[发明专利]一种四氧化二氮尾气的回收利用系统

说明书

技术领域

本发明涉及四氧化二氮技术领域，具体涉及一种生产过程中四氧化二氮尾气的回收利用系统。

 

背景技术

四氧化二氮，分子式为N₂O₄，无色的气体，强氧化剂，沸点为21.5℃，在此温度下为液体。液态四氧化二氮的密度为1443kg/m³;，能与许多燃料自燃，是一种优良的氧化剂。随着工业的发展，液体四氧化二氮应用越来越广泛，目前是很重要的火箭推进剂之一。但由于四氧化二氮沸点低仅为21.5℃，在常温下无色的四氧化二氮也能转变为深棕色NO₂，其反应式为N₂O₄＝2NO₂，故四氧化二氮在生产过程中的装卸、转用中有部分转变为二氧化二氮一起被泄露排放了，不能充分地完全被利用。由于四氧化二氮与二氧化氮这两种物质皆为剧毒产品，被排放到空气造成对环境污染，还会对人体、生物造成伤害；同时也造成资源浪费与其生产成本的上升。

另外，硝酸用途广泛、产能较大，在其生产装置中，主要采用氨在贵金属催化剂存在的情况下与空气中的氧气发生氧化反应（4NH₃+5O₂=4NO+6H₂O +Q），生成的一氧化氮经去水、降温等工序进入透平压缩机后，再送往氧化器进一步氧化（2NO+O₂=2NO₂）、冷却后进入吸收塔生产硝酸。其生产过程涉及到原料氨与贵金属催化剂的使用，其成本较大。

 

发明内容

本发明的目的在于提供一种生产过程中四氧化二氮尾气的回收利用系统，利用四氧化二氮在常压下情况下，加空气与水生产出稀硝酸，变废为宝，并减少对环境的污染。

本发明采用了以下的技术方案：一种四氧化二氮尾气的回收利用系统，包括用于接收与输送四氧化二氮的接收器，所述接收器顶端排气端通过排气管与混合器的进气端连接，所述混合器上分别连接有空气管与用于输送四氧化二氮生产设备中尾气的四氧化二氮尾气管；所述混合器的出气端与吸收塔底部的进气端连接，所述吸收塔顶端连接有喷淋水管；所述吸收塔底端出液端连接有储酸槽。

进一步，所述储酸槽的出口端通过循环泵与循环冷却器连接，所述循环冷却器的出口端与所述吸收塔的中部连接。

进一步，所述循环冷却器的出口端通过冷凝器与所述吸收塔的顶部连接；所述喷淋水管上设有控制阀门。

进一步，所述循环泵与循环冷却器之间设有输酸管。

进一步，所述吸收塔压力为0-0.3MPa，塔底部温度为30-70℃、塔顶部温度为10-30℃。

进一步，所述冷凝器为冷冻盐水换热器，其温度为-10～-14℃。

本发明利用四氧化二氮尾气在常压下情况下，加入空气与水在吸收塔中生产出稀硝酸，其反应方程式为：

 N₂O₄ ＝2NO₂（可逆反应）

3NO₂＋H₂O=2HNO₃＋NO

2NO＋O₂=2NO₂

可生产不同浓度的硝酸溶液，如果要提高酸浓度，使储酸槽中的稀硝酸通过循环泵进入循环冷却器中进行换热后进入吸收塔的中部进行喷淋，使二氧化氧继续与稀硝酸溶液中的水继续反应生成硝酸，即3NO₂＋H₂O=2HNO₃＋NO。同时反应产出的NO与空气中氧气反应：2NO＋O₂=2NO₂   反应产生的NO₂ 持续与水反应产生稀硝酸。

如果要进一步提高硝酸的浓度，则关闭喷淋水管上阀门而停止加水，使储酸槽中的稀硝酸通过循环泵进入循环冷却器中进行换热后，再进入冷凝器中进一步换热，然后进入吸收塔顶部进行喷淋，使稀硝酸溶液中的水进一步与二氧化氧反应生成硝酸，即2H₂O +2N₂O₄ +O₂=4HNO₃，从而达到提高其浓度的目的。 

所以通过上述几步操作，可生产浓度68%以下稀硝酸。

本发明的有益效果有：