硝酸鹽生產用化工設備的製作方法

2023-09-19 15:04:55 1

本發明涉及一種反應釜，具體涉及硝酸鹽生產用化工設備。

背景技術：

硝酸鉀是鉀的硝酸鹽，實驗式KNO3(硝酸鉀是離子化合物，並沒有分子，所以沒有分子量，只有式量)。外觀為透明無色或白色粉末，無味，比重(水＝1)為2.11。在水中的溶解度為13g/100mL(因溫度而異，溫度越高溶解度越高，在化學物質之中，硝酸鉀溶解度變化是相當明顯的)。世界硝酸鉀70％用於農業。

硝酸鉀的製備方式多，目前化工廠製備大量的硝酸鹽一般會使用複分解法製備硝酸鹽，複分解法製備硝酸鹽是將硝酸鈉與氯化鉀經複分解反應得硝酸鉀和氯化鈉。利用它們在不同溫度下的溶解度不同可將其分離；例如：先把硝酸鈉溶於熱水中，在攪拌下按硝酸鈉：氯化鉀一定的配料比逐漸加入氯化鉀，經蒸發濃縮，當溫度為119℃時，氯化鈉結晶析出，將溶液和晶體進行熱過濾，得到大量氯化鈉晶體，再將分離氯化鈉後的母液緩慢冷卻，硝酸鉀即結晶析出。經抽濾、洗滌和乾燥即得粗產品(純度≥85％)，再經重結晶可得純品和高純品。但是，由於化工廠生產的硝酸鉀量多，因此，硝酸鈉與氯化鉀的加量也多，因此，硝酸鈉需要較長的溶解時間，並且反應釜中的硝酸鈉與氯化鉀中實際反應溫度(主要是氯化鈉析出的溫度)上升慢，氯化鈉儘可能完全析出需要就很長的時間，並且硝酸鈉可能存在溶解不完全的情況，硝酸鈉就不能完全電離，使得硝酸鈉與氯化鉀不能充分混合，硝酸鈉與氯化鉀不能完全電離，最後得到的產物純度低，使得硝酸鉀成品的製備效率低。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是大批量製備硝酸鉀的製備效率低，目的在於提供硝酸鹽生產用化工設備，解決化工廠大批量製備硝酸鉀，硝酸鉀製備時間長、成品純度低造成的硝酸鉀製備效率低的問題。

本發明通過下述技術方案實現：

硝酸鹽生產用化工設備，包括釜體，釜體內側壁上安裝有加熱器，釜體的一側方連接有預加熱裝置，所述預加熱裝置包括加熱爐、容器、與容器連通的出液管，加熱爐位於釜體外側，容器放置於加熱爐上方，出液管一端與容器連通，出液管另一端穿過釜體壁進入到釜體內部，釜體的上方連通有高速轉動的料鬥，料鬥的下端連通有進料管，進料管的下端位於釜體內底部，位於釜體內部的進料管、出液管相互連通，進料管下方的外管壁上安裝有多個槳葉。所述出液管上設置有控制出液管內部液體流量的控制閥。

硝酸鈉(NaNO3)、氯化鉀(KCl)複分解反應原理如下：設NaNO3、KCl的物質的量之比為1:1.將它們溶於適量水中，因是強電解質，溶液中有四種離子：Na+、K+、Cl-、NO3-，可能組成四種鹽：NaNO3、KCl、KNO3和NaCl；加熱蒸發，隨溫度升高，水量減小，氯化鈉溶解度增大不多，而其它幾種鹽溶解度增大很多，氯化鈉最先達到飽和而析出；趁熱過濾，將濾液冷卻，有KNO3結晶，其中混有少量NaCl，通過重結晶可以得到純淨KNO3，因此，需要提高硝酸鉀製備效率，一方面需要使得硝酸鈉、氯化鉀完全溶解才能在溶液中儘可能的電離，使得溶液中各離子量保持最優的比例；另一方面會快速加熱混合後的反應溶液，使得氯化鈉儘可能快速完全的析出，溶液量越多，加熱越慢；本發明中釜體是進行反應的容器，釜體中的加熱器是提供硝酸鈉與氯化鉀進行複分解反應的熱量，預加熱裝置用於加熱溶解硝酸鈉，使得硝酸鈉完全溶解，預加熱裝置中容器用於溶解硝酸鈉，加熱爐用於加熱硝酸鈉，使得硝酸鈉完全溶解，出液管用於將硝酸鈉熱溶液通入進釜體內部，預加熱裝置提高了硝酸鈉溶液的初始溫度，縮短了釜體內部氯化鈉晶體完全析出的時間；料鬥內部裝有氯化鉀，氯化鉀通過進料管進入釜體時，氯化鉀在釜體中的進料管中會與出液管中的硝酸鈉熱溶液進行混合，氯化鉀及硝酸鈉溶液會一起從進料管的出料端進入到釜體內部，在加入氯化鉀的過程中，料鬥會高速轉動，槳葉在料鬥高速轉動的過程中起到了攪拌作用，使得氯化鉀與硝酸鈉溶解、電離完全，均勻混合，在加熱蒸發中，能夠快速並儘可能完全析出氯化鈉晶體。

所述釜體的底部由第一連接板、第二連接板組成，第一連接板與第二連接板活動連接，第一連接板與第二連接板連接後形成密封的釜體底面，第一連接板、第二連接板與同側的釜體側壁通過鉸鏈連接。第一連接板與第二連接板相當於釜體底部的門，第一連接板、第二連接板與釜體側壁的連接方式與目前傳統雙開門的原理相同，在釜體內部的反應結束後，快速將第一連接板與第二連接板向下拉開，反應後的硝酸鉀母液及硝酸鉀母液中的部分氯化鈉晶體會從釜體底部快速流出，進行下一步的過濾，本發明節約了釜體的出液時間，也不需要大量的人力，省時省力；在釜體中反應進行食物，第一連接板與第二連接板是連在一起的，形成密封的釜體底部。

所述釜體底部下方設置有母液容器，所述母液容器的頂部安裝有上蓋，上蓋上開設有與母液容器內部連通的凹槽，凹槽中安裝有濾網，濾網豎直中心軸的延長線與第一連接板、第二連接板的連接線重合。母液容器用於裝複分解反應後的硝酸鉀母液，釜體內部反應結束後，打開第一連接板與第二連接板，混有氯化鈉晶體的硝酸鉀母液會快速流進母液容器內，進行下一步的冷卻結晶；混有氯化鈉晶體的硝酸鉀母液通過濾網後，濾網會將氯化鈉晶體與硝酸鉀母液分離，進行硝酸鉀的初步提純。

所述第一連接板的下方連接有第一伸縮柱，第二連接板的下方連接有第二伸縮柱，第一伸縮柱、第二伸縮柱分別連接在凹槽兩側的上蓋上。第一伸縮柱、第二伸縮柱分別控制與之相連的第一連接板、第二連接板的的開合，第一伸縮柱、第二伸縮柱向上伸，第一連接板、第二連接板在伸縮柱的作用下閉合在一起；第一伸縮柱、第二伸縮柱向下縮，第一連接板、第二連接板在伸縮柱的作用下向下打開，釜體底部出現通孔。

本發明與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果：

1、本發明硝酸鹽生產用化工設備生產效率高，本發明一方面加快了釜體內部參與複分解反應的溶液升溫速度，縮短了氯化鈉晶體析出時間；另一方面是硝酸鈉與氯化鉀完全溶解、電離，使得反應後的硝酸鉀母液內部儘可能不含有鈉離子與氯離子，使得硝酸鉀母液純度高；從上述兩個方面，提高了硝酸鉀生產效率；

2、本發明硝酸鹽生產用化工設備省時省力，本發明加料、出液便捷，加入氯化鉀時，只需要將一定量的氯化鉀裝進料鬥即可；

3、本發明硝酸鹽生產用化工設備結構簡單，本發明安裝便捷，維修成本低，便於操作。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，並不構成對本發明實施例的限定。在附圖中：

圖1為本發明結構示意圖。

附圖中標記及對應的零部件名稱：

1-釜體，2-加熱器，3-加熱爐，4-容器，5-出液管，6-料鬥，7-進料管，8-槳葉，9-第一連接板，10-第二連接板，11-母液容器，12-上蓋，13-第一伸縮柱，14-第二伸縮柱，15-控制閥。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本發明作進一步的詳細說明，本發明的示意性實施方式及其說明僅用於解釋本發明，並不作為對本發明的限定。

實施例1

如圖1所示，本發明硝酸鹽生產用化工設備，包括釜體1，釜體1內側壁上安裝有加熱器2，釜體1的一側方連接有預加熱裝置，所述預加熱裝置包括加熱爐3、容器4、與容器4連通的出液管5，加熱爐3位於釜體1外側，容器4放置於加熱爐3上方，出液管5一端與容器4連通，出液管5另一端穿過釜體1壁進入到釜體1內部，釜體1的上方連通有高速轉動的料鬥6，料鬥6的下端連通有進料管7，進料管7的下端位於釜體1內底部，位於釜體1內部的進料管7、出液管5相互連通，進料管7下方的外管壁上安裝有多個槳葉8。所述出液管5上設置有控制出液管5內部液體流量的控制閥15。

本發明中釜體是進行反應的容器，釜體中的加熱器是提供硝酸鈉與氯化鉀進行複分解反應的熱量，預加熱裝置用於加熱溶解硝酸鈉，使得硝酸鈉完全溶解，預加熱裝置中容器用於溶解硝酸鈉，加熱爐用於加熱硝酸鈉，使得硝酸鈉完全溶解，出液管用於將硝酸鈉熱溶液通入進釜體內部，預加熱裝置提高了硝酸鈉溶液的初始溫度，縮短了釜體內部氯化鈉晶體完全析出的時間；料鬥內部裝有氯化鉀，氯化鉀通過進料管進入釜體時，氯化鉀在釜體中的進料管中會與出液管中的硝酸鈉熱溶液進行混合，氯化鉀及硝酸鈉溶液會一起從進料管的出料端進入到釜體內部，在加入氯化鉀的過程中，料鬥會高速轉動，槳葉在料鬥高速轉動的過程中起到了攪拌作用，使得氯化鉀與硝酸鈉溶解、電離完全，均勻混合，在加熱蒸發中，能夠快速並儘可能完全析出氯化鈉晶體。

實施例2

基於實施例1，所述釜體1的底部由第一連接板9、第二連接板10組成，第一連接板9與第二連接板10活動連接，第一連接板9與第二連接板10連接後形成密封的釜體1底面，第一連接板9、第二連接板10與同側的釜體1側壁通過鉸鏈連接。所述釜體1底部下方設置有母液容器11，所述母液容器11的頂部安裝有上蓋12，上蓋12上開設有與母液容器11內部連通的凹槽，凹槽中安裝有濾網，濾網豎直中心軸的延長線與第一連接板9、第二連接板10的連接線重合。所述第一連接板9的下方連接有第一伸縮柱13，第二連接板10的下方連接有第二伸縮柱14，第一伸縮柱13、第二伸縮柱14分別連接在凹槽兩側的上蓋12上。

第一連接板與第二連接板相當於釜體底部的門，第一連接板、第二連接板與釜體側壁的連接方式與目前傳統雙開門的原理相同，在釜體內部的反應結束後，快速將第一連接板與第二連接板向下拉開，反應後的硝酸鉀母液及硝酸鉀母液中的部分氯化鈉晶體會從釜體底部快速流出，進行下一步的過濾，本發明節約了釜體的出液時間，也不需要大量的人力，省時省力；在釜體中反應進行食物，第一連接板與第二連接板是連在一起的，形成密封的釜體底部。母液容器用於裝複分解反應後的硝酸鉀母液，釜體內部反應結束後，打開第一連接板與第二連接板，混有氯化鈉晶體的硝酸鉀母液會快速流進母液容器內，進行下一步的冷卻結晶；混有氯化鈉晶體的硝酸鉀母液通過濾網後，濾網會將氯化鈉晶體與硝酸鉀母液分離，進行硝酸鉀的初步提純。第一伸縮柱、第二伸縮柱分別控制與之相連的第一連接板、第二連接板的的開合，第一伸縮柱、第二伸縮柱向上伸，第一連接板、第二連接板在伸縮柱的作用下閉合在一起；第一伸縮柱、第二伸縮柱向下縮，第一連接板、第二連接板在伸縮柱的作用下向下打開，釜體底部出現通孔供釜體內部溶液流出。

以上所述的具體實施方式，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施方式而已，並不用於限定本發明的保護範圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。