CN215139719U - 氮氧化物反应塔 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氮氧化物反应塔，包括反应塔本体，所述反应塔本体上设有液相进料口、液相出料口、气相进料口和气相出料口，所述反应塔本体内设有填料段，所述液相进料口设于所述填料段上方，所述气相进料口设于所述填料段下方，硝酸溶液和亚硝酸钠溶液分别由所述液相进料口进入反应塔本体内，并与从所述气相进料口鼓泡进入的空气在所述填料段逆流接触而发生反应，反应生成的氮氧化物气体从气相出料口排出，反应完成后的料液从液相出料口排出。所述反应塔使得气液两相物料能够在填料段充分接触反应，生产效率高。

Description

氮氧化物反应塔

技术领域

本实用新型属于氮氧化物的制备领域，具体涉及一种氮氧化物反应塔。

背景技术

后处理厂通常采用氮氧化物作为氧化剂调价，国内后处理厂现有氮氧化物生产主要以浓硝酸在高温下加热分解制备氮氧化物，但该工艺条件较为苛刻，对材料的腐蚀严重，不利于工程的稳定运行，特别是对于需要进行连续调价的工艺。

为此，申请人在早先的专利(公开号为：CN109437134A)中，公布了一种采用硝酸和亚硝酸钠连续反应制备氮氧化物的方法，该方法原料易得、工艺简单，反应容易进行。而针对该工艺的反应装置现有技术存在传质效果不理想、设备高度较高、不能及时移除反应热等缺点，从而降低了生产效率。

针对类似工艺，公开号为CN208287974U的专利文献中公开了一种生产氮氧化物的板式反应器，采用换热器和多层反应塔板连续反应，优点是可以连续反应并及时移除反应热，但是该种设备结构复杂，反应物料在塔板上混合不够均匀，塔板数会受到设备高度的限制，原料利用率并没有得到有效提高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种生产效率高的氮氧化物反应塔。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种氮氧化物反应塔，包括反应塔本体，所述反应塔本体上设有液相进料口、液相出料口、气相进料口和气相出料口，所述反应塔本体内设有填料段，所述液相进料口设于所述填料段上方，所述气相进料口设于所述填料段下方，

硝酸溶液和亚硝酸钠溶液分别由所述液相进料口进入反应塔本体内，并与从所述气相进料口鼓泡进入的空气在所述填料段逆流接触而发生反应，反应生成的氮氧化物气体从气相出料口排出，反应完成后的料液从液相出料口排出。

优选地，在所述反应塔本体内还设有液体分布器，所述液体分布器设置在填料段的上方，并处于液相进料口的下方，且所述液相进料口设置液相进料管延伸至所述反应塔本体内与所述液体分布器相连。

优选地，所述液体分布器为带收集槽式液体分布器。

优选地，所述气相进料口中设置有气相进料管，所述气相进料管延伸至所述反应塔本体内的液面以下，所述气相进料管上设有多个布气孔。

优选地，所述反应塔本体内还设有除沫器，所述除沫器设置在所述气相出料口下方，并处于所述液相进料口上方。

优选地，所述除沫器为丝网除沫器、波板型除沫器、离心式除沫器或者旋风分离式除沫器之中的一种或几种组合。

优选地，还包括冷却水夹套，所述冷却水夹套套设在所述反应塔本体上，并与所述填料段的位置对应，用于移除反应塔本体内的反应热。

优选地，所述反应塔本体内还设有填料压板和支撑板，

所述填料段放置在所述支撑板上，填料压板设置在所述填料段上，

所述填料段内的填料为金属板波纹填料或金属丝网填料。

优选地，所述填料段的数量为多段，相应的，支撑板和填料压板的数量与填料段的数量一致，

多段填料段沿反应塔本体的高度方向依次设置，每相邻的两段填料段之间还设有液体再分布器，反应塔本体上与各段填料段对应的位置分别套设有冷却水夹套。

优选地，所述液相进料口位于所述反应塔本体的上部，数目为1个或2个；

所述气相进料口位于所述反应塔本体的下部；

所述液相出料口位于所述反应塔本体的底部；

所述气相出料口位于所述反应塔本体的顶部。

本实用新型提供的一种氮氧化物反应塔，通过在液相进料口下方、气相进料口上方设置填料段，硝酸溶液和亚硝酸钠溶液分别由液相进料口进入反应塔本体内，并与从气相进料口鼓泡进入的空气在填料段逆流接触而发生反应，使得气液两相物料能够在填料段充分接触反应，生产效率高。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的氮氧化物反应塔(含单段填料段)的结构示意图；

图2为本实用新型实施例2的氮氧化物反应塔(含多段填料段)的结构示意图。

附图标记说明：1-反应塔本体，2-除沫器，3-填料段，4-液体分布器，5-冷却水夹套，6-气相出料口，7-液相出料口，8-气相进料口，9-液相进料口，10-布气孔，11-填料压板，12-支撑板，13-冷却水进口，14-冷却水出口，15-液体再分布器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对实用新型中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，属于“上”等指示方位或位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于和简化描述，而并不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须设有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”、“安装”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接也可以是可拆卸地连接，或者一体地连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1：

如图1所示，本实用新型提供一种氮氧化物反应塔，所述反应塔包括反应塔本体1，反应塔本体1上设置有液相进料口9、气相进料口8、液相出料口7和气相出料口6；反应塔本体1内设有一段填料段3，液相进料口9设于填料段3上方，气相进料口8设于填料段3下方。

硝酸溶液和亚硝酸钠溶液分别由所述液相进料口9进入反应塔本体1内，并与从所述气相进料口6鼓泡进入的空气在所述填料段3逆流接触而发生反应，反应生成的氮氧化物气体从气相出料口6排出，反应完成后的料液从液相出料口7排出。

工作过程中，硝酸溶液和亚硝酸钠溶液由液相进料口9分别进入反应塔本体1中，发生反应生成NO和NO₂并放出热量，空气由反应塔本体1下部的气相进料口8鼓泡进入，将NO氧化成NO₂，该过程中，气液两相为逆流接触，液体在填料段3表面呈膜状自上而下流动，气体呈连续相自下而上与液体作逆向流动，并进行气、液两相间的传质和传热。

反应塔本体1内还设有液体分布器4，所述液体分布器4设置在填料段3的上方，并处于液相进料口9的下方，且所述液相进料口9设置液相进料管延伸至所述反应塔本体1内与所述液体分布器4相连，液体分布器4为带收集槽式液体分布器。液体分布器4设置在液相进料口7和填料段3之间，其作用是促进液相原料充分混合并在塔内均匀分布，进而增强在填料段内与气相原料的接触反应，提高反应物转化率。

气相进料口8中设置有气相进料管，气相进料管延伸至反应塔本体1内的液面以下，气相进料管上设有多个布气孔10，布气孔10能促进气体均匀进入塔内，增强气液反应和传质。

反应塔本体1内还设有除沫器2，除沫器2设置在气相出料口7下方，并处于液相进料口9上方，除沫器2为丝网除沫器、波板型除沫器、离心式除沫器或者旋风分离式除沫器之中的一种或几种组合，反应生成的氮氧化物气体经过除沫器2后由塔顶气相出料口6排出，除沫器2用于捕捉气体产物中夹带的液滴，起到气液分离的作用。

反应塔本体1上套设冷却水夹套5，冷却水夹套5与填料段3的位置对应，用于移除反应塔本体内的反应热，冷却水夹套5从下部设置的冷却水进口13注入冷却水，围绕填料段3实施冷却后，吸收了热量的冷却水由冷却水夹套5上部的冷却水出口14流出，将填料段3内的反应热及时带走，可通过控制冷却水的用量使进料口温度不高于60℃，塔顶和塔底温度不高于40℃。

反应塔本体1内还设有填料压板11和支撑板12，填料段3放置在所述支撑板12上，填料压板11设置在所述填料段3上，所述填料段3内的填料为金属板波纹填料或金属丝网填料，采用的金属板波纹填料或金属丝网填料具有整齐的几何结构和有规则的排列，规定了气液流路，改善了沟流壁流等现象，压降小，防堵性能强，具有较大比表面积和较大空隙率，通量大，综合处理能力大。

液相进料口9位于反应塔本体1的上部，数目为1个或2个；气相进料口8位于反应塔本体1的下部；液相出料口7位于反应塔本体1的底部；气相出料口6位于反应塔本体1的顶部；硝酸溶液和亚硝酸钠溶液由反应塔上部液相进料口9分别进入反应塔中，液相进料口可以是2个，两股液相料液分别从2个液相进料口进入，也可以是1个，混合进入，空气由反应塔下部气相进料口8鼓泡进入，气体产物由塔顶气相出料口6排出，反应完的料液通过塔底液相出料口7排出。

具体地，本实施例根据实际情况，在反应塔本体1内部设置一段填料段3，反应塔本体1塔径100mm，塔高1320mm，塔顶设置200mm除沫器2，以捕捉气体产物中夹带的液滴，填料段3高度600mm，填料段上方设有填料压板11、下方设有填料支撑板12，填料段3对应的反应塔本体1外壁套设冷却水夹套5，冷却水夹套5从下部设置的冷却水进口13注入冷却水，围绕填料段3实施冷却后，吸收了热量的冷却水由冷却水夹套5上部的冷却水出口14流出，可通过控制冷却水用量，将填料段3内的反应热及时带走，通过控制冷却水的用量使进料口温度不高于60℃，塔顶和塔底温度不高于40℃，液体分布器4设置在液相进料口9和下方填料段3之间，促进原料充分混合并在塔内均匀分布，且气相进料口8伸入塔体内的气相进料管侧壁上开设有若干圆形的布气孔10，布气孔10使气体均匀进入反应塔内，气液两相逆流接触，分布均匀，增强了气液反应和传质，塔体、焊接件和塔内件(包括反应塔本体1、气相出料口6、液相出料口7、气相进料口8、液相进料口9、填料压板11、支撑板12、液体分布器4、填料段3内的金属波纹板或金属丝网等)均采用304不锈钢材质。

本实施例提供的一种氮氧化物反应塔，具备如下有益效果：

(1)通过在液相进料口9下方、气相进料口8上方设置填料段3，硝酸溶液和亚硝酸钠溶液分别由液相进料口9进入反应塔本体1内，并与从气相进料口8鼓泡进入的空气在填料段3逆流接触而发生反应，生成的氮氧化物气体，使得气液两相物料在填料段3充分接触反应，生产效率高。

(2)通过在填料段3上方设置液体分布器4，促进物料充分混合并分布均匀，避免沟流壁流等非正常现象造成的物料不均匀接触，从而提高传质效果；通过气相进料管伸入反应塔本体1内，并在气相进料管侧壁上设置布气孔，布气孔能促进气体均匀鼓泡进入塔内，增强气液反应和传质。

(3)通过采用规整填料，如金属板波纹填料或金属丝网填料，所采用的填料具有整齐的几何结构和有规则的排列，规定了气液流路，改善了沟流壁流等现象，压降小，防堵性能强，具有较大比表面积和较大空隙率，通量大，综合处理能力大，进一步提高传质效果。

(4)在气相出料口6下方、液相进料口9上方设置除沫器2，除沫器2采用丝网除沫器、波板型除沫器、离心式除沫器或者旋风分离式除沫器之中的一种或几种组合，能有效除去气体产物中夹带的液滴，起到气液分离的作用，气体产物含水量低。

(5)通过在反应塔本体1内部，根据实际情况选择设置一段填料段3，冷却水夹套5与填料段3对应，通过在填料段3相对的外壁设置冷却水夹套5，方便及时移除反应热。

实施例2：

如图2所示，本实用新型提供一种氮氧化物反应塔，在实施例1的基础上，本实施例2中，填料段3的数量为多段，多段填料段3沿反应塔本体1的高度方向依次设置，相应的，支撑板12和填料压板11的数量与填料段3的数量一致，每相邻的两段填料段3之间还设有液体再分布器15，反应塔本体1上与各段填料段3对应的位置分别套设有冷却水夹套5。

具体地，本实施例根据实际情况，在反应塔本体1内部设置多段填料段3，多段填料段3的高度可以相同或不同，在一个具体的实施例中，反应塔本体1塔径150mm，塔高2810mm，塔顶设置200mm除沫器2，以捕捉气体产物中夹带的液滴，塔内装填两层200mm填料段和两层500mm填料段，共四层填料段3，每层填料段上方均设有填料压板11、下方设有支撑板12，各个填料段3对应的外壁设置冷却水夹套5，冷却水夹套5从下部设置的冷却水进口13注入冷却水，围绕填料段3实施冷却后，吸收了热量的冷却水由冷却水夹套5上部的冷却水出口14流出，可通过控制冷却水用量，将填料段3内的反应热及时带走，液体分布器4设置在液体进料口9和下方填料段3之间，且其余每层填料段3上方分别设置了液体再分布器15，液体分布器4和液体再分布器15均可采用收集槽式液体分布器，促进原料充分混合并在塔内均匀分布，且塔底的气相进料口8伸入塔体内的气相进料管侧壁上开设有若干圆形的布气孔10，布气孔10使气体均匀进入反应塔内，气液两相逆流接触，分布均匀，增强了气液反应和传质，塔体、焊接件和塔内件(包括反应塔本体1、气相出料口6、液相出料口7、气相进料口8、液相进料口9、填料压板11、支撑板12、液体分布器4、液体再分布器15、填料段3内的金属波纹板或金属丝网等)均采用321不锈钢材质。

本实施例2的具体反应过程与实施例1相似，且本实施例2反应物转化率达80％以上。

本实施例2提供的一种氮氧化物反应塔，在实施例1的基础上还具备如下有益效果：

通过在反应塔本体1内部，根据实际情况选择设置多段填料段3，每段上方设置液体分布器4或液体再分布器15，促进物料在每段填料段3中均能充分混合并分布均匀，避免沟流壁流等非正常现象造成的物料不均匀接触，从而提高传质效果；在每段填料段3相对的外壁分别设置对应的冷却水夹套5，冷却水夹套5与填料段3一一对应，方便及时移除每段填料段3内反应的反应热；从而该实施例2提供的反应塔具有较高理论级数，能实现反应连续多级进行，并有效降低设备高度。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种氮氧化物反应塔，包括反应塔本体，其特征在于，所述反应塔本体上设有液相进料口、液相出料口、气相进料口和气相出料口，

所述反应塔本体内设有填料段，所述液相进料口设于所述填料段上方，所述气相进料口设于所述填料段下方，

硝酸溶液和亚硝酸钠溶液分别由所述液相进料口进入反应塔本体内，并与从所述气相进料口鼓泡进入的空气在所述填料段逆流接触而发生反应，反应生成的氮氧化物气体从气相出料口排出，反应完成后的料液从液相出料口排出。

2.根据权利要求1所述的氮氧化物反应塔，其特征在于，在所述反应塔本体内还设有液体分布器，

所述液体分布器设置在填料段的上方，并处于液相进料口的下方，且所述液相进料口设置液相进料管延伸至所述反应塔本体内与所述液体分布器相连。

3.根据权利要求2所述的氮氧化物反应塔，其特征在于，所述液体分布器为带收集槽式液体分布器。

4.根据权利要求1所述的氮氧化物反应塔，其特征在于，所述气相进料口中设置有气相进料管，所述气相进料管延伸至所述反应塔本体内的液面以下，所述气相进料管上设有多个布气孔。

5.根据权利要求1所述的氮氧化物反应塔，其特征在于，所述反应塔本体内还设有除沫器，所述除沫器设置在所述气相出料口下方，并处于所述液相进料口上方。

6.根据权利要求5所述的氮氧化物反应塔，其特征在于，所述除沫器为丝网除沫器、波板型除沫器、离心式除沫器或者旋风分离式除沫器之中的一种或几种组合。

7.根据权利要求1所述的氮氧化物反应塔，其特征在于，还包括冷却水夹套，所述冷却水夹套套设在所述反应塔本体上，并与所述填料段的位置对应，用于移除反应塔本体内的反应热。

8.根据权利要求1所述的氮氧化物反应塔，其特征在于，所述反应塔本体内还设有填料压板和支撑板，

所述填料段放置在所述支撑板上，填料压板设置在所述填料段上，

所述填料段内的填料为金属板波纹填料或金属丝网填料。

9.根据权利要求8所述的氮氧化物反应塔，其特征在于，所述填料段的数量为多段，相应的，支撑板和填料压板的数量与填料段的数量一致，

多段填料段沿反应塔本体的高度方向依次设置，每相邻的两段填料段之间还设有液体再分布器，反应塔本体上与各段填料段对应的位置分别套设有冷却水夹套。

10.根据权利要求1-9任一项所述的氮氧化物反应塔，其特征在于，所述液相进料口位于所述反应塔本体的上部，数目为1个或2个；

所述气相进料口位于所述反应塔本体的下部；

所述液相出料口位于所述反应塔本体的底部；

所述气相出料口位于所述反应塔本体的顶部。

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