一种生产硝酸铵溶液的加压管式反应器的制作方法

本实用新型涉及一种加压管式反应器，具体涉及一种生产硝酸铵溶液的新型加压管式反应器，属于化工设备领域。

背景技术：

上世纪六七十年代生产硝酸铵溶液是利用42~52%稀硝酸（稀硝酸的浓度为质量浓度，下同）和气氨采用常压中和反应釜，随着60%稀硝酸技术的开发成功和广泛推广，常压中和反应釜不适合60%稀硝酸为原料的硝酸铵的生产。为了能够充分利用60%稀硝酸生产硝酸铵，国内、外一些公司开发出了加压管式反应器技术生产硝酸铵溶液，由于其中和工艺采用的加压管式反应器设备体积小、生产能力高、消耗定额低等优点，从上世纪90年代开始被世界各国工厂广泛采用。目前的加压管式反应器虽然适应了利用60%稀硝酸生产硝酸铵溶液并有不少优点，但仍存在一定缺陷：由于硝酸和气氨反应而产生的高温（温度在150~200℃之间）使得未中和的硝酸液滴腐蚀性变得特别强，从而使反应器中的硝酸管的出口和反应室壁造成迅速腐蚀破坏，因其整体结构的特点不能部分修复更换，在使用6~12个月的短时间内就必须将其整体更换。现有的管式反应器在稀硝酸浓度超过62%后反应放出的热量急剧增加，管式反应器的操作温度将会超过临界分解温度（220℃左右硝酸铵分解速度明显加快，装置将处于危险状态），不适用于浓度超过62%的稀硝酸生产硝酸铵装置。

技术实现要素：

为了克服上述不足，本实用新型提供一种生产硝酸铵溶液的加压管式反应器，解决了现有管式反应器腐蚀快、使用周期短、使用稀硝酸浓度范围窄的问题，能够经济高效地生产硝酸铵溶液，尤其适用于压力大于0.6MPa、浓度为58～68%的稀硝酸生产硝酸铵溶液。

本实用新型采用如下技术方案：

一种生产硝酸铵溶液的加压管式反应器，其特征在于：所述管式反应器外观为圆柱形，管式反应器包括依次连接的进料室、变径反应室、补充反应室、收缩管和扩散管，所述进料室连接气氨输送管和稀硝酸输送管，所述稀硝酸输送管从管式反应器的头部插入，且与管式反应器位于同一轴线上，稀硝酸输送管的末端设有雾化喷嘴，气氨输送管与稀硝酸输送管垂直设置；变径反应室的内径沿物料进入方向为先缩小再增大；补充反应室内部设有耐腐蚀衬套，所述耐腐蚀衬套上均匀设有孔；补充反应室内壁与耐腐蚀衬套外壁之间形成环形腔室，环形腔室的尾部与收缩管相通，环形腔室上方设有稀硝铵液进料管。

上述装置中，所述进料室、变径反应室、补充反应室的端部为法兰盘结构，进料室与变径反应室之间、变径反应室与补充反应室之间分别通过螺栓连接。

上述装置中，所述雾化喷嘴为锥形，雾化喷嘴朝向变径反应室方向，所述雾化喷嘴内部设有螺纹，与稀硝酸输送管端部的外螺纹连接。

上述装置中，所述耐腐蚀衬套主体为圆形套筒，耐腐蚀衬套的一端为法兰盘结构，法兰盘通过渐缩的通孔与衬套主体连接，另一端通往收缩管，其端部的套筒壁为楔形；在圆形套筒壁上均匀设有孔。反应过程中通过外部施压使孔外压强大于孔内压强，以便稀硝铵液从环形腔室进入耐腐蚀衬套内部进行反应。

上述装置中，所述补充反应室内壁与耐腐蚀衬套之间设有至少三个定位模块，耐腐蚀衬套端部的楔形与补充反应室内壁之间形成环形孔，环形腔室与收缩管通过环形孔相通。

本实用新型提供的新型加压管式反应器，制造材料采用耐高温、耐腐蚀的材质。

本实用新型的有益效果是：（1）本实用新型设计的变径反应室增加了反应面积，提高反应率；（2）通过设置雾化喷嘴，优化硝酸雾化效果，提高反应物料的混合度，使反应更充分；（3）通过设置循环液输入管可将稀硝酸的使用浓度提高至68%同时将反应物的温度控制在195℃以下；（4）通过在耐腐蚀衬套设置一定数量的小孔，优化硝铵液的雾化效果，更好的中和补充反应；（5）通过优化设计，雾化喷嘴、变径反应管和耐腐蚀衬套便于拆卸，延长了管式反应器整体的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1：变径反应室；2：气氨输送管；3：稀硝酸输送管；4：耐腐蚀衬套；5：雾化喷嘴；6：稀硝铵液进料管；7：补充反应室；8：收缩管；9：扩散管。

具体实施方式

下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。

如图1所示，一种生产硝酸铵溶液的加压管式反应器，管式反应器外观为圆柱形，管式反应器包括依次连接的进料室、变径反应室1、补充反应室7、收缩管8和扩散管9，所述进料室连接气氨输送管2和稀硝酸输送管3，所述稀硝酸输送管3从管式反应器进料室的头部插入，且与管式反应器位于同一轴线上，稀硝酸输送管3的末端设有雾化喷嘴5，气氨输送管2与稀硝酸输送管3垂直设置；变径反应室1的内径沿物料进入方向为先缩小再增大；补充反应室7内部设有耐腐蚀衬套4，所述耐腐蚀衬套4上均匀设有孔；补充反应室7内壁与耐腐蚀衬套4外壁之间形成环形腔室，环形腔室的尾部与收缩管8相通，环形腔室上方设有稀硝铵液进料管6。

上述装置中，所述进料室、变径反应室1、补充反应室7的端部为法兰盘结构，进料室与变径反应室之间、变径反应室与补充反应室之间分别通过螺栓连接。

上述装置中，所述雾化喷嘴5为锥形，雾化喷嘴朝向变径反应室方向，所述雾化喷嘴内部设有螺纹，与稀硝酸输送管端部的外螺纹连接。雾化喷嘴5便于拆卸，更换方便，节约耗材。

上述装置中，耐腐蚀衬套4主体为圆形套筒，一端为法兰盘结构，法兰盘通过渐缩的通孔与衬套主体连接，耐腐蚀衬套的另一端通往收缩管，其端部的套筒壁为楔形；在圆形套筒壁上均匀设有孔。在反应过程中，通过外部施压使孔外压强大于孔内压强，以便稀硝铵液从环形腔室进入耐腐蚀衬套内部。

上述装置中，所述补充反应室7内壁与耐腐蚀衬套4之间设有至少三个定位模块，耐腐蚀衬套4端部的楔形与补充反应室7内壁之间形成环形孔，环形腔室与收缩管通过环形孔相通。

本实用新型提供的新型加压管式反应器，制造材料采用耐高温、耐腐蚀的材质。

本实用新型加压生产硝酸铵溶液的新型管式反应器工艺说明：参见附图1，由稀硝酸输送管3进来的稀硝酸溶液经雾化喷嘴5加强雾化后与气氨输送管2进来的气氨在变径反应室1中进行反应，稀硝铵液进料管6进来的稀硝铵溶液经过耐腐蚀衬套4上的小孔雾化后在补充反应室7中充分补充反应（在衬套内反应），产生的溶液经过收缩管8和扩散管9流出，最终得到浓度至少为85%的硝酸铵溶液。