一種生產硝酸銨溶液的加壓管式反應器的製作方法

2024-03-25 13:38:05 1

本實用新型涉及一種加壓管式反應器，具體涉及一種生產硝酸銨溶液的新型加壓管式反應器，屬於化工設備領域。

背景技術：

上世紀六七十年代生產硝酸銨溶液是利用42~52%稀硝酸（稀硝酸的濃度為質量濃度，下同）和氣氨採用常壓中和反應釜，隨著60%稀硝酸技術的開發成功和廣泛推廣，常壓中和反應釜不適合60%稀硝酸為原料的硝酸銨的生產。為了能夠充分利用60%稀硝酸生產硝酸銨，國內、外一些公司開發出了加壓管式反應器技術生產硝酸銨溶液，由於其中和工藝採用的加壓管式反應器設備體積小、生產能力高、消耗定額低等優點，從上世紀90年代開始被世界各國工廠廣泛採用。目前的加壓管式反應器雖然適應了利用60%稀硝酸生產硝酸銨溶液並有不少優點，但仍存在一定缺陷：由於硝酸和氣氨反應而產生的高溫（溫度在150~200℃之間）使得未中和的硝酸液滴腐蝕性變得特別強，從而使反應器中的硝酸管的出口和反應室壁造成迅速腐蝕破壞，因其整體結構的特點不能部分修復更換，在使用6~12個月的短時間內就必須將其整體更換。現有的管式反應器在稀硝酸濃度超過62%後反應放出的熱量急劇增加，管式反應器的操作溫度將會超過臨界分解溫度（220℃左右硝酸銨分解速度明顯加快，裝置將處於危險狀態），不適用於濃度超過62%的稀硝酸生產硝酸銨裝置。

技術實現要素：

為了克服上述不足，本實用新型提供一種生產硝酸銨溶液的加壓管式反應器，解決了現有管式反應器腐蝕快、使用周期短、使用稀硝酸濃度範圍窄的問題，能夠經濟高效地生產硝酸銨溶液，尤其適用於壓力大於0.6MPa、濃度為58～68%的稀硝酸生產硝酸銨溶液。

本實用新型採用如下技術方案：

一種生產硝酸銨溶液的加壓管式反應器，其特徵在於：所述管式反應器外觀為圓柱形，管式反應器包括依次連接的進料室、變徑反應室、補充反應室、收縮管和擴散管，所述進料室連接氣氨輸送管和稀硝酸輸送管，所述稀硝酸輸送管從管式反應器的頭部插入，且與管式反應器位於同一軸線上，稀硝酸輸送管的末端設有霧化噴嘴，氣氨輸送管與稀硝酸輸送管垂直設置；變徑反應室的內徑沿物料進入方向為先縮小再增大；補充反應室內部設有耐腐蝕襯套，所述耐腐蝕襯套上均勻設有孔；補充反應室內壁與耐腐蝕襯套外壁之間形成環形腔室，環形腔室的尾部與收縮管相通，環形腔室上方設有稀硝銨液進料管。

上述裝置中，所述進料室、變徑反應室、補充反應室的端部為法蘭盤結構，進料室與變徑反應室之間、變徑反應室與補充反應室之間分別通過螺栓連接。

上述裝置中，所述霧化噴嘴為錐形，霧化噴嘴朝向變徑反應室方向，所述霧化噴嘴內部設有螺紋，與稀硝酸輸送管端部的外螺紋連接。

上述裝置中，所述耐腐蝕襯套主體為圓形套筒，耐腐蝕襯套的一端為法蘭盤結構，法蘭盤通過漸縮的通孔與襯套主體連接，另一端通往收縮管，其端部的套筒壁為楔形；在圓形套筒壁上均勻設有孔。反應過程中通過外部施壓使孔外壓強大於孔內壓強，以便稀硝銨液從環形腔室進入耐腐蝕襯套內部進行反應。

上述裝置中，所述補充反應室內壁與耐腐蝕襯套之間設有至少三個定位模塊，耐腐蝕襯套端部的楔形與補充反應室內壁之間形成環形孔，環形腔室與收縮管通過環形孔相通。

本實用新型提供的新型加壓管式反應器，製造材料採用耐高溫、耐腐蝕的材質。

本實用新型的有益效果是：（1）本實用新型設計的變徑反應室增加了反應面積，提高反應率；（2）通過設置霧化噴嘴，優化硝酸霧化效果，提高反應物料的混合度，使反應更充分；（3）通過設置循環液輸入管可將稀硝酸的使用濃度提高至68%同時將反應物的溫度控制在195℃以下；（4）通過在耐腐蝕襯套設置一定數量的小孔，優化硝銨液的霧化效果，更好的中和補充反應；（5）通過優化設計，霧化噴嘴、變徑反應管和耐腐蝕襯套便於拆卸，延長了管式反應器整體的使用壽命。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

圖中：1：變徑反應室；2：氣氨輸送管；3：稀硝酸輸送管；4：耐腐蝕襯套；5：霧化噴嘴；6：稀硝銨液進料管；7：補充反應室；8：收縮管；9：擴散管。

具體實施方式

下面通過實施例來進一步說明本發明，但不局限於以下實施例。

如圖1所示，一種生產硝酸銨溶液的加壓管式反應器，管式反應器外觀為圓柱形，管式反應器包括依次連接的進料室、變徑反應室1、補充反應室7、收縮管8和擴散管9，所述進料室連接氣氨輸送管2和稀硝酸輸送管3，所述稀硝酸輸送管3從管式反應器進料室的頭部插入，且與管式反應器位於同一軸線上，稀硝酸輸送管3的末端設有霧化噴嘴5，氣氨輸送管2與稀硝酸輸送管3垂直設置；變徑反應室1的內徑沿物料進入方向為先縮小再增大；補充反應室7內部設有耐腐蝕襯套4，所述耐腐蝕襯套4上均勻設有孔；補充反應室7內壁與耐腐蝕襯套4外壁之間形成環形腔室，環形腔室的尾部與收縮管8相通，環形腔室上方設有稀硝銨液進料管6。

上述裝置中，所述進料室、變徑反應室1、補充反應室7的端部為法蘭盤結構，進料室與變徑反應室之間、變徑反應室與補充反應室之間分別通過螺栓連接。

上述裝置中，所述霧化噴嘴5為錐形，霧化噴嘴朝向變徑反應室方向，所述霧化噴嘴內部設有螺紋，與稀硝酸輸送管端部的外螺紋連接。霧化噴嘴5便於拆卸，更換方便，節約耗材。

上述裝置中，耐腐蝕襯套4主體為圓形套筒，一端為法蘭盤結構，法蘭盤通過漸縮的通孔與襯套主體連接，耐腐蝕襯套的另一端通往收縮管，其端部的套筒壁為楔形；在圓形套筒壁上均勻設有孔。在反應過程中，通過外部施壓使孔外壓強大於孔內壓強，以便稀硝銨液從環形腔室進入耐腐蝕襯套內部。

上述裝置中，所述補充反應室7內壁與耐腐蝕襯套4之間設有至少三個定位模塊，耐腐蝕襯套4端部的楔形與補充反應室7內壁之間形成環形孔，環形腔室與收縮管通過環形孔相通。

本實用新型提供的新型加壓管式反應器，製造材料採用耐高溫、耐腐蝕的材質。

本實用新型加壓生產硝酸銨溶液的新型管式反應器工藝說明：參見附圖1，由稀硝酸輸送管3進來的稀硝酸溶液經霧化噴嘴5加強霧化後與氣氨輸送管2進來的氣氨在變徑反應室1中進行反應，稀硝銨液進料管6進來的稀硝銨溶液經過耐腐蝕襯套4上的小孔霧化後在補充反應室7中充分補充反應（在襯套內反應），產生的溶液經過收縮管8和擴散管9流出，最終得到濃度至少為85%的硝酸銨溶液。