各种形式实施，因此，本文公开的具体细节不应被解释为限制，而是仅作为权利要求的基础且作为表示性的基础用于教导本领域普通技术人员以各种方式实施本公开。
参照图1，硝酸与纯金属反应装置100包括反应釜1、蒸汽控制管线2、纯水控制管线3、硝酸控制管线4、泄压管线5、氮气控制管线6、温度计7以及压力计8。
反应釜1用于盛放将与硝酸反应的金属200。
蒸汽控制管线2用于采用蒸汽对反应釜1进行加热。
纯水控制管线3用于设定量的纯水加入反应釜1。
硝酸控制管线4用于设定量的硝酸受反应釜1的温度和压力控制逐渐加入反应釜1。
泄压管线5用于在反应釜1内的压力超出设定的压力范围的压力上限时使反应釜1泄压以使反应釜1内的压力控制在规定的压力范围内。
氮气控制管线6用于在硝酸控制管线4加入硝酸前将氮气输入反应釜1内以将反应釜1内的氧气赶除干净且用于通过输入氮气到一定压力后检查反应釜1的气密性。
温度计7用于在线监测反应釜1内的温度，温度计7与蒸汽控制管线2和硝酸控制管线4连锁，从而，在反应釜1内的温度低于规定温度范围的下限温度时停止硝酸控制管线4对反应釜1的硝酸供给并维持蒸汽控制管线2加热直到反应釜1内的温度等于或高于下限温度时硝酸控制管线4再继续对反应釜1的硝酸供给，在反应釜1内的温度高于规定温度范围的上限温度时立即停止蒸汽控制管线2加热以及硝酸控制管线4供给硝酸直到温度降低至规定温度范围的上限温度再启动蒸汽控制管线2加热以及硝酸控制管线4供给硝酸。
压力计8用于在线监测反应釜1内的压力，压力计8与蒸汽控制管线2、硝酸控制管线4、泄压管线5连锁以及与氮气控制管线6连锁，从而，在反应釜1内的压力低于规定压力范围的下限压力时关闭泄压管线5，在反应釜1内的压力高于规定压力范围的上限压力时停止硝酸控制管线4对反应釜1的硝酸供给、开启泄压管线5泄压直到反应釜1内的压力等于规定压力范围的上限压力；在氮气控制管线6工作时，泄压管线5连锁开启直到反应釜1内的氧气被赶除干净，在氮气控制管线6输入氮气到压力计8监测反映的一定压力后检查反应釜1的气密性。其中，规定温度范围的下限温度高于室温，规定压力范围的下限压力大于常压(即标准大气压)。
与背景技术的常温常压的釜相比，在根据本公开的硝酸与纯金属反应装置100中，通过温度计7与蒸汽控制管线2和硝酸控制管线4连锁，能够使硝酸与纯金属反应装置100在下限温度高于室温的规定温度范围内工作，硝酸与纯金属反应的速率增加，通过压力计8与蒸汽控制管线2、硝酸控制管线4、泄压管线5连锁以及氮气控制管线6连锁，能够使硝酸与纯金属反应装置100在压力下限大于常压的规定压力范围内工作、进而使得硝酸与纯金属反应形成的NOX溶解在水中，由此，即使硝酸与纯金属在下限温度高于室温的规定温度范围内工作，也会不会像加热常压下反应那样形成含增量的NOX气体的尾气，进而不会使喷淋塔对经由泄压管线5以及后述的爆破管线9排出的尾气的处理负荷增加，进而不会使喷淋塔的设备成本增加。
在硝酸与纯金属反应装置100中，在氮气控制管线6工作时泄压管线5连锁开启直到反应釜1内的氧气被赶除干净可以通过监测从泄压管线5排出的气体的含氧量来确定。
在硝酸与纯金属反应装置100中，规定温度范围以反应速率为基准设置上下限，规定压力范围以使NOX溶解在水中的程度为基准设置上下限。其中，反应速率越高越好，NOX溶解在水中的程度越高越好。至于具体的规定温度范围以及规定压力范围的值，可以依据实际采用的纯金属类型与硝酸的反应过程以及NOX与水的溶解情况来确定。
参照图1，在一示例中，反应釜1还设置有出料阀门11，出料阀门11设置于反应釜1的底部。
参照图1，在一示例中，蒸汽控制管线2包括夹套21、蒸汽输送管路22、蒸汽流量计23、蒸汽自动阀24以及疏水阀门25。
夹套21包在反应釜1外，蒸汽输送管路22连接于夹套21并用于将蒸汽输入到夹套21内，蒸汽流量计23和蒸汽自动阀24设置于蒸汽输送管路22且蒸汽流量计23位于蒸汽自动阀24上游，蒸汽流量计23和蒸汽自动阀24彼此通信连接，疏水阀门25设置于夹套21包的下端并用于阻气排水。
参照图1，在一示例中，纯水控制管线3包括纯水输送管路31、纯水流量计32以及纯水自动阀33。
纯水输送管路31用于将纯水输入反应釜1内，纯水流量计32和纯水自动阀33设置于纯水输送管路31且纯水流量计32位于纯水自动阀33上游，纯水流量计32和纯水自动阀33彼此通信连接。
在一示例中，纯水控制管线3用于设定量的纯水一次性地加入反应釜1。
参照图1，在一示例中，硝酸控制管线4包括硝酸输送管路41、硝酸流量计42以及硝酸自动阀43。
硝酸输送管路41用于将硝酸输入反应釜1内，硝酸流量计42和硝酸自动阀43设置于硝酸输送管路41且硝酸流量计42位于硝酸自动阀43上游，硝酸流量计42和硝酸自动阀43彼此通信连接。
参照图1，在一示例中，泄压管线5包括泄压管路51以及自动泄压阀52，泄压管路51用于使反应釜1泄压，自动泄压阀52设置于泄压管路51并用于控制泄压管路51的通断。
参照图1，在一示例中，氮气控制管线6包括氮气输送管路61、氮气流量计62以及氮气自动阀63，氮气输送管路61用于将氮气输入反应釜1内，氮气流量计62和氮气自动阀63设置于氮气输送管路61且氮气流量计62位于氮气自动阀63上游，氮气流量计62和氮气自动阀63彼此通信连接。
相应地，在对应的示例中，温度计7与蒸汽自动阀24和硝酸自动阀43连锁。
参照图1，在一示例中，温度计7为双测温度计，一个温度计用于温度计数，另一个温度计用于温度监测。
同样地，在对应的示例中，压力计8与蒸汽自动阀24、硝酸自动阀43连锁、自动泄压阀52以及氮气自动阀63连锁。
参照图1，在一示例中，压力计8为双测压力计，一个压力计用于压力计数，另一个压力计用于压力监测。
参照图1，在一示例中，硝酸与纯金属反应装置100还包括爆破管线9。爆破管线9用于在泄压管线5的自动泄压出现故障导致反应釜1内的压力高于规定压力范围的上限压力后爆破而使反应釜1内的压力自动泄压。在爆破管线9施行爆破后，硝酸与纯金属反应装置100就停机检修泄压管线5。也就是说，爆破管线9实际上起到泄压管线5的监控和备用泄压功能。
在一示例中，参照图1，爆破管线9包括爆破管路91以及爆破片92，爆破管路91连通于反应釜1，爆破片92设置于爆破管路91，爆破片92用于在泄压管线5的自动泄压阀52出现故障导致反应釜1内的压力高于规定压力范围的上限压力之后爆破而使反应釜1内的压力自动泄压。
参照图1，在一示例中，硝酸与纯金属反应装置100还包括接地线G，接地线G使反应釜1接地，也就是说反应釜1是导电性的(例如反应釜1为不锈钢反应釜)。
采用上面详细的说明描述示范性实施例，但本文不意欲限制到明确公开的组合。因此，除非另有说明，本文所公开的各种特征可以组合在一起而形成出于简明目的而未示出的多个另外组合。
Claims (9)
1.一种硝酸与纯金属反应装置(100)，包括反应釜(1)，反应釜(1)用于盛放将与硝酸反应的金属(200)，其特征在于，
硝酸与纯金属反应装置(100)还包括蒸汽控制管线(2)、纯水控制管线(3)、硝酸控制管线(4)、泄压管线(5)、氮气控制管线(6)、温度计(7)以及压力计(8)；
蒸汽控制管线(2)用于采用蒸汽对反应釜(1)进行加热；
纯水控制管线(3)用于设定量的纯水加入反应釜(1)；
硝酸控制管线(4)用于设定量的硝酸受反应釜(1)的温度和压力控制逐渐加入反应釜(1)；
泄压管线(5)用于在反应釜(1)内的压力超出设定的压力范围的上限压力时使反应釜(1)泄压以使反应釜(1)内的压力控制在规定的压力范围内；
氮气控制管线(6)用于在硝酸控制管线(4)加入硝酸前将氮气输入反应釜(1)内以将反应釜(1)内的氧气赶除干净且用于通过输入氮气到一定压力后检查反应釜(1)的气密性；
温度计(7)用于在线监测反应釜(1)内的温度，温度计(7)与蒸汽控制管线(2)和硝酸控制管线(4)连锁，从而，在反应釜(1)内的温度低于规定温度范围的下限温度时停止硝酸控制管线(4)对反应釜(1)的硝酸供给并维持蒸汽控制管线(2)加热直到反应釜(1)内的温度等于或高于下限温度时硝酸控制管线(4)再继续对反应釜(1)的硝酸供给，在反应釜(1)内的温度高于规定温度范围的上限温度时立即停止蒸汽控制管线(2)加热以及硝酸控制管线(4)供给硝酸直到温度降低至规定温度范围的上限温度再启动蒸汽控制管线(2)加热以及硝酸控制管线(4)供给硝酸；
压力计(8)用于在线监测反应釜(1)内的压力，压力计(8)与蒸汽控制管线(2)、硝酸控制管线(4)、泄压管线(5)连锁以及与氮气控制管线(6)连锁，从而，在反应釜(1)内的压力低于规定压力范围的下限压力时关闭泄压管线(5)，在反应釜(1)内的压力高于规定压力范围的上限压力时停止硝酸控制管线(4)对反应釜(1)的硝酸供给、开启泄压管线(5)泄压直到反应釜(1)内的压力等于规定压力范围的上限压力，在氮气控制管线(6)工作时，泄压管线(5)连锁开启直到反应釜(1)内的氧气被赶除干净，在氮气控制管线(6)输入氮气到压力计(8)监测反映的一定压力后检查反应釜(1)的气密性；
其中，规定温度范围的下限温度高于室温，规定压力范围的下限压力大于常压。
2.根据权利要求1所述的硝酸与纯金属反应装置(100)，其特征在于，
蒸汽控制管线(2)包括夹套(21)、蒸汽输送管路(22)、蒸汽流量计(23)、蒸汽自动阀(24)以及疏水阀门(25)，夹套(21)包在反应釜(1)外，蒸汽输送管路(22)连接于夹套(21)并用于将蒸汽输入到夹套(21)内，蒸汽流量计(23)和蒸汽自动阀(24)设置于蒸汽输送管路(22)且蒸汽流量计(23)位于蒸汽自动阀(24)上游，蒸汽流量计(23)和蒸汽自动阀(24)彼此通信连接，疏水阀门(25)设置于夹套(21)包的下端并用于阻气排水；
硝酸控制管线(4)包括硝酸输送管路(41)、硝酸流量计(42)以及硝酸自动阀(43)，硝酸输送管路(41)用于将硝酸输入反应釜(1)内，硝酸流量计(42)和硝酸自动阀(43)设置于硝酸输送管路(41)且硝酸流量计(42)位于硝酸自动阀(43)上游，硝酸流量计(42)和硝酸自动阀(43)彼此通信连接；
泄压管线(5)包括泄压管路(51)以及自动泄压阀(52)，泄压管路(51)用于使反应釜(1)泄压，自动泄压阀(52)设置于泄压管路(51)并用于控制泄压管路(51)的通断；
氮气控制管线(6)包括氮气输送管路(61)、氮气流量计(62)以及氮气自动阀(63)，氮气输送管路(61)用于将氮气输入反应釜(1)内，氮气流量计(62)和氮气自动阀(63)设置于氮气输送管路(61)且氮气流量计(62)位于氮气自动阀(63)上游，氮气流量计(62)和氮气自动阀(63)彼此通信连接；
温度计(7)与蒸汽自动阀(24)和硝酸自动阀(43)连锁；
压力计(8)与蒸汽自动阀(24)、硝酸自动阀(43)连锁、自动泄压阀(52)以及氮气自动阀(63)连锁。
3.根据权利要求1所述的硝酸与纯金属反应装置(100)，其特征在于，
纯水控制管线(3)包括纯水输送管路(31)、纯水流量计(32)以及纯水自动阀(33)，纯水输送管路(31)用于将纯水输入反应釜(1)内，纯水流量计(32)和纯水自动阀(33)设置于纯水输送管路(31)且纯水流量计(32)位于纯水自动阀(33)上游，纯水流量计(32)和纯水自动阀(33)彼此通信连接。
4.根据权利要求1所述的硝酸与纯金属反应装置(100)，其特征在于，
硝酸与纯金属反应装置(100)还包括爆破管线(9)，
爆破管线(9)用于在泄压管线(5)的自动泄压出现故障导致反应釜(1)内的压力高于规定压力范围的上限压力之后爆破而使反应釜(1)内的压力自动泄压。
5.根据权利要求4所述的硝酸与纯金属反应装置(100)，其特征在于，
爆破管线(9)包括爆破管路(91)以及爆破片(92)，爆破管路(91)连通于反应釜(1)，爆破片(92)设置于爆破管路(91)，爆破片(92)用于在泄压管线(5)的自动泄压阀(52)出现故障导致反应釜(1)内的压力高于规定压力范围的上限压力之后爆破而使反应釜(1)内的压力自动泄压。
6.根据权利要求1所述的硝酸与纯金属反应装置(100)，其特征在于，
温度计(7)为双测温度计，一个温度计用于温度计数，另一个温度计用于温度监测。
7.根据权利要求1所述的硝酸与纯金属反应装置(100)，其特征在于，
压力计(8)为双测压力计，一个压力计用于压力计数，另一个压力计用于压力监测。
8.根据权利要求1所述的硝酸与纯金属反应装置(100)，其特征在于，
反应釜(1)还设置有出料阀门(11)，
出料阀门(11)设置于反应釜(1)的底部。
9.根据权利要求1所述的硝酸与纯金属反应装置(100)，其特征在于，
硝酸与纯金属反应装置(100)还包括接地线(G)，
接地线(G)使反应釜(1)接地。
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