[发明专利]一种利用硝化气生产硝酸钙溶液的制备方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及硝酸钙制备技术，具体涉及一种利用硝化气生产硝酸钙溶液的制备方法及其装置。

 

背景技术

    硝酸钙溶液用途广，如在大型冷冻机组中用40-43%的硝酸钙溶液作为冷冻盐水，在冷冻剂和被冷冻物料之间转移热量；硝酸钙溶液可作为液体钙肥主要成分促进植物生长；另外，硝酸钙溶液提浓可形成硝酸钙晶体，广泛应用在工农业生产中。

目前硝酸钙溶液最常用的工业制备办法是：先在白钢的制取槽中加入50%稀硝酸，并间断加入生石灰，槽中溶液用搅拌器或用酸泵循环来搅拌。在开始时，加入生石灰的量可稍大，当溶液由于反应放热而温度升高时，就要根据温度来掌握加生石灰的时间及数量，勿使温度超过85度（一般控制在75－80度）。当溶液中的酸度仅有10－15克/升时，可停止加生石灰，而用石灰石来代替。因为石灰石的碱性比生石灰小，可以避免造成溶液的碱性。当溶液达到中性时，表示反应完毕。用沉淀的方法使溶液中未反应的石灰石和其它杂质沉在槽底，然后再吸出澄清后的溶液使用。本制备方法由于需手工操作，自动化程度低；另外稀硝酸一次投入使反应剧烈、放热完全，往往造成溶液喷溅，尤其剧烈反应产生酸雾以及氮氧化物，极大危害人身安全，又污染环境。

另外，在常压、加压稀硝酸生产装置中，氨接触氧化用空气在氧化炉(贵金属催化)将氨氧化反应后（4NH₃+5O₂=4NO+6H₂O +Q）的一氧化氮经去水、降温等工序进入透平压缩机，再经透平压缩，送往氧化器进一步氧化（2NO+O₂=2NO₂）、冷却后（入吸收塔前的硝化气组分mol比大致为NO—2%、NO₂—10.4% 、O₂—4.5%、H₂O—2.5%，其余为N₂，温度约35-40℃），进入吸收塔生产酸。在氧化器中一氧化氮氧化的气体中，含有NO、NO₂ 等NO_X气体，习惯上把这种气体称之为硝化气。

 

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明利用常压、加压稀硝酸生产装置中硝化气来制备硝酸钙溶液，而提供一种反应温和、对环境友好的利用硝化气生产硝酸钙溶液的制备方法及其装置。

本发明的技术方案如下：

一种利用硝化气生产硝酸钙溶液的制备方法，包括如下步骤：

（1）将硝化气与冷却水分别从反应器的底部与顶部通入吸收塔内反应生成稀硝酸；

（2）将（1）生成的稀硝酸均匀地喷洒在生石灰表面生成硝酸钙溶液；

（3）硝酸钙溶液经过滤、冷却后再进入反应器内重复（1）、（2）步骤操作，进一步提高硝酸钙溶液的浓度，直至硝化气反应结束为止；

（4）将压缩空气均匀地通入硝酸钙溶液中进行搅拌，并调其pH值为中性；

（5）沉淀8－10小时后过滤、装车，即得成品硝酸钙溶液。

进一步，所述步骤（1）中通入压缩空气，使排放尾气中氮氧化物的含量小于200PPm。

进一步，所述步骤（1）稀硝酸的浓度为5－15%。

进一步，所述步骤（1）中反应器内压力为0.3-0.8MPa，其底部温度为30-45℃、顶部温度为10-30℃。

进一步，所述步骤（2）中反应温度为40-60℃。

本发明利用常压、加压稀硝酸生产装置中的硝化气中含NO_X气体和水反应，控制生成稀硝酸浓度，再使其与生石灰（CaO）酸碱温和反应而成硝酸钙溶液，硝酸钙溶液通过过滤、循环、换热等步骤，使酸碱逐步反应完全，硝酸钙溶液提浓至要求的工艺。

本发明是根据需要配制的硝酸钙溶液浓度和重量，再根据硝化气中NO、NO₂ 、O₂、H₂O含量，然后确定需加H₂O、空气、生石灰（CaO）的量。其反应方程式如下：

2NO＋O₂=2NO₂

3NO₂＋H₂O=2HNO₃＋NO

生成的NO不断地被硝化气中O₂以及补充的压缩空气氧化为NO₂，再生成酸，使反应充分，合并方程式为2H₂O +4NO₂ +O₂=4HNO₃；