1.一种基于微界面强化的硝酸工业制备系统,其特征在于,包括:
反应器,用以为浓硝酸和去离子水提供反应场所制备所需浓度的硝酸;
浓硝酸发生器,其设置在所述反应器的一侧,用以为二氧化氮气体和去离子水提供反应场所制备浓硝酸;
微界面发生器,其设置在所述浓硝酸发生器内,将气体的压力能和/或液体的动能转变为气泡表面能并传递给二氧化氮气体,使二氧化氮气体破碎形成直径≥1μm、且<1mm的微米级气泡以提高去离子水与二氧化氮气体间的传质面积,减小液膜厚度,降低传质阻力,并在破碎后将去离子水与二氧化氮气体微米级气泡混合形成气液混合物,以在预设操作条件范围内强化去离子水与二氧化氮气体间的传质效率和反应效率;
供气单元,其设置在所述浓硝酸发生器的一侧,用以向所述浓硝酸发生器内提供反应气体;
传递单元,其设置在所述反应器和所述浓硝酸发生器之间,用以将所述浓硝酸发生器内的浓硝酸传递至所述反应器内;
气体收集单元,其设置在所述反应器的一侧,用以对生成物一氧化氮进行回收;
液体收集单元,其设置在所述反应器的下侧,用以对生成物硝酸进行收集。
2.根据权利要求1所述的一种基于微界面强化的硝酸工业制备系统,其特征在于,所述微界面发生器为气动式微界面发生器,所述微界面发生器设置在所述浓硝酸发生器内,用以将二氧化氮气体破碎形成微米尺度的微米级气泡并在破碎完成后将微米级气泡输出至所述浓硝酸发生器内与所述浓硝酸发生器内的去离子水混合形成气液混合物。
3.根据权利要求1所述的一种基于微界面强化的硝酸工业制备系统,其特征在于,所述反应器的上部侧壁上连通设置有第一进液管,所述反应器的内部设置有喷淋器,所述第一进液管与所述喷淋器相连通,所述第一进液管和所述喷淋器用于将去离子水在所述反应器内由上至下喷出,以对浓硝酸进行稀释。
4.根据权利要求1所述的一种基于微界面强化的硝酸工业制备系统,其特征在于,所述浓硝酸发生器的上部侧壁上连通设置有第二进液管,所述第二进液管用以向所述浓硝酸发生器内传输去离子水。
5.根据权利要求1所述的一种基于微界面强化的硝酸工业制备系统,其特征在于,所述供气单元包括:
气体催化罐,其用以为空气和氨气催化提供催化空间,所述气体催化罐的下端连通设置有空气传输管和氨气传输管,所述空气传输管和所述氨气传输管分别用于向所述气体催化罐内传输空气和氨气,所述气体催化罐内部设置有铂铑合金网,所述铂铑合金网用以对空气和氨气的反应进行催化;
气体氧化罐,其与所述气体催化罐通过第一连接管相连通,用以对所述气体催化罐内生成的一氧化氮气体进行进一步的氧化,所述气体氧化罐的上壁上连通设置有氧气传输管,所述氧气传输管用于向所述气体氧化罐内传输氧气,所述气体氧化罐通过第二连接管与所述微界面发生器相连通。
6.根据权利要求1所述的一种基于微界面强化的硝酸工业制备系统,其特征在于,所述传递单元包括:
氮气空分装置,其通过第三连接管和第四连接管分别与所述浓硝酸发生器和所述反应器相连通,所述氮气空分装置用以将所述浓硝酸发生器内的浓硝酸溶液压入所述反应器内。
7.根据权利要求1所述的一种基于微界面强化的硝酸工业制备系统,其特征在于,所述气体收集单元包括:
冷凝器,所述冷凝器的设置个数为2,两个所述冷凝器分别位于所述反应器和所述浓硝酸发生器的上端,所述冷凝器用以对所述反应器和所述浓硝酸发生器内的气液混合气体进行冷凝;
分离罐,所述分离罐与两个所述冷凝器和所述反应器相连通,所述分离罐用以将冷凝后的气液混合物进行分离;
气体储存罐,所述气体储存罐与所述分离罐相连通,所述气体储存罐用以储存一氧化氮气体。
8.根据权利要求1所述的一种基于微界面强化的硝酸工业制备系统,其特征在于,所述液体收集单元包括:
硝酸储存罐,所述硝酸储存罐通过第五连接管与所述反应器相连通,所述硝酸储存罐用以储存所述反应器内反应完毕的硝酸;
冷却夹套,所述冷却夹套设置在所述硝酸储存罐的外侧壁,所述冷却夹套内通过通入循环冷却水对所述硝酸储存罐内的硝酸进行冷却。
9.一种基于微界面强化的硝酸工业制备工艺,其特征在于,包括:
步骤1:通过所述空气传输管和所述氨气传输管向所述气体催化罐内传输空气和氨气,空气和氨气通过所述铂铑合金网被催化,生成一氧化氮气体,所生成的一氧化氮气体经所述第一连接管进入到所述气体氧化罐内,所述氧气输送管相所述气体氧化罐内输送氧气,进入到所述气体氧化罐内的一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮气体;
步骤2:通过第二进液管向所述浓硝酸发生器内加入去离子水,步骤1中生成的二氧化氮气体通过所述第二连接管进入到所述微界面发生器内,将二氧化氮气体破碎形成微米尺度的微米级气泡并在破碎完成后将微米级气泡输出至所述浓硝酸发生器内与所述浓硝酸发生器内的去离子水混合形成气液混合物,二氧化氮与去离子水反生反应,生成硝酸和一氧化氮气体;
步骤3:通过第一进液管向所述喷淋器内传输去离子水,所述喷淋器将去离子水在所述反应器内由上至下喷出,步骤2中生成的硝酸通过所述氮气空分装置压入所述反应器内,与喷淋去离子相容,浓硝酸被去离子稀释,同时产生一氧化氮气体;
步骤4:步骤2与步骤3中所产生的一氧化氮气体夹带液体通过所述冷凝器被冷凝,在压缩机的吸力作用下,一氧化氮气体夹带液体经冷凝后进入到所述分离罐内,在所述分离罐内,一氧化氮气体与液体分离,一氧化氮气体继续进入到所述气体储存罐内,液体回流至所述反应器内;
步骤5:步骤3中经稀释的浓硝酸通过第五连接管进入到所述硝酸储存罐内,所述冷却夹套内通过通入循环冷却水对所述硝酸储存罐内的硝酸进行冷却。
10.根据权利要求9所述的一种基于微界面强化的硝酸工业制备工艺,其特征在于,步骤1中所述铂铑合金网的温度为760-840℃。