一種應用於氮－15生產的反應回流塔的製作方法
2023-05-01 11:14:41 1
專利名稱：一種應用於氮－15生產的反應回流塔的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於反應設備領域，具體地說是一種應用於氮-15生產的反應回流塔。
背景技術：
在目前的氮-15生產過程中，由於單套生產能力較小，因而回流塔塔徑大多在120mm以內，塔內冷卻彈簧形盤管為單一盤管就可以滿足工藝要求。若將塔徑放大到150mm，甚至250mm時，則因單位時間要求帶走的熱量驟增，單一盤管結構的冷卻裝置就不能滿足工藝要求，因此冷卻彈簧形盤管結構必須進行改進。原有硝酸加料量較小在100ml/min之內，故其硝酸加入反應回流塔內，只在中央一處加入即可；若將硝酸加料量增加到400ml/min甚至更多，則其加料方式也應進行創新。此外，原有玻璃反應回流塔底部稀硫酸出料原由1000ml平底燒瓶改制而成，與塔底之連接由標準磨口來完成；因燒瓶壁太薄，強度低，故不能承受來自整個塔體及內部填料所形成的重壓，加之磨口連接結構總會有少許的洩漏，因而也需要改進。
實用新型內容本實用新型的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種硝酸液體分布均勻、反應所生成的熱量能迅速移出的應用於氮-15生產的反應回流塔。
本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現一種應用於氮-15生產的反應回流塔，包括塔體，以及設在該塔體內的硝酸液體加料部分、彈簧形冷卻盤管部分、稀硫酸出料部分、測溫部分；其特徵在於，所述的硝酸液體加料部分包括硝酸入口管和硝酸液體分布器，它設在塔體頂部；所述的彈簧形冷卻盤管部分包括至少有一組彈簧形冷卻盤管，它設在塔體中部；所述的稀硫酸出料部分包括稀硫酸出口管、支撐篩板，該部分設在塔體底部；所述的塔體頂部還設有NOX氣體出口管；所述的塔體下方設有SO2氣體入口管；所述的塔體外壁設有淋降冷卻水裝置。
所述的測溫部分包括測溫管，該測溫管由塔頂往下插入塔體中部或者由塔側壁插入塔體中部。
所述的硝酸液體分布器為管式分布器，其結構為在豎直的硝酸入口管底部設置水平狀且端部封閉的一字形或十字式或米字形的液體分布管，該液體分布管中央設有一大孔，接近末端設有小孔。當塔徑較小時，其分布器也可以是中央一直管。
所述的至少有一組彈簧形冷卻盤管，其冷卻水進、出口管分別為單一總管。
所述的彈簧形冷卻盤管包括冷卻水入口、盤管或內、外層盤管、冷卻水出口。
所述的淋降冷卻水裝置包括下面開有小孔的水淋頭和冷卻水收集漏鬥。
所述的塔體採用玻璃材料。
通過上述技術措施，在直徑250mm的反應回流塔內，硝酸加料量在400～500mL/min時，其反應區(反應回流塔內有棕黃色的地方)能穩定在塔中部300mm範圍內，維持正常運轉，說明符合工藝要求。
圖1是本實用新型應用於氮-15生產的反應回流塔的結構示意圖。
具體實施方式
下面將通過具體實施例，對本實用新型作進一步說明。
如圖1所示，一種應用於氮-15生產的反應回流塔，包括塔體15，以及設在該塔體15內的硝酸液體加料部分、彈簧形冷卻盤管部分、稀硫酸出料部分、測溫部分。所述的硝酸液體加料部分包括硝酸入口管2和硝酸液體分布器4，該硝酸液體分布器為管式分布器，其結構為在豎直的硝酸入口管底部設置水平狀且端部封閉的十字式液體分布管，該液體分布管中央設有一大孔，接近末端設有小孔，該部分設在塔體頂部。所述的彈簧形冷卻盤管部分包括兩組(雙層)兩個不同直徑的玻璃管彎製成不同圈徑的兩個彈簧形冷卻盤管，然後組合成雙層彈簧形盤管冷卻器，該雙層彈簧形冷卻盤管包括上冷卻水入口5、上冷卻水內層盤管6、上冷卻水外層盤管8、上冷卻水出口7、下冷卻水入口11、下冷卻水內層盤管9、下冷卻水外層盤管10、下冷卻水出口12，其中上冷卻水入口5與下冷卻水入口11共用一總管，上冷卻水出口7與下冷卻水出口12共用一總管，該部分設在塔體中部。所述的稀硫酸出料部分包括稀硫酸出口管17，硫酸氣相平衡管16、圓弧形篩板14，該部分設在塔體底部，它與塔體中部加工成一體，其壁厚增至5mm以上，以承受來自全塔及內部填料所產生的重壓。所述的測溫部分包括測溫管1，該測溫管1由塔頂往下插入塔體中部。此外，所述的塔體頂部還設有NOX氣體出口管3；所述的塔體中部下方設有SO2氣體入口管13；所述的塔體中部外壁上下方各設有淋降冷卻水分布器19、淋降冷卻水收集漏鬥18，其中淋降冷卻水分布器19為下面開有小孔的半圓形水淋頭。
本實用新型應用於氮-15生產的反應回流塔在圓弧形支撐篩板14以上裝填有玻璃彈簧顆粒填料，直至塔上部的硝酸液體分布器4之下，硝酸是從硝酸入口管2通過硝酸液體分布器4的5～9個φ1.5～φ2之小孔加入塔內，然後沿填料玻璃緩慢下流。而SO2氣體則是通過SO2氣體入口管由塔下部沿填料表面向上運動，當與硝酸相遇時，就發生化學反應，生成稀硫酸、NO和NO2氣體，且放出熱量。其反應方式如下A式B式這時，在塔中段某處，可以清楚地看出填料層出現棕黃色之反應區域，即反應顏色區。我們可以從測溫管1的熱電阻所對應的溫度指示儀中觀察出其相應的溫度值，而且可以改變SO2量的大小或者硝酸流量的多少來調節反應區的部位。一般以反應區的位置控制在塔的中部為宜，即在測溫管末端附近為好。
反應熱的帶出由如下兩種途徑達到，第一是通過上冷卻和下冷卻內層盤管6和9以及上冷卻和下冷卻外層盤管8和10中的冷卻水帶出，其冷卻水分別由上冷水出口7和下冷水出口12返回涼水塔。第二是通過淋降冷卻水水淋頭19將冷卻水自上而下淋降於塔外壁而帶走熱量，其冷卻水由淋降冷卻水收集漏鬥18集中起來，返回涼水塔系統。發生化學反應後所生成的稀硫酸，沿玻璃填料表面順流而下，通過圓弧形篩板中的小孔流入塔底，經硫酸出口管17排出塔外。而反應後生成的NO和NO2混合氣體經填料表面，向上運動，最後經由NOX氣體出口管3，仍舊返回至硝酸傳質交換塔中。
上述反應回流塔塔徑為80～300mm，塔高為1.8～3.0m，硝酸處理量為80～600ml/min，可滿足工藝要求。
反應回流塔內的彈簧形冷卻盤管總的傳熱面積為0.2～4m2不等，它可以依據化學反應所產生的總熱量和冷卻水進出口能承受的溫度差來確定。
權利要求1.一種應用於氮-15生產的反應回流塔，包括塔體，以及設在該塔體內的硝酸液體加料部分、彈簧形冷卻盤管部分、稀硫酸出料部分、測溫部分；其特徵在於，所述的硝酸液體加料部分包括硝酸入口管和硝酸液體分布器，它設在塔體頂部；所述的彈簧形冷卻盤管部分包括至少有一組彈簧形冷卻盤管，它設在塔體中部；所述的稀硫酸出料部分包括稀硫酸出口管、支撐篩板，該部分設在塔體底部；所述的塔體頂部還設有NOX氣體出口管；所述的塔體下方設有SO2氣體入口管；所述的塔體外壁設有淋降冷卻水裝置。
2.根據權利要求1所述的一種應用於氮-15生產的反應回流塔，其特徵在於，所述的測溫部分包括測溫管，該測溫管由塔頂往下插入塔體中部或者從塔側壁中部插入。
3.根據權利要求1所述的一種應用於氮-15生產的反應回流塔，其特徵在於，所述的硝酸液體分布器為管式分布器，其結構為在豎直的硝酸入口管底部設置水平狀且端部封閉的一字形或十字式或米字形的液體分布管，該液體分布管中央設有一大孔，接近末端設有小孔。
4.根據權利要求1所述的一種應用於氮-15生產的反應回流塔，其特徵在於，所述的至少有一組彈簧形冷卻盤管，其冷卻水進、出口管分別為單一總管。
5.根據權利要求1所述的一種應用於氮-15生產的反應回流塔，其特徵在於，所述的彈簧形冷卻盤管包括冷卻水入口、盤管或內、外層盤管、冷卻水出口。
6.根據權利要求1所述的一種應用於氮-15生產的反應回流塔，其特徵在於，所述的淋降冷卻水裝置包括下面開有小孔的水淋頭和冷卻水收集漏鬥。
7.根據權利要求1所述的一種應用於氮-15生產的反應回流塔，其特徵在於，所述的塔體採用玻璃材料。
專利摘要本實用新型涉及一種應用於氮－15生產的反應回流塔，包括塔體，以及設在該塔體內的硝酸液體加料部分、彈簧形冷卻盤管部分、稀硫酸出料部分、測溫部分；所述的硝酸液體加料部分包括硝酸入口管和硝酸液體分布器，它設在塔體頂部；所述的彈簧形冷卻盤管部分包括至少有一組彈簧形冷卻盤管，它設在塔體中部；所述的稀硫酸出料部分包括稀硫酸出口管、支撐篩板，該部分設在塔體底部；所述的塔體頂部還設有NO
文檔編號B01D3/14GK2647394SQ03270428
公開日2004年10月13日 申請日期2003年9月26日 優先權日2003年9月26日
發明者袁維新 申請人:上海化工研究院