一种两钠生产过程制备中和液的装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种两钠生产过程制备中和液的装置，特别是一种提高中和液亚硝比例的两钠生产过程制备中和液的装置。


背景技术：

2.工业上联产的亚硝酸钠nano2和硝酸钠nano3，也称为两钠，中和液是生产两钠的中间原料液，是含有nano2、nano3、微量na2co3的混合溶液，中和液亚硝比例是指混合液中亚硝酸钠和硝酸钠的含量比，本说明书中亚硝比例是指质量百分比。
3.国内传统两钠生产装置大多采用直接法工艺，先用纯碱溶液吸收nh3氧化生成的高浓度氮氧化物no
x
，制取含有nano2、nano3的中和液，经蒸发、 结晶、离心、干燥、亚硝酸母液转化等工序制得亚硝酸钠和硝酸钠产品。目前的生产过程一般包括：
4.（1）氨氧化：氨与空气中的氧在铂系催化剂作用下反应，生成氮氧化物和水，氮氧化物主要为一氧化氮no和二氧化氮no2；
5.（2）碱吸收：用碱液在碱液吸收塔内吸收氮氧化物得到含亚硝酸钠、硝酸钠的中和液，亚硝（nano2和nano3）比例8：1-12：1。
6.na2co3溶液吸收no
x
反应机理：
7.①
no
x
气体穿过气体和液体交界处的气体薄膜和液体薄膜。
8.②
穿过液体薄膜的no
x
首先与h2o反应生成hno2和hno3，其中no是难溶性气体，是以n2o3形式进入液膜和液相吸收的。
9.n2o3+h2o＝2hno210.2no2+h2o＝hno3+hno211.③
生成的hno2和hno3与na2co3中和生成nano
2 和nano
3 。
12.2hno2+na2co3＝2nano2+h2o +co213.2hno3+na2co3＝2nano3+h2o +co214.总反应为：
15.no+no
2 +na2co3＝2nano2+co216.2no2+na2co3＝nano2+nano3+co217.以上的技术关键是：no低温下极易氧化，上述过程要求在短时间内完成，以提高nano2生成量。
18.（3）中和液经蒸发浓缩、结晶、离心、干燥提取亚硝酸钠产品。
19.（4）提取亚硝酸钠后的母液用硝酸转化，得到的转化液经蒸发浓缩、结晶、离心、干燥（或熔融造粒）得到硝酸钠产品。
20.（5）溶碱：制取碱液供碱吸收使用，碱液分为一次碱液和二次碱液，一次碱液吸收氮氧化物制取中间产品，即含na2co3、nano2、nano3的贫液，二次碱液吸收氮氧化物制取含nano2、nano3的中和液。一次碱液用纯碱加水溶解制取，二次碱液是贫液溶解纯碱制取。
21.目前工业上只有一种即上述直接法亚硝酸钠制取方法，而硝酸钠的制取不限于
此，因此，两钠行业通过技术手段提高中和液亚硝比例，尽可能提高亚硝酸钠产品产量和质量，是提高企业经济效益和竞争力的重要途径。根据nano
2-nano
3-h2o 的三元相图可知，当中和液亚硝比例越高时，在相同的蒸发结晶条件下，固相分离产品水分含量相同时，在产品中nano
2 含量越高，质量越高，越有可能对提取nano2后的母液进行第二次甚至第三次蒸发过程，以使从母液中提取更多的合格的nano
2 产品，从而提高全部硝酸盐产品中nano
2 产品的比率。
22.目前国内两钠行业亚硝酸钠、硝酸钠的生产装置，碱吸收系统通常采用五塔串联吸收nox的流程，nox气体依次经过1
#
—5
#
碱液吸收塔与碱液逆流接触吸收，每个碱液吸收塔根据吸收液碱度（na2co3含量）指标分别间歇送液和补液，1
#
碱液吸收塔吸收负荷控制在55%-60%，1
#
、5
#
碱液吸收塔分别补入一次碱液制取贫液，贫液控制碱度指标31.8g/l-42.4 g/l，分别送溶碱工序，溶解na2co3制取二次碱液，2
#
、3
#
、4
#
碱液吸收塔分别补入二次碱液，制取中和液，控制碱度指标1.06 g/l-4.24g/l，送后工序处理。
23.现有装置存在二个主要缺点：一是中和液亚硝比例低的缺点，中和液亚硝比例≤12:1，产品亚硝酸钠和硝酸钠比例≤1.5:1，中和液亚硝比例低造成亚硝酸钠产品产量和质量偏低。二是单塔补送液过程中人工影响因素大、尾气难以控制的缺点，尤其是当三个塔同时送液时，尾气极易超标。
24.现有装置影响亚硝比例的原因，一是填料问题，1
#
、2
#
碱塔使用散堆填料，即瓷质矩鞍环填料或蜂窝状填料散堆填料，比表面积小，填料表面形成的液膜面积小，根据前面所述碱吸收反应机理
②
，n2o3吸收率低，导致hno2收率低，进而导致nano2收率低，中和液比例低。二是装置原因，单塔吸收负荷低，特别是1
#
碱塔负荷低， no吸收率总量少，更多的no进入后面碱塔，no容易氧化，部分氧化生成no2，致使生成的nano3增多，导致中和液比例下降。三是使用散堆填料时，设备大，no在装置内停留时间延长，造成no氧化率高，生成更多的no2，致使生成的nano3增多，导致中和液比例下降。四是间歇操作造成的工艺波动，也会影响中和液比例。


技术实现要素：

25.本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种两钠生产过程制备中和液的装置，特别是一种提高中和液亚硝比例的装置，同时保证尾气达标排放，实现环保效益。
26.为解决上述技术问题，本实用新型包括1
#
碱液吸收塔、2
#
碱液吸收塔、3
#
碱液吸收塔、4
#
碱液吸收塔，各碱液吸收塔顶部分别设置液体进口和气体出口、底部设置气体进口和液体出口，其结构特点是：
27.每个碱液吸收塔内设置规整填料和配套的气体分布器、液体分布器；
28.来自氨氧化装置的no
x
气体经气体管线由1
#
碱液吸收塔底部气体进口接入，再以上出下进的方式分别通过气体管线依次连接到2
#
、3
#
、4
#
的碱液吸收塔底部气体进口，4
#
碱液吸收塔顶部气体出口通过气体管线去连接尾气氨还原装置；
29.来自溶碱装置的二次碱液经二次碱液管线接入2
#
碱液吸收塔塔顶液体进口，2
#
碱液吸收塔塔底液体出口上连接有吸收完成液管线，吸收完成液管线上设有循环泵，循环泵后的管线分为两路，一路经送液管线接入4
#
碱液吸收塔塔顶液体进口，另一路为循环液管
线汇入二次碱液管线，循环液管线上设有循环液冷却器；
[0030]4#
碱液吸收塔塔底液体出口上连接有吸收完成液管线，吸收完成液管线上设有循环泵，循环泵后的管线分为两路，一路经回液管线接入3
#
碱液吸收塔塔顶液体进口，另一路为循环液管线接入4
#
碱液吸收塔塔顶液体进口，循环液管线上设有循环液冷却器；
[0031]3#
碱液吸收塔塔底液体出口上连接有吸收完成液管线，吸收完成液管线上设有循环泵，循环泵后的管线分为两路，一路经中和液管线去连接中和液储槽，另一路为循环液管线接入3
#
碱液吸收塔塔顶液体进口，循环液管线上设有循环液冷却器；
[0032]1#
碱液吸收塔设置dcs控制系统，用于自动控制由一次碱液管线补入一次碱液、由贫液管线送出贫液；
[0033]2#
、4
#
、3
#
碱液吸收塔设置dcs控制系统，用于自动控制由二次碱液管线补入二次碱液、由中和液管线送出中和液。
[0034]
所述的每个碱液吸收塔的规整填料包括不锈钢波纹板规整填料，配套的的液体分布器包括槽盘式液体分布器，配套的气体分布器包括双列叶片式气体分布器。
[0035]
所述的1
#
碱液吸收塔采用350y型不锈钢波纹板规整填料，2
#
、3
#
、4
#
碱液吸收塔采用250y型不锈钢波纹板规整填料。
[0036]
所述的1
#
碱液吸收塔dcs控制系统包括，1
#
碱液吸收塔设置一次碱液流量计、第一在线ph分析仪、第一双法兰远传液位计、第一补液调节阀、第一送液调节阀， 用于实现1
#
碱液吸收塔自动控制补送液，补入液体为一次碱液，送出液体为贫液。
[0037]
所述的2
#
、4
#
、3
#
碱液吸收塔dcs控制系统包括，2
#
碱液吸收塔设置第二双法兰远传液位计、第二补液调节阀、第二送液调节阀， 4
#
碱液吸收塔设置第四双法兰远传液位计、第三送液调节阀，3
#
碱液吸收塔设置第二在线ph分析仪、第三双法兰远传液位计、第四送液调节阀，用于实现2
#
、4
#
、3
#
碱液吸收塔自动控制补送液，补入二次碱液，送出中和液。
[0038]
有益效果：
[0039]
本实用新型一是碱液吸收塔采用不锈钢波纹规整填料提高了吸收效率，no吸收生成nano2反应主要发生在1
#
碱液吸收塔，其次是2
#
碱液吸收塔，使用不锈钢波纹规整填料，比表面积大，填料表面形成的液膜面积大，根据前面所述碱吸收反应机理，n2o3吸收率提高，带来hno2收率提高，进而带来nano2收率提高，吸收完成液中和液比例提高，最终中和液亚硝比例提高。
[0040]
二是通过使用不锈钢波纹规整填料及配套液体分布器和气体分布器，并提高一次碱液的na2co3质量百分含量，提高了1
#
碱塔吸收负荷， no吸收总量提高，同时减少了no进入后面碱塔的量，减少了no在后面碱塔氧化生成no2进而吸收生成nano3的量，这样吸收完成液会更多的吸收no生成更多的nano2，最终提高中和液亚硝比例。
[0041]
三是1
#
、2
#
碱液吸收塔容积减小，no在装置内停留时间缩短， no氧化率降低，会吸收更多的no生成nano2，提高中和液亚硝比例。
[0042]
四是通过dcs系统自动控制补液和送液，稳定了生产工艺，稳定了中和液亚硝比例。
[0043]
本实用新型解决了现有装置存在的中和液亚硝比例低的缺点，提高了中和液亚硝比例，可达到15：1～18：1，从而提高了亚硝酸钠产品产量和质量；实现了1
#
碱液吸收塔和2
#
、3
#
、4
#
碱液吸收塔自动控制连续补送液，提高了装置自动化水平，降低了劳动强度，同时解决
了单塔补送液过程中人工影响因素大、尾气难以控制的缺点。
附图说明
[0044]
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明：
[0045]
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
[0046]
参照附图，该两钠生产过程制备中和液的装置包括1
#
碱液吸收塔、2
#
碱液吸收塔、3
#
碱液吸收塔、4
#
碱液吸收塔，各碱液吸收塔顶部分别设置液体进口和气体出口、底部设置气体进口和液体出口，来自氨氧化装置的no
x
气体经气体管线由1
#
碱液吸收塔底部气体进口接入，再以上出下进的方式分别通过气体管线依次连接到2
#
、3
#
、4
#
碱液吸收塔底部气体进口，即1
#
碱液吸收塔顶部气体出口通过气体管线连接到2
#
碱液吸收塔底部气体进口，2
#
碱液吸收塔顶部气体出口通过气体管线连接到3
#
碱液吸收塔底部气体进口，3
#
碱液吸收塔顶部气体出口通过气体管线连接到4
#
碱液吸收塔底部气体进口，4
#
碱液吸收塔顶部气体出口通过气体管线去连接尾气氨还原装置。各碱液吸收塔内均设置规整填料和配套的气体分布器、液体分布器，气体分布器、液体分布器为公知结构。
[0047]
来自溶碱装置的一次碱液经一次碱液管线pl101接入1
#
碱液吸收塔塔顶液体进口，1
#
碱液吸收塔塔底液体出口上连接有吸收完成液管线，吸收完成液管线上设有循环泵，循环泵后的管线分为两路，一路经贫液管线pl103去连接溶碱装置，另一路经循环液管线汇入一次碱液管线pl101，循环液管线上设有循环液冷却器。
[0048]
来自溶碱装置的二次碱液经二次碱液管线pl201接入2
#
碱液吸收塔塔顶液体进口，2
#
碱液吸收塔塔底液体出口上连接有吸收完成液管线，吸收完成液管线上设有循环泵，循环泵后的管线分为两路，一路经送液管线pl203接入4
#
碱液吸收塔塔顶液体进口，另一路为循环液管线汇入二次碱液管线pl201，循环液管线上设有循环液冷却器。
[0049]4#
碱液吸收塔塔底液体出口上连接有吸收完成液管线，吸收完成液管线上设有循环泵，循环泵后的管线分为两路，一路经回液管线pl402接入3
#
碱液吸收塔塔顶液体进口，另一路为循环液管线接入4
#
碱液吸收塔塔顶液体进口，循环液管线上设有循环液冷却器。
[0050]3#
碱液吸收塔塔底液体出口上连接有吸收完成液管线，吸收完成液管线上设有循环泵，循环泵后的管线分为两路，一路经中和液管线pl303去连接中和液储槽，另一路为循环液管线接入3
#
碱液吸收塔塔顶液体进口，循环液管线上设有循环液冷却器。
[0051]
本实施例中，1
#
碱液吸收塔设置dcs控制系统，用于自动控制由一次碱液管线pl101补入一次碱液、由贫液管线pl103送出贫液；
[0052]2#
、4
#
、3
#
碱液吸收塔设置dcs控制系统，用于自动控制由二次碱液管线pl201补入二次碱液、由中和液管线pl303送出中和液。
[0053]
本实施例中，1
#
碱液吸收塔dcs控制系统部件包括，一次碱液流量计01、第一在线ph分析仪02、第一双法兰远传液位计lt01、第一补液调节阀03、第一送液调节阀04， 实现1
#
碱液吸收塔自动控制补液和送液，补入液体为一次碱液，送出液体为贫液，其中一次碱液为碳酸钠溶液，贫液为亚硝酸钠、硝酸钠、碳酸钠混合溶液。补液控制：溶碱装置来的一次碱液管线pl101连接一次碱液流量计01和第一补液调节阀03，塔底吸收完成液管线连接第一在
线ph分析仪02，一次碱液流量计01和第一在线ph分析仪02测得的流量和ph值信号分别通过仪表电缆传输至dcs系统，dcs系统通过流量和ph值串级调节，dcs系统控制信号通过仪表电缆传输至第一补液调节阀03，自动控制连续补入一次碱液；送液控制：1
#
碱液吸收塔塔底储液段设置第一双法兰远传液位计lt01，贫液管线pl103连接第一送液调节阀04，第一双法兰远传液位计lt01测得的液位信号通过仪表电缆传输至dcs系统，dcs系统控制信号通过仪表电缆传输至第一送液调节阀04，dcs系统通过液位自动控制连续送液。
[0054]2#
、4
#
、3
#
碱液吸收塔dcs控制系统部件包括，2
#
碱液吸收塔设置第二双法兰远传液位计lt02、第二补液调节阀05、第二送液调节阀06，4
#
碱液吸收塔设置第四双法兰远传液位计lt04、第三送液调节阀07，3
#
碱液吸收塔设置第二在线ph分析仪08、第三双法兰远传液位计lt03、第四送液调节阀09，实现2
#
、4
#
、3
#
碱液吸收塔自动控制补送液，补入二次碱液，送出中和液，其中二次碱液为亚硝酸钠、硝酸钠、碳酸钠混合溶液，中和液为亚硝酸钠、硝酸钠、微量碳酸钠混合溶液。2
#
碱液吸收塔补液控制：溶碱来的二次碱液管线pl201连接第二补液调节阀05，2
#
碱液吸收塔底部储液段设置第二双法兰远传液位计lt02，第二双法兰远传液位计lt02测得的液位信号通过仪表电缆传输至dcs系统，dcs系统控制信号通过仪表电缆传输到第二补液调节阀05，dcs系统通过液位自动控制连续补液；2
#
碱液吸收塔送液（4
#
碱液吸收塔补液）控制：送液管线pl203连接第二送液调节阀06，4
#
碱液吸收塔底部储液段设置第四双法兰远传液位计lt04，第四双法兰远传液位计lt04测得的液位信号通过仪表电缆传输至dcs系统，dcs系统控制信号通过仪表电缆传输到第二送液调节阀06，dcs系统通过液位自动控制连续送液；4
#
碱液吸收塔送液（3
#
碱液吸收塔补液）控制：回液管线pl402连接第三送液调节阀07，3
#
碱液吸收塔底部储液段设置第三双法兰远传液位计lt03，第三双法兰远传液位计lt03测得的液位信号通过仪表电缆传输至dcs系统，dcs系统控制信号通过仪表电缆传输到第三送液调节阀07，dcs系统通过液位自动控制连续送液；3
#
碱液吸收塔送液控制：塔底吸收完成液管线连接第二在线ph分析仪08，中和液管线pl303连接第四送液调节阀09，第二在线ph分析仪08测得的ph值信号通过仪表电缆传输至dcs系统，dcs系统控制信号通过仪表电缆传输到第四送液调节阀09，dcs系统通过ph值自动控制连续送液。
[0055]
本实施例中，1
#
、2
#
、3
#
、4
#
碱液吸收塔的填料包括不锈钢波纹板规整填料，配套的的液体分布器包括槽盘式液体分布器，配套的气体分布器包括双列叶片式气体分布器。其中， 1
#
碱液吸收塔采用350y型不锈钢波纹板规整填料，2
#
、3
#
、4
#
碱液吸收塔采用250y型不锈钢波纹板规整填料。
[0056]
本实施例中，1
#
碱液吸收塔吸收负荷提高至65%-75%，提高了no吸收率，同时进口气体温度控制在180℃～200℃、降低塔高控制no
x
气体塔内停留时间小于10秒，降低no氧化率；以上措施提高了贫液、二次碱液的亚硝酸钠和硝酸钠比例，贫液送液指标：控制碱度31.8g/l-42.4 g/l、亚硝质量比例控制25：1-35：1，二次碱液的亚硝质量比例提高保证了中和液亚硝质量比例的提高。
[0057]2#
、3
#
、4
#
碱液吸收塔提高了no
x
吸收率，中和液送液指标：控制碱度1.06 g/l-4.24g/l、亚硝质量比例控制15：1-18：1，中和液送蒸发结晶装置制取成品。