专利名称：内循环式加压硝铵中和器的制作方法
专利说明
一、技术领域本实用新型涉及一种硝铵中和反应装置技术领域，特别是涉及一种具有中央循环管的内循环式加压硝酸铵中和反应器。
二背景技术：
用稀硝酸与气氨中和反应生产硝酸铵的装置中，中和器是一反应器，也是硝酸铵装置的心脏设备。由于硝酸和氨的中和反应是一放热反应，而高浓度的硝酸铵熔融液在185℃以上时会分解并放出热量。因此，国内生产硝酸铵的装置均是在常压下操作，其操作温度在140℃以下。但是在常压下操作时，付产的蒸汽压力太低，不能利用；能耗却很高；而加压操作时，必需使反应区的温度小于180℃，同时才可避免中和反应器内高浓度的硝酸铵在某处积聚而分解放热，产生危险。国内个别引进的加压硝铵的中和反应器是采用文丘里式反应器，其反应压力为0.4MPa，反应的温度≤180℃，该反应器存在对设备腐蚀性很大的问题。
而国内有10万吨硝铵通用设计的常压中和器，该中和器的主要结构为上部是一汽液分离室，下部是一带敞口中央循环管的反应区，汽液分离室上端有一汽液分离器及其上的水蒸汽出口，分离室下端侧面有一分离罐，中和器顶部有两管子分别与反应区内中央循环管底部的气氨分布管和硝酸分布管接通。该中和器用于硝酸铵的反应过程是稀硝酸和气氨都是从中和器顶部，分别经与中央循环管底部的气氨分布管和硝酸分布管接通的管子向下进入到中央循环管底部，再由气氨和硝酸两环状分布管喷出；当反应液从中央循环管上升到汽液分离室，硝铵液从汽液分离室侧面流出到分离罐，水蒸汽经一简单汽液分离器分离液体后从顶部出口流出中和器，这样反应液仅有少量经中央循环管与下部筒体间的环隙向下流动进行内循环。上述中和器主要不足之处是①敞口的中央循环管不能对反应液进行导向，内循环量小，高浓度的硝铵溶液局部聚积，使中和器内部反应溶液温度不均匀；②气氨分布管和硝酸分布管设置在反应区内，更换维修不方便；③汽液分离器的分离效果差。
三
发明内容
本实用新型的目的是提供一种有足够大的内循环、将反应液放出的热量及时移走、同时避免高浓度硝酸铵的局部聚积、并使反应后的硝酸铵溶液能沿中央循环管与反应器筒体之间的环隙，返回中央循环管下端再进入中央循环管进行内循环式。该中和器不仅可在加压下操作、便于蒸汽利用、减少能耗、节约经费；而且还具有操作方便、安全可靠、硝酸和气氨分布管更换维修方便等特点。
本实用新型的目的由以下措施构成的技术方案来实现的。
本实用新型内循环式加压硝铵中和器，它主要包括下筒体的中和反应区和上筒体的汽液分离室两大部分，其中中和反应区内中央有一中央循环管，中和反应区下方有硝酸分布管和气氨分布管，两分布管互相平行但与中央循环管垂直，中央循环管与下筒体之间有环隙；汽液分离室上端有分离器及水蒸汽出口、汽液分离室下端有硝铵溶液出口，按照本实用新型，该中和器还包括有使中央循环管成为封闭式的并设置在中央循环管上端的具特殊作用的导向分配器，中和反应区下方的硝酸分布管与气氨分布管分别和下筒体连接在一起的，为了方便更换及维修，两分布管的端口均在下筒体外面，两分布管的开孔区的布孔为数量不等的均匀分布小孔，该中和器的汽液分离室上端的分离器设置为除雾器。
上述方案中，所说中央循环管上端设置的导向分配器是一个由长孔、导向片及封盖构成的阻止反应溶液直接进入汽液分离室的导向分配器。
上述方案中，所说导向分配器上的长孔和导向片沿中央循环管一圈均匀相间分布。
上述方案中，为限制中央循环管内部向上流动的反应溶液能均匀流出，并按切向向下流动返回并进入中央循环管，有效地形成内部循环，所说导向分配器上的导向片与长孔成小于90°的夹度。
上述方案中，为使参加反应的硝酸和气氨两介质能均匀接触和反应，所说硝酸分布管位于气氨分布管的上方。
上述方案中，所说硝酸分布管上开孔区的布孔设置为上面少而下面多的数量不等的均匀分布小孔。
上述方案中，所说气氨分布管上开孔区的布孔设置为上面多而下面少的数量不等的均匀分布小孔。
上述方案中，为进一步阻挡反应溶液不从水蒸汽出口流出，所说汽液分离室上端设置的除雾器的下方为除雾网。
上述方案中，中央循环管的长度与其直径之比5-7，中央循环管截面与筒体下部截面之比0.7-0.8。
本实用新型与现有技术相比具有以下特点1、本实用新型将中和反应的压力从现有的常压提高到0.4-0.6MPa，这样付产的水蒸汽温度可达145-155℃，能直接用于硝酸铵的蒸发工序，且大大减少能耗。
2、本实用新型中和器反应区内中央循环管上端导向分配器的设置，使硝酸和气氨反应溶液有效地形成足够大的内部循环。
3、本实用新型中和器优化了中央循环管的长度与其直径之比，中央循环管截面与筒体下部截面之比，也使中和反应区内产生足够大的内循环。
4、本实用新型中和器反应区内硝酸分布管和气氨分布管的位置的设置，以及开孔区布孔数量的不等，使反应区内硝酸和气氨两反应介质能均匀接触和反应，从而减小了局部的集中反应而产生局部高温和高浓度聚积。
5、本实用新型中和反应对设备腐蚀性较文丘里反应器小。
6、本实用新型中和器操作方便、平稳、可靠性高；且硝酸分布管和气氨分布管更换维修方便。
四
图1本实用新型中和器整体结构示意图。
图2本实用新型导向分配器和剖视结构示意图。
图3本实用新型硝酸分布管结构示意图。
图4本实用新型气氨分布管结构示意图。
附图中各代号的含义1水蒸汽出口，2除雾器，3汽液分离室，4导向分配器，5中央循环管，6中和反应区，7硝酸分布管，8气氨分布管，9硝铵溶液出口，10封盖，11长孔，12导向片，13环隙，14除雾网，15下筒体，16上筒体。
五具体实施方式
以下结合附图并用实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但不意味着对本实用新型的任何限制。
图1中，内循环式加压硝铵中和器主要包括下筒体内的中和反应区6和上筒体内的汽液分离室3两大部分，其中中和反应区内中央设有中央循环管5、中和反应区下方有分别与下筒体连接在一起的硝酸分布管7和气氨分布管8，两分布管互相平行且均与中央循环管垂直，为方便更换及维修，两分布管的端口均在下筒体外面，而两分布管的开孔区的布孔为数量不等的均匀分布的小孔，中和反应区6与中央循环管5之间留有环隙13，在中央循环管5上端连接有一特殊作用的导向分配器4；汽液分离室3上端连接一除雾器2，除雾器下方为除雾网14，除雾器上部有水蒸汽出口1，汽液分离室下端有供反应后的硝铵溶液流出的硝铵溶液出口9。
图2中，导向分配器4是由封盖10、长孔11和导向片12构成的，导向片是限制中央循环管内向上流动的反应溶液直接进入汽液分离室3而能均匀流出，并使反应溶液的大部分按切向向下流动再返回到中央循环管下端，有效地形成足够大的内部循环，导向分配器上的长孔均布在中央循环管一圈。
从图3中可看到，硝酸分布管7上开孔区的布孔为上面少而下面多的数量不等的均匀分布的小孔，以使参加反应的硝酸和气氨两介质能均匀接触和反应。
从图4中同样可看到，气氨分布管8上开孔区的布孔为上面多而下面少的数量不等的均匀分布的小孔，以使参加反应的硝酸和气氨两介质能均匀接触和反应。
下面对本实用新型中和器工作原理和操作过程进一步描述。
本实用新型中和反应时，是将气氨和稀硝酸从中和器下筒体15的气氨分布管8和硝酸分布管7的端口分别直接进入气氨分布管8和硝酸分布管7喷出进入中和反应区6进行反应，反应后的热硝铵溶液经中央循环管5并向上流动，在中央循环管上端的导向分配器4时，会被阻止反应溶液直接进入汽液分离室，而是经过导向分配器上的长孔11和导向片12旋转以切向方向流出，并经中央循环管与下筒体之间的环隙13，向下流动，再从中央循环管的底部进入而形成强大的内循环；此时，小部分硝铵溶液进入汽液分离室再流出中和器，带液滴的水蒸汽经过除雾器2上的除雾网14流出汽液分离室3，这样有效地减少或控制水蒸汽的带液流出，反应产生的硝铵溶液从硝铵溶液出口9流出。
此外，硝酸分布管位于气氨分布管上方，大量的硝酸向下喷出，气氨分布管在硝酸分布管下方，大量的气氨向上喷出与硝酸接触反应，生成硝铵；由于硝酸和气氨两分布管的均匀分布，能加大硝酸和气氨两种介质的接触，因而减小了局部的集中反应而产生局部高温和高浓度聚积；保证了反应系统的稳定性、安全性和可靠性。
实施例本实用新型以一个年产20万吨硝铵的内循环式加压硝铵中和器为例，其中和器使用的参数为硝酸36吨/小时，氨5.5吨/小时，产品硝铵25吨/小时。中和器主要尺寸筒体上部直径3000mm，筒体下部直径1000mm，中央循环管直径750mm，长约4000mm，硝酸分布管直径80mm，气氨分布管直径150mm；中和器反应压力0.4MPa，反应温度180℃。
将稀硝酸从中和器底部直接进入硝酸分布管7喷出，将气氨也从中和器底部直接进入气氨分布管8喷出，在中和器反应压力0.4MPa，反应温度180℃进行反应，反应后的硝铵浓度达78％(wt)，付产蒸汽温度达150℃，完全可满足自给而略有输出。而目前国内年产10万吨硝铵的常压中和器，需要外供蒸汽0.4-0.8吨/吨产品。
本实用新型中和反应器不仅可在加压下、温度180℃进行操作反应，而且投资省，运行费用低。
权利要求1.一种内循环式加压硝铵中和器，它包括下筒体(15)内的中和反应区(6)和上筒体(16)内的汽液分离室(3)两大部分，其中中和反应区内中央有一中央循环管(5)，中和反应区下方有硝酸分布管(7)和气氨分布管(8)，两分布管互相平行但与中央循环管垂直，中央循环管与下筒体之间有环隙(13)；汽液分离室(3)上端有分离器及水蒸汽出口(1)，下端有硝铵溶液出口(9)，其特征在于该中和器还包括有使中央循环管(5)成为封闭式的设置在中央循环管(5)上端的导向分配器(4)，中和反应区下方的硝酸分布管(7)与气氨分布管(8)分别和下筒体(15)连接在一起的，其端口均在下筒体外面，两分布管的开孔区的布孔为数量不等分布的小孔，该中和器的汽液分离室(3)上端的分离器设置为除雾器(2)。
2.按照权利要求1所述的中和器，其特征在于所说中央循环管(5)上端设置的导向分配器(4)是一个由长孔(11)、导向片(12)及封盖(10)构成的阻止反应溶液直接进入汽液分离室(3)的导向分配器。
3.按照权利要求2所述的中和器，其特征在于所说导向分配器(4)上的长孔(11)和导向片(12)沿中央循环管一圈均匀相间分布。
4.按照权利要求2所述的中和器，其特征在于所说导向分配器(4)上的导向片(12)与长孔(11)成小于90°的夹度。
5.按照权利要求1所述的中和器，其特征在于所说硝酸分布管(7)位于气氨分布管(8)的上方。
6.按照权利要求1或5所述的中和器，其特征在于所说硝酸分布管(7)上开孔区的布孔设置为上面少而下面多的数量不等的均匀分布小孔。
7.按照权利要求1或5所述的中和器，其特征在于所说气氨分布管(8)上开孔区的布孔设置为上面多而下面少的数量不等的均匀分布小孔。
8.按照权利要求1所述的中和器，其特征在于所说汽液分离室(3)上端设置的除雾器(2)下方有除雾网(14)。
9.按照权利要求1所述的中和器，其特征在于中央循环管(5)的长度与其直径之比为5-7，中央循环管截面与下筒体截面之比0.7-0.8。
专利摘要本实用新型涉及一种内循环式加压硝铵中和器，它包括下筒体内反应区和上筒体内汽液分离室，其中反应区内有中央循环管、硝酸和气氨分布管；汽液分离室上端有分离器及蒸汽出口、下端有硝铵溶液出口。按照本实用新型，该中和器还包括有使中央循环管为封闭式的在中央循环管上端的导向分配器，硝酸分布管和气氨分布管开孔区布孔为数量不等小孔，还进一步包括有在汽液分离室上端的除雾器。本实用新型中和器能在加压为0.4－0.6MPa、温度180℃操作时，有足够大的内循环，将反应热及时移走，不仅避免高浓度硝铵的局部聚积，热分解，且减小设备腐蚀；还降低成本，节约经费，是目前较理想的加压硝铵中和器。
文档编号C01C1/18GK2876070SQ20062003296
公开日2007年3月7日 申请日期2006年1月26日 优先权日2006年1月26日
发明者曾纪龙, 雷林, 李旭初, 刘朝慧, 熊兴和, 郭志刚, 王明全 申请人:四川金象化工股份有限公司