專利名稱：生產液體三氧化二氮的方法
技術領域：
本發明涉及一種化工生產方法和設備。
技術背景
三氧化二氮是一種酸性氧化物，有毒，可溶于苯、乙醚、氯仿(三氯甲烷)、四氯化碳(四氯甲烷)、酸堿不穩定，常壓下即可分解為一氧化氮和二氧化氮。
三氧化二氮是亞硝酸的酸酐，亞硝酸由于不穩定，一般制成亞硝酸鈉儲存，使用時加強酸即可生成，亞硝酸廣泛應用于化學反應，如亞硝化，重氮化反應，由于在亞硝酸鈉制成亞硝酸過程中需要加入水，強酸，且反應后有鈉離子出來，所以其應用有一定的局限性。 使用三氧化二氮代替亞硝酸進行亞硝化和重氮化，可以在無水狀態下進行，且反應后無鈉離子產生，還可以顯著減少廢水排放的總量，實現清潔生產，擁有較好的應用前景。但其生產還有缺陷。發明內容
本發明所解決的技術問題是提供一種生產液體三氧化二氮的方法，可生產得到液體三氧化二氮產物，且產物可直接作為成品出售或使用，易保存，設備成本低，效率高。
一種生產液體三氧化二氮的方法，包括以下步驟
①將質量分數92 96 %的粗品四氧化二氮與質量分數10 % 18 %的稀硝酸混合反應，反應在0. IMPa. G低壓下進行；
②反應完畢后的物料經分離，將生成的NO氣體引出，液相為稀硝酸，再繼續加入質量分數92 96%的粗品四氧化二氮混合反應；
③重復步驟②；
④反應完畢后的物料經分離，將生成的NO氣體引出，與步驟②和③引出的NO氣體匯合；
⑤步驟④匯合后的NO氣體降至常溫，分離除去硝酸；得到原料NO氣體，壓縮至 0. 32MPa. G (表壓)，再冷卻至-25 -30 °C ；
⑥步驟⑤的原料NO氣體與質量分數不低于99. 7%的純品液體N2O4在反應器中反應，其中原料NO氣體過量；反應壓力為0. 15 0. 3MPa. G，反應溫度為-15°C _22°C ；
⑦步驟⑥反應完畢得到液體N2O3，其中含有過量的N0，減壓閃蒸析出溶解的N0，得到液體N2O3產品。
本發明的生產液體三氧化二氮的方法，其中所述步驟①、②、③的反應在管式反應器中進行。
本發明的生產液體三氧化二氮的方法，其中所述步驟⑥中的反應器為陶瓷規整填料塔。
本發明的生產液體三氧化二氮的方法，其中所述步驟⑤中的冷卻步驟先采用冷凍鹽水冷卻，再采用氨冷。
本發明還提供一種專用于上述生產液體三氧化二氮的方法的設備，包括管式反應器a，其后依次連接中間分離器a、水冷器a、管式反應器b、中間分離器b、水冷器b、管式反應器C、末端分離器和水冷器c ；中間分離器a、中間分離器b和末端分離器的頂部出口連通后再依次連接水冷器d、除酸器、壓縮機、冷凍鹽水冷卻器、氨冷器、反應器。所述反應器為陶瓷規整填料塔。
本發明中涉及的化學反應有
1. 5N204+H20 = 2HN03+N0-Q,
這是一個放熱反應，反應速度較快，所以優選采用管式反應器，并采用外移熱的方法，即管式反應器外再設置一個帶有冷卻液進出口的套管，將反應熱量即時帶走；反應在低壓下進行(O. IMPa. G)；
N204+2N0 = 2N203-Q,
這是一個放熱反應，反應物配比采用NO過量的方案。
本發明最后得到的液體三氧化二氮采用氨壓縮機制冷并部分使用冷凍鹽水作為載冷劑儲存N203，儲存條件0. 01 0. 05M Pa. G，-21 _15°C，液態儲存和運輸。
本發明可以得到以下技術效果
(1)本發明原料之一為稀硝酸(質量分數為10% 18% )，此種濃度的稀硝酸在硝酸裝置中產生的廢酸，利用的成本高，排出又污染環境，本發明可將其變廢為寶，符合節能減排的國家政策；
(2)本發明采用管式反應器，確保了阻力降在合理的范圍內，并減少了反應器的振動，防止出現液擊而引起安全事故；
(3)本發明采用液體N2O4作為原料與NO反應生產三氧化二氮，反應為鼓泡式氣液流接觸，相較于用NO與NO2的氣-氣流反應，反應更易操作，反應也更完全；
(4)從反應器出來的三氧化二氮產品溫度為_15°C _22°C，只需閃蒸出溶解的NO 后即可直接進入儲運工序；
(5)設備成本低，效率高。
本發明中所使用的單體設備均有市售。
圖1為本發明實施例1的設備的示意圖；其中
1 管式反應器a ;2 中間分離器a ;3 水冷器a ;4 管式反應器b ;5 中間分離器 b ；6 水冷器b ；7 管式反應器c ；8 末端分離器；9 水冷器c ；13 水冷器d ;14 除酸器；15 壓縮機；16 冷凍鹽水冷卻器；17 氨冷器；18 反應器；19 調整罐。
具體實施方式
為進一步說明本發明，結合以下實施例具體說明
實施例1
一種用于生產液體三氧化二氮的方法的設備，包括管式反應器al，其后依次連接中間分離器a2、水冷器a3、管式反應器b4、中間分離器沾、水冷器MK管式反應器c7、末端分離器8和水冷器c9 ；中間分離器a2、中間分離器沾和末端分離器8的頂部出口連通后再依次連接水冷器dl3、除酸器14、壓縮機15、冷凍鹽水冷卻器16、氨冷器17、反應器18。所述反應器18為陶瓷規整填料塔，其底部后連通至調整罐19。
此設備使用時的流程如下
①將粗品四氧化二氮(質量分數92 96 % )與稀硝酸(質量分數為10 % 18 % ) 混合后進入管式反應器al ；
②在管式反應器al中，四氧化二氮與稀硝酸稀硝酸中的水反應，得到硝酸和一氧化氮，方程式如下
1. 5N204+H20 = 2HN03+N0-Q
這是一個放熱反應，反應速度較快，所以采用管式反應器，并采用外移熱的方法， 反應在低壓下進行(0. IMPa. G)；
③從管式反應器al出來的的物料進入中間分離器a2，將生成的NO引出，液相為稀硝酸繼續進入管式反應器b3 ；
④在管式反應器b4中繼續加入粗品四氧化二氮，反應后物料進入中間分離器b5， 生成的NO引出，液相為稀硝酸繼續進入管式反應器c7 ；
⑤在管式反應器c7中繼續加入粗品四氧化二氮，反應后物料進入末級分離器8， 生成的NO引出與中間分離器a和中間分離器b出來的NO氣體匯合后經水冷器13后降至常溫后，并入除酸器14分離除去硝酸；
⑥從除酸器14出來的原料氣體經壓縮機15 —級壓縮至0. 32MPa. G，再經冷凍鹽水冷卻器16和氨冷器17，溫度降至-25°C _30°C后進入反應器18底部；
⑦在反應器18 (為陶瓷規整填料塔)中，純品液體N204 (質量分數不低于99. 7 % ) 從頂部進入，與底部原料氣中的NO發生反應，方程式如下
N204+2N0 = 2N203-Q，
這是一個放熱反應，反應物配比采用NO過量的方案，NO氣體從反應器底部的鼓泡段加入，反應壓力為0. 15 0. 3MPa. G，反應溫度為-15°C _22°C，液體N204從頂部加入， 未被吸收的NO氣體溫度升高至-10 _8°C，混合新鮮原料氣進入除酸器14 ；
⑧從反應器18底部出來的液體N203中含有過量的N0，進入調整罐19中，減壓閃蒸后析出溶解的NO后，得到產品，進入產品儲運工序。
采用氨壓縮機制冷并部分使用冷凍鹽水作為載冷劑儲存N203，儲存條件0. 01 0. 05MPa. G，-21 _15°C，液態儲存和運輸。
以上所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的范圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通工程技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明的權利要求書確定的保護范圍內。
權利要求
1.一種生產液體三氧化二氮的方法，其特征在于包括以下步驟①將質量分數92 96%的粗品四氧化二氮與質量分數10% 18%的稀硝酸混合反應，反應在0. IMPa. G低壓下進行；②反應完畢后的物料經分離，將生成的NO氣體引出，液相為稀硝酸，再繼續加入質量分數92 96%的粗品四氧化二氮混合反應；③重復步驟②；④反應完畢后的物料經分離，將生成的NO氣體引出，與步驟②和③引出的NO氣體匯合；⑤步驟④匯合后的NO氣體降至常溫，分離除去硝酸；得到原料NO氣體，壓縮至 0. 32MPa. G,再冷卻至 _25°C -30°C ；⑥步驟⑤的原料NO氣體與質量分數不低于99.7%的純品液體N2O4在反應器中反應， 其中原料NO氣體過量；反應壓力為0. 15 0. 3MPa.G，反應溫度為-15°C _22°C ；⑦步驟⑥反應完畢得到液體隊03，其中含有過量的N0，減壓閃蒸析出溶解的N0，得到液體N2O3產品。
2.根據權利要求1所述的生產液體三氧化二氮的方法，其特征在于所述步驟①、②、 ③的反應在管式反應器中進行。
3.根據權利要求1所述的生產液體三氧化二氮的方法，其特征在于所述步驟⑥中的反應器為陶瓷規整填料塔。
4.根據權利要求1所述的生產液體三氧化二氮的方法，其特征在于所述步驟⑤中的冷卻步驟先采用冷凍鹽水冷卻，再采用氨冷。
5.用于權利要求1所述的生產液體三氧化二氮的方法的設備，其特征在于包括管式反應器a (1)，其后依次連接中間分離器a (2)、水冷器a (3)、管式反應器M4)、中間分離器 b(5)、水冷器b(6)、管式反應器c(7)、末端分離器⑶和水冷器c(9)；中間分離器乂2)、 中間分離器b 和末端分離器(8)的頂部出口連通后再依次連接水冷器d(13)、除酸器 (14)、壓縮機(15)、冷凍鹽水冷卻器(16)、氨冷器(17)、反應器(18)。
6.根據權利要求5所述的設備，其特征在于所述反應器(18)為陶瓷規整填料塔。
全文摘要
本發明涉及一種生產液體三氧化二氮的方法和設備，原料之一為稀硝酸，此種濃度的稀硝酸為在硝酸裝置中產生的廢酸，利用的成本高，排出又污染環境，本發明可將其變廢為寶，符合節能減排的國家政策；本發明采用液體N2O4作為原料與NO反應生產三氧化二氮，反應為鼓泡式氣液流接觸，相較于用NO與NO2的氣-氣流反應，反應更易操作，反應也更完全。
文檔編號C01B21/34GK102515124SQ20121000291
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月6日 優先權日2012年1月6日
發明者周皓, 陳林 申請人:安徽淮化股份有限公司