臥式四攪拌氨氧化合成二氧化氮氣體的裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種臥式四攪拌氨氧化合成二氧化氮氣體的裝置。
【背景技術】
[0002]隨著農業技術的不斷發展，氮肥的生產一直占有重要的地位。主要原因是現有土壤的平均氮肥力不高，氮元素不容易在土壤中保持，而當今現代化農業又促使土壤有機質與氮的過多損耗，在多數條件下單位氮素的增產量高于磷、鉀養分。由此可見氮肥行業需要不斷創新，其中生產裝置的技改、革新必須走在前面。
[0003]在氮肥廠生產硝酸之前需要合成二氧化氮，其中合成裝置的生產效率及安全運行問題是影響企業生產的主要因素。可見，合成反應釜的選型非常關鍵。工業上，反應裝置按照安裝方式大體分為立式反應裝置和臥式反應裝置兩種。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的是提供一種功能多樣、安全可靠、連續運行的臥式四攪拌氨氧化合成二氧化氮氣體的裝置，能夠實現利用氧氣、氨氣制備二氧化氮合成氣體的功能。
[0005]—種臥式四攪拌氨氧化合成二氧化氮氣體的裝置，其特別之處在于:包括合成裝置筒體，在該合成裝置筒體內垂直固體有三組鉑金屬隔板，從而將該合成裝置筒體分成相互連通的第一腔體、第二腔體、第三腔體和第四腔體，其中在第一腔體上分別安裝有氨氣進氣接管和氧氣進氣管，而在第四腔體上安裝有二氧化氮出口管；其中在上述第一腔體、第二腔體、第三腔體和第四腔體內各自安裝有加熱盤管，該所有加熱盤管分別與合成裝置筒體上的加熱盤管蒸汽進口與加熱盤管蒸汽出口連通；其中在上述第一腔體、第二腔體、第三腔體和第四腔體內各自安裝有機械攪拌機構。
[0006]其中鉑金屬隔板的中部是由金屬鉑絲編織成的網狀結構。
[0007]其中鉑金屬隔板為圓盤狀，并且在該鉑金屬隔板的頂部靠近合成裝置筒體內壁處設有缺口。
[0008]其中加熱盤管安裝在加熱盤管支架上，而該加熱盤管支架則安裝在與合成裝置筒體內壁連接的加熱盤管底部支撐上。
[0009]其中在合成裝置筒體上還分別設有檢查安裝人孔、安全閥接口、液位計接口、溫度計接口和壓力傳感器接口。
[0010]其中機械攪拌機構包括從加熱盤管中穿過的攪拌軸，該攪拌軸的一端與攪拌槳連接而其另一端通過減速器與電機傳動連接。
[0011 ] 其中在合成裝置筒體底部設有至少一個排液口。
[0012]本實用新型提供了一種加壓氨氧化合成二氧化氮的反應裝置，可以實現利用氧氣、氨氣制備二氧化氮合成氣體的功能，該裝置具有加熱、保溫、攪拌、密封、加壓的功能，具備自動調壓、自定控溫及連續反應的有益效果。本實用新型裝置適用于氮肥行業生產硝酸及硝酸銨的原料需求，也適用于高校或者企業制備二氧化氮、一氧化氮氣體的小試、中試裝置。
[0013]經過實踐證明，本實用新型的裝置可以根據合成氣工藝條件的改變和調整，分別進行不同工況下氨氧化合成二氧化氮的轉化率進行評價，同時，因為該合成反應催化劑為金屬鉑(固體催化劑)，可以將中間的隔板催化劑設計成金屬鉑絲編織的致密結構，從而增加催化劑的接觸面積，提高合成反應的轉化率，不僅降低了生產成本，而且攪拌裝置采用了機械密封，確保無泄漏，具有良好的社會效益和經濟效益。此外，為了保證臥式四攪拌氨氧化合成二氧化氮反應裝置的安全穩定運行，整個設備外殼采用嚴格保溫措施，不僅減少熱量損耗，而且也避免了操作人員發生燙傷事故。
【附圖說明】
[0014]附圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0015]附圖2為圖1的左視圖；
[0016]附圖3為圖1的俯視圖；
[0017]附圖4為本實用新型的局部剖視圖。
【具體實施方式】
[0018]如圖1、2、3、4所示，本實用新型提供了一種臥式四攪拌氨氧化合成二氧化氮氣體的裝置，包括合成裝置筒體3，其形狀類似一個平放的膠囊，在其底部設有支撐鞍座5，在該合成裝置筒體3內垂直固體有三組鉑金屬隔板9，從而將該合成裝置筒體3分成相互連通的第一腔體、第二腔體、第三腔體和第四腔體，其中在第一腔體上分別安裝有氨氣進氣接管10和氧氣進氣管22，而在第四腔體上安裝有二氧化氮出口管8 ;其中在上述第一腔體、第二腔體、第三腔體和第四腔體內各自安裝有加熱盤管4，該所有加熱盤管4分別與合成裝置筒體3上的加熱盤管蒸汽進口 11與加熱盤管蒸汽出口 12連通；其中在上述第一腔體、第二腔體、第三腔體和第四腔體內各自安裝有機械攪拌機構。
[0019]其中鉑金屬隔板9的中部是由金屬鉑絲編織成的網狀結構。并且鉑金屬隔板9為圓盤狀，并且在鉑金屬隔板9的頂部設有缺口。其中加熱盤管4安裝在加熱盤管支架6上，而該加熱盤管支架6則安裝在與合成裝置筒體3內壁連接的加熱盤管底部支撐上。另外在合成裝置筒體3上還分別設有檢查安裝人孔18、安全閥接口 19、液位計接口 20、溫度計接口21和壓力傳感器接口 23。
[0020]其中機械攪拌機構包括從加熱盤管4中穿過的攪拌軸7，該攪拌軸7的一端與攪拌槳連接而其另一端通過減速器2與電機I傳動連接。另外在合成裝置筒體3底部設有至少一個排液(水)口。
[0021]下面結合附圖來對本實用新型作進一步詳細的說明:
[0022]由于本反應介質屬于氣相反應，傳遞速度快，為保證反應氣體在反應裝置中有足夠的停留時間，提高轉化率，申請人設計了一種臥式四攪拌合成裝置(合成釜)。其主體結構呈圓柱形，由Q345R鋼板制成外殼，兩端由橢圓封頭封閉，并設計成臥式安裝。
[0023]由于氨接觸氧化法制硝酸的總反應式為:NH3+202 = = = HNO 3+H20，反應可分三步進行:1、氨的接觸氧化過程:在催化劑的作用下，將氨氧化為一氧化氮，其反應式為:4NH3+502= = = = 4N0+6H20......(I) ;2、一氧化氮氧化過程:將前一過程中生成的NO進一步氧化成NO2，其反應式為:2N0+02= = = = 2N0z......(2) ;3、氮氧化物的吸收過程:用水吸收二氧化氮，從而得到產品硝酸，其反應式為:3N02+H20 = = = = 2HN03+N0……(3)用此工藝可生產濃度為45%?55%的稀硝酸。
[0024]該合成裝置主要是在催化劑的作用下，提供必要的溫度和壓力，使氧氣和氨氣發生化學反應合成一氧化氮進而轉化為二氧化氮。該化學合成需要的條件如下:合成反應溫度:200°C ;合成反應所需壓力:1.6MPa ;催化劑類型:鉑金屬。
[0025]由于反應產物是二氧化氮和水，二氧化氮溶于水生成稀硝酸，稀硝酸的腐蝕性很強，為了使容器材料滿足工藝條件，合成器及內件材料都選用復合材料，即采用基層為碳鋼Q345R,復合層選用鈦或者鈦合金，所有進入合成裝置內部的接管、法蘭及其它附件均采用鈦合金材料。由于催化劑是鉑金屬，該合成過程屬于氣相反應，為了保證催化劑的穩定和便于安裝，同時增加氣相混合反應的停留時間，將催化劑鉑金屬制成三個大小一致的圓盤狀結構，其直徑與合成釜內徑相吻合，頂部留一定高度的缺口，便于合成氣流動，同時該三個圓盤狀固體金屬催化劑在筒體內均勻分布，將合成釜分成四個區域(即四個腔體)，也就把合成過程劃分為四級合成，從而提高了反應效率。
[0026]為了提高氣相反應的轉化率，使合成裝置內四個反應區域原料氣與催化劑充分接觸，每個區域增設機械攪拌機構，共有四組機械攪拌機構。其次，反應溫度要求在200°C進行，特設置四組蛇管式高壓蒸汽加熱器(加熱盤管4)，蛇管加熱器正好與機械攪拌機構配套安裝，機械攪拌機構的部分攪拌軸7和攪拌槳安裝在蛇管加熱器內部