CN204952325U - 一种硝酸精馏装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种硝酸精馏装置，包括精馏釜及加热单元，精馏釜上设有精馏进口、精馏出口，该硝酸精馏装置还包括有：预热冷凝管，该预热冷凝管包括有预热内管、及预热外管，预热内管进口与精馏出口相连通，预热外管出口与精馏釜底部通过进料管相连通；成品冷凝管，该成品冷凝管包括有成品内管、及成品外管，其中成品内管进口与预热内管出口相连通；废气导流管，该废气导流管包括有废气进口、及竖直位置高于废气进口的废气出口，该废气进口接于进料管周壁处、且与进料管内部相连通，废气出口接于精馏出口处。本实用新型不仅结构简单，而且能有效利用热能，降低精馏过程的能耗，节省生产成本，同时还使废气无害化，整个生产过程更加环保安全。

Description

一种硝酸精馏装置

技术领域

本实用新型涉及一种精馏装置，尤其是一种硝酸精馏装置。

背景技术

近几年，随着电子产业飞速发展，芯片制造行业也在突飞猛进的发展，芯片的氧化膜越来越薄。制造芯片时，需要用硝酸对其进行清洗和腐蚀，硝酸纯度的高低对芯片的成品率起着关键性的作用。即，硝酸纯度越高，芯片的成品率越高。因此，人们非常渴望得到高纯度的硝酸。

目前，高纯度的硝酸主要是通过硝酸精馏装置来制造。现有硝酸精馏装置包括精馏釜、为精馏釜加热的加热单元、设于精馏釜下方的输入管、设于精馏釜上方输出管、及串接于输出管处的冷凝管。冷凝管包括有内管、及套设于内管外的外管，内管处带有内管进口和内管出口，外管处带有外管进口和外管出口。内管通入待冷却流体，外管通入用于对待冷却流体进行冷却的冷却介质。硝酸精馏实质上是蒸馏，即利用硝酸各组分的沸点或饱和蒸汽压不同，通过加热单元对精馏釜内硝酸原料进行加热，使硝酸气化并从输出管处排出，输出管处排出的硝酸经冷凝管后冷却，使轻组分(沸点较低或饱和蒸汽压较高的组分)汽化，及经过多次部分液相汽化和部分冷凝，使气相中的轻组分和液相中的重组分逐渐实现分离，从而得到纯度比较高的硝酸。其中，在硝酸精馏过程中，硝酸需要从常温加热至高于86℃的温度(实际温度将近316℃)，之后还要将高温状态的硝酸蒸汽冷却至常温状态，升温过程需要消耗大量热量，而降温过程则浪费了大量热量。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种结构简单，能有效利用热能，降低精馏过程的能耗，同时还使废气无害化，整个生产过程更加环保安全的硝酸精馏装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种硝酸精馏装置，包括精馏釜、及用于为精馏釜加热的加热单元，所述精馏釜底部设有精馏进口、顶部设有精馏出口，该硝酸精馏装置还包括有：

预热冷凝管，该预热冷凝管包括有预热内管、及套设于预热内管外的预热外管，其中预热内管进口与精馏出口相连通，预热外管出口与精馏釜底部通过进料管相连通，该进料管其中一管口与预热外管出口相接合，进料管另一管口接于精馏釜底部、且与精馏釜内部相连通；

成品冷凝管，该成品冷凝管包括有成品内管、及套设于成品内管外的成品外管，其中成品内管进口与预热内管出口相连通；

倾斜设置的废气导流管，该废气导流管包括有废气进口、及竖直位置高于废气进口的废气出口，该废气进口接于进料管周壁处、且与进料管内部相连通，废气出口接于精馏出口处。

本实用新型的有益效果是：硝酸蒸汽依次通过预热冷凝管和成品冷凝管，通过两者的相互作用，最后冷却至接近常温的高浓度硝酸。其中，预热冷凝管处，常温下的原料硝酸从预热外管进口进入，由预热外管出口排出并进入精馏釜底部，该过程中，原料硝酸吸收硝酸蒸汽的热量并升温至40～50℃，实现原来硝酸的预热，从而节省了加热单元为精馏釜中硝酸加热的能耗。紧接着，由预热内管排出的预冷却硝酸进入成品内管，成品外管处通入普通冷却水，最终在成品内管出口处获得液体的成品硝酸，此时成品硝酸的浓度已经达到所需水平，且大大节省了冷却所需水量。其中，经过预热冷凝管的原料硝酸吸热后进入进料管，在进料管内原料硝酸的温度往往很高，甚至有部分硝酸气化后充满进料管，而进料管内气态硝酸如若不及时排出，则会影响原料硝酸输送至精馏釜，影响精馏釜内原料硝酸的供应，此处若将进料管内气体硝酸直接排到空气中即为污染环境的废气。为此，通过废气导流管，可以将进料管内的气态硝酸引入精馏出口处，随着精馏釜内气化后的气体硝酸一起进入预热冷凝管的预热内管，作为最终产物经由冷凝而收集。本实用新型不仅结构简单，操作方便，而且能有效利用热能，降低精馏过程的能耗，节省生产成本，同时还使废气无害化，整个生产过程更加环保安全。

其中，精馏釜的精馏出口处串接有防爆球。

在防爆球出口处串接有填料管，该填料管内填充有石英填料。

为了保证废气导流管内导出的气体硝酸能高效率地进入精馏过程，所以废气导流管的废气出口接于填料管管壁处、且与填料管内部相连通。

另外，预热冷凝管和成品冷凝管为球形冷凝管。球形冷凝管可以在不影响生产效率的情况下降低生产成本，而且达到较为优化的冷却效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述：

如图1所示，本实施例包括精馏釜1、及用于为精馏釜1加热的加热单元2、预热冷凝管3和成品冷凝管4，精馏釜1底部设有精馏进口11、顶部设有精馏出口12。预热冷凝管3包括有预热内管31、及套设于预热内管31外的预热外管32，其中预热内管31进口311与精馏出口12相连通，预热内管31出口312连接至成品冷凝管4，预热外管32进口321通入常温状态的原料硝酸，预热外管32出口322与精馏釜1底部通过进料管7相连通。该进料管7其中一管口与预热外管32出口322相接合，进料管7另一管口接于精馏釜1底部、且与精馏釜1内部相连通。成品冷凝管4包括有成品内管41、及套设于成品内管41外的成品外管42，其中成品内管41进口411与预热内管31出口312相连通，成品内管41出口412处排出的液体为成品高浓度硝酸，成品外管42进口421处通入常温冷却水，成品外管42出口422处排出吸热后的冷却水。其中，精馏釜1的精馏出口12处串接有防爆球5，在防爆球5出口处串接有填料管6，该填料管6内填充有石英填料61。另外，预热冷凝管3和成品冷凝管4为球形冷凝管。球形冷凝管可以在不影响生产效率的情况下降低生产成本，而且达到较为优化的冷却效果。在进料管7处还接有一倾斜设置的废气导流管8，该废气导流管8包括有废气进口81、及竖直位置高于废气进口81的废气出口82，该废气进口81接于进料管7周壁处、且与进料管7内部相连通，废气出口82接于填料管6管壁处、且与填料管6内部相连通。

加热单元2可以为火焰加热或电热丝加热。

本实用新型中，硝酸蒸汽依次通过预热冷凝管3和成品冷凝管4，通过两者的相互作用，最后冷却至接近常温的高浓度硝酸。其中，预热冷凝管3处，常温下的原料硝酸从预热外管32进口321进入，由预热外管32出口322排出并进入精馏釜1底部，该过程中，原料硝酸吸收硝酸蒸汽的热量并升温至40～50℃，实现原来硝酸的预热，从而节省了加热单元2为精馏釜1中硝酸加热的能耗。紧接着，由预热内管31排出的预冷却硝酸进入成品内管41，成品外管42进口421处通入普通冷却水，最终在成品内管42出口422处获得液体的成品硝酸，此时成品硝酸的浓度已经达到所需水平，且大大节省了冷却所需水量。其中，经过预热冷凝管3的原料硝酸吸热后进入进料管7，在进料管7内原料硝酸的温度往往很高，甚至有部分硝酸气化后充满进料管7，而进料管7内气态硝酸如若不及时排出，则会影响原料硝酸输送至精馏釜1，影响精馏釜1内原料硝酸的供应，此处若将进料管7内气体硝酸直接排到空气中即为污染环境的废气。为此，通过废气导流管8，可以将进料管7内的气态硝酸引入精馏出口12处，随着精馏釜1内气化后的气体硝酸一起进入预热冷凝管3的预热内管31，作为最终产物经由冷凝而收集。本实用新型不仅结构简单，操作方便，而且能有效利用热能，降低精馏过程的能耗，节省生产成本，同时还使废气无害化，整个生产过程更加环保安全。

Claims (5)

1.一种硝酸精馏装置，包括精馏釜、及用于为精馏釜加热的加热单元，其特征是，所述精馏釜底部设有精馏进口、顶部设有精馏出口，该硝酸精馏装置还包括有：

预热冷凝管，该预热冷凝管包括有预热内管、及套设于预热内管外的预热外管，其中预热内管进口与精馏出口相连通，预热外管出口与精馏釜底部通过进料管相连通，该进料管其中一管口与预热外管出口相接合，进料管另一管口接于精馏釜底部、且与精馏釜内部相连通；

成品冷凝管，该成品冷凝管包括有成品内管、及套设于成品内管外的成品外管，其中成品内管进口与预热内管出口相连通；

倾斜设置的废气导流管，该废气导流管包括有废气进口、及竖直位置高于废气进口的废气出口，该废气进口接于进料管周壁处、且与进料管内部相连通，废气出口接于精馏出口处。

2.根据权利要求1所述的硝酸精馏装置，其特征是：所述精馏釜的精馏出口处串接有防爆球。

3.根据权利要求2所述的硝酸精馏装置，其特征是：所述防爆球出口处串接有填料管，该填料管内填充有石英填料。

4.根据权利要求3所述的硝酸精馏装置，其特征是：所述废气导流管的废气出口接于填料管管壁处、且与填料管内部相连通。

5.根据权利要求1所述的硝酸精馏装置，其特征是：所述预热冷凝管和成品冷凝管为球形冷凝管。