專利名稱：生產(chǎn)液體三氧化二氮的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化工生產(chǎn)方法和設(shè)備。
技術(shù)背景
三氧化二氮是一種酸性氧化物，有毒，可溶于苯、乙醚、氯仿(三氯甲烷)、四氯化碳(四氯甲烷)、酸堿不穩(wěn)定，常壓下即可分解為一氧化氮和二氧化氮。
三氧化二氮是亞硝酸的酸酐，亞硝酸由于不穩(wěn)定，一般制成亞硝酸鈉儲(chǔ)存，使用時(shí)加強(qiáng)酸即可生成，亞硝酸廣泛應(yīng)用于化學(xué)反應(yīng)，如亞硝化，重氮化反應(yīng)，由于在亞硝酸鈉制成亞硝酸過程中需要加入水，強(qiáng)酸，且反應(yīng)后有鈉離子出來，所以其應(yīng)用有一定的局限性。 使用三氧化二氮代替亞硝酸進(jìn)行亞硝化和重氮化，可以在無水狀態(tài)下進(jìn)行，且反應(yīng)后無鈉離子產(chǎn)生，還可以顯著減少?gòu)U水排放的總量，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，擁有較好的應(yīng)用前景。但其生產(chǎn)還有缺陷。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種生產(chǎn)液體三氧化二氮的方法，可生產(chǎn)得到液體三氧化二氮產(chǎn)物，且產(chǎn)物可直接作為成品出售或使用，易保存，設(shè)備成本低，效率高。
一種生產(chǎn)液體三氧化二氮的方法，包括以下步驟
①將質(zhì)量分?jǐn)?shù)92 96 %的粗品四氧化二氮與質(zhì)量分?jǐn)?shù)10 % 18 %的稀硝酸混合反應(yīng)，反應(yīng)在0. IMPa. G低壓下進(jìn)行；
②反應(yīng)完畢后的物料經(jīng)分離，將生成的NO氣體引出，液相為稀硝酸，再繼續(xù)加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)92 96%的粗品四氧化二氮混合反應(yīng)；
③重復(fù)步驟②；
④反應(yīng)完畢后的物料經(jīng)分離，將生成的NO氣體引出，與步驟②和③引出的NO氣體匯合；
⑤步驟④匯合后的NO氣體降至常溫，分離除去硝酸；得到原料NO氣體，壓縮至 0. 32MPa. G (表壓)，再冷卻至-25 -30 °C ；
⑥步驟⑤的原料NO氣體與質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于99. 7%的純品液體N2O4在反應(yīng)器中反應(yīng)，其中原料NO氣體過量；反應(yīng)壓力為0. 15 0. 3MPa. G，反應(yīng)溫度為-15°C _22°C ；
⑦步驟⑥反應(yīng)完畢得到液體N2O3，其中含有過量的N0，減壓閃蒸析出溶解的N0，得到液體N2O3產(chǎn)品。
本發(fā)明的生產(chǎn)液體三氧化二氮的方法，其中所述步驟①、②、③的反應(yīng)在管式反應(yīng)器中進(jìn)行。
本發(fā)明的生產(chǎn)液體三氧化二氮的方法，其中所述步驟⑥中的反應(yīng)器為陶瓷規(guī)整填料塔。
本發(fā)明的生產(chǎn)液體三氧化二氮的方法，其中所述步驟⑤中的冷卻步驟先采用冷凍鹽水冷卻，再采用氨冷。
本發(fā)明還提供一種專用于上述生產(chǎn)液體三氧化二氮的方法的設(shè)備，包括管式反應(yīng)器a，其后依次連接中間分離器a、水冷器a、管式反應(yīng)器b、中間分離器b、水冷器b、管式反應(yīng)器C、末端分離器和水冷器c ；中間分離器a、中間分離器b和末端分離器的頂部出口連通后再依次連接水冷器d、除酸器、壓縮機(jī)、冷凍鹽水冷卻器、氨冷器、反應(yīng)器。所述反應(yīng)器為陶瓷規(guī)整填料塔。
本發(fā)明中涉及的化學(xué)反應(yīng)有
1. 5N204+H20 = 2HN03+N0-Q,
這是一個(gè)放熱反應(yīng)，反應(yīng)速度較快，所以優(yōu)選采用管式反應(yīng)器，并采用外移熱的方法，即管式反應(yīng)器外再設(shè)置一個(gè)帶有冷卻液進(jìn)出口的套管，將反應(yīng)熱量即時(shí)帶走；反應(yīng)在低壓下進(jìn)行(O. IMPa. G)；
N204+2N0 = 2N203-Q,
這是一個(gè)放熱反應(yīng)，反應(yīng)物配比采用NO過量的方案。
本發(fā)明最后得到的液體三氧化二氮采用氨壓縮機(jī)制冷并部分使用冷凍鹽水作為載冷劑儲(chǔ)存N203，儲(chǔ)存條件0. 01 0. 05M Pa. G，-21 _15°C，液態(tài)儲(chǔ)存和運(yùn)輸。
本發(fā)明可以得到以下技術(shù)效果
(1)本發(fā)明原料之一為稀硝酸(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10% 18% )，此種濃度的稀硝酸在硝酸裝置中產(chǎn)生的廢酸，利用的成本高，排出又污染環(huán)境，本發(fā)明可將其變廢為寶，符合節(jié)能減排的國(guó)家政策；
(2)本發(fā)明采用管式反應(yīng)器，確保了阻力降在合理的范圍內(nèi)，并減少了反應(yīng)器的振動(dòng)，防止出現(xiàn)液擊而引起安全事故；
(3)本發(fā)明采用液體N2O4作為原料與NO反應(yīng)生產(chǎn)三氧化二氮，反應(yīng)為鼓泡式氣液流接觸，相較于用NO與NO2的氣-氣流反應(yīng)，反應(yīng)更易操作，反應(yīng)也更完全；
(4)從反應(yīng)器出來的三氧化二氮產(chǎn)品溫度為_15°C _22°C，只需閃蒸出溶解的NO 后即可直接進(jìn)入儲(chǔ)運(yùn)工序；
(5)設(shè)備成本低，效率高。
本發(fā)明中所使用的單體設(shè)備均有市售。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的設(shè)備的示意圖；其中
1 管式反應(yīng)器a ;2 中間分離器a ;3 水冷器a ;4 管式反應(yīng)器b ;5 中間分離器 b ；6 水冷器b ；7 管式反應(yīng)器c ；8 末端分離器；9 水冷器c ；13 水冷器d ;14 除酸器；15 壓縮機(jī)；16 冷凍鹽水冷卻器；17 氨冷器；18 反應(yīng)器；19 調(diào)整罐。
具體實(shí)施方式
為進(jìn)一步說明本發(fā)明，結(jié)合以下實(shí)施例具體說明
實(shí)施例1
一種用于生產(chǎn)液體三氧化二氮的方法的設(shè)備，包括管式反應(yīng)器al，其后依次連接中間分離器a2、水冷器a3、管式反應(yīng)器b4、中間分離器沾、水冷器MK管式反應(yīng)器c7、末端分離器8和水冷器c9 ；中間分離器a2、中間分離器沾和末端分離器8的頂部出口連通后再依次連接水冷器dl3、除酸器14、壓縮機(jī)15、冷凍鹽水冷卻器16、氨冷器17、反應(yīng)器18。所述反應(yīng)器18為陶瓷規(guī)整填料塔，其底部后連通至調(diào)整罐19。
此設(shè)備使用時(shí)的流程如下
①將粗品四氧化二氮(質(zhì)量分?jǐn)?shù)92 96 % )與稀硝酸(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10 % 18 % ) 混合后進(jìn)入管式反應(yīng)器al ；
②在管式反應(yīng)器al中，四氧化二氮與稀硝酸稀硝酸中的水反應(yīng)，得到硝酸和一氧化氮，方程式如下
1. 5N204+H20 = 2HN03+N0-Q
這是一個(gè)放熱反應(yīng)，反應(yīng)速度較快，所以采用管式反應(yīng)器，并采用外移熱的方法， 反應(yīng)在低壓下進(jìn)行(0. IMPa. G)；
③從管式反應(yīng)器al出來的的物料進(jìn)入中間分離器a2，將生成的NO引出，液相為稀硝酸繼續(xù)進(jìn)入管式反應(yīng)器b3 ；
④在管式反應(yīng)器b4中繼續(xù)加入粗品四氧化二氮，反應(yīng)后物料進(jìn)入中間分離器b5， 生成的NO引出，液相為稀硝酸繼續(xù)進(jìn)入管式反應(yīng)器c7 ；
⑤在管式反應(yīng)器c7中繼續(xù)加入粗品四氧化二氮，反應(yīng)后物料進(jìn)入末級(jí)分離器8， 生成的NO引出與中間分離器a和中間分離器b出來的NO氣體匯合后經(jīng)水冷器13后降至常溫后，并入除酸器14分離除去硝酸；
⑥從除酸器14出來的原料氣體經(jīng)壓縮機(jī)15 —級(jí)壓縮至0. 32MPa. G，再經(jīng)冷凍鹽水冷卻器16和氨冷器17，溫度降至-25°C _30°C后進(jìn)入反應(yīng)器18底部；
⑦在反應(yīng)器18 (為陶瓷規(guī)整填料塔)中，純品液體N204 (質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于99. 7 % ) 從頂部進(jìn)入，與底部原料氣中的NO發(fā)生反應(yīng)，方程式如下
N204+2N0 = 2N203-Q，
這是一個(gè)放熱反應(yīng)，反應(yīng)物配比采用NO過量的方案，NO氣體從反應(yīng)器底部的鼓泡段加入，反應(yīng)壓力為0. 15 0. 3MPa. G，反應(yīng)溫度為-15°C _22°C，液體N204從頂部加入， 未被吸收的NO氣體溫度升高至-10 _8°C，混合新鮮原料氣進(jìn)入除酸器14 ；
⑧從反應(yīng)器18底部出來的液體N203中含有過量的N0，進(jìn)入調(diào)整罐19中，減壓閃蒸后析出溶解的NO后，得到產(chǎn)品，進(jìn)入產(chǎn)品儲(chǔ)運(yùn)工序。
采用氨壓縮機(jī)制冷并部分使用冷凍鹽水作為載冷劑儲(chǔ)存N203，儲(chǔ)存條件0. 01 0. 05MPa. G，-21 _15°C，液態(tài)儲(chǔ)存和運(yùn)輸。
以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)液體三氧化二氮的方法，其特征在于包括以下步驟①將質(zhì)量分?jǐn)?shù)92 96%的粗品四氧化二氮與質(zhì)量分?jǐn)?shù)10% 18%的稀硝酸混合反應(yīng)，反應(yīng)在0. IMPa. G低壓下進(jìn)行；②反應(yīng)完畢后的物料經(jīng)分離，將生成的NO氣體引出，液相為稀硝酸，再繼續(xù)加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)92 96%的粗品四氧化二氮混合反應(yīng)；③重復(fù)步驟②；④反應(yīng)完畢后的物料經(jīng)分離，將生成的NO氣體引出，與步驟②和③引出的NO氣體匯合；⑤步驟④匯合后的NO氣體降至常溫，分離除去硝酸；得到原料NO氣體，壓縮至 0. 32MPa. G,再冷卻至 _25°C -30°C ；⑥步驟⑤的原料NO氣體與質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于99.7%的純品液體N2O4在反應(yīng)器中反應(yīng)， 其中原料NO氣體過量；反應(yīng)壓力為0. 15 0. 3MPa.G，反應(yīng)溫度為-15°C _22°C ；⑦步驟⑥反應(yīng)完畢得到液體隊(duì)03，其中含有過量的N0，減壓閃蒸析出溶解的N0，得到液體N2O3產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)液體三氧化二氮的方法，其特征在于所述步驟①、②、 ③的反應(yīng)在管式反應(yīng)器中進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)液體三氧化二氮的方法，其特征在于所述步驟⑥中的反應(yīng)器為陶瓷規(guī)整填料塔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)液體三氧化二氮的方法，其特征在于所述步驟⑤中的冷卻步驟先采用冷凍鹽水冷卻，再采用氨冷。
5.用于權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)液體三氧化二氮的方法的設(shè)備，其特征在于包括管式反應(yīng)器a (1)，其后依次連接中間分離器a (2)、水冷器a (3)、管式反應(yīng)器M4)、中間分離器 b(5)、水冷器b(6)、管式反應(yīng)器c(7)、末端分離器⑶和水冷器c(9)；中間分離器乂2)、 中間分離器b 和末端分離器(8)的頂部出口連通后再依次連接水冷器d(13)、除酸器 (14)、壓縮機(jī)(15)、冷凍鹽水冷卻器(16)、氨冷器(17)、反應(yīng)器(18)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于所述反應(yīng)器(18)為陶瓷規(guī)整填料塔。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)液體三氧化二氮的方法和設(shè)備，原料之一為稀硝酸，此種濃度的稀硝酸為在硝酸裝置中產(chǎn)生的廢酸，利用的成本高，排出又污染環(huán)境，本發(fā)明可將其變廢為寶，符合節(jié)能減排的國(guó)家政策；本發(fā)明采用液體N2O4作為原料與NO反應(yīng)生產(chǎn)三氧化二氮，反應(yīng)為鼓泡式氣液流接觸，相較于用NO與NO2的氣-氣流反應(yīng)，反應(yīng)更易操作，反應(yīng)也更完全。
文檔編號(hào)C01B21/34GK102515124SQ20121000291
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者周皓, 陳林 申請(qǐng)人:安徽淮化股份有限公司