硝酸盐生产用化工设备的制作方法

文档序号:12607013阅读:484来源:国知局

本发明涉及一种反应釜,具体涉及硝酸盐生产用化工设备。



背景技术:

硝酸钾是钾的硝酸盐,实验式KNO3(硝酸钾是离子化合物,并没有分子,所以没有分子量,只有式量)。外观为透明无色或白色粉末,无味,比重(水=1)为2.11。在水中的溶解度为13g/100mL(因温度而异,温度越高溶解度越高,在化学物质之中,硝酸钾溶解度变化是相当明显的)。世界硝酸钾70%用于农业。

硝酸钾的制备方式多,目前化工厂制备大量的硝酸盐一般会使用复分解法制备硝酸盐,复分解法制备硝酸盐是将硝酸钠与氯化钾经复分解反应得硝酸钾和氯化钠。利用它们在不同温度下的溶解度不同可将其分离;例如:先把硝酸钠溶于热水中,在搅拌下按硝酸钠:氯化钾一定的配料比逐渐加入氯化钾,经蒸发浓缩,当温度为119℃时,氯化钠结晶析出,将溶液和晶体进行热过滤,得到大量氯化钠晶体,再将分离氯化钠后的母液缓慢冷却,硝酸钾即结晶析出。经抽滤、洗涤和干燥即得粗产品(纯度≥85%),再经重结晶可得纯品和高纯品。但是,由于化工厂生产的硝酸钾量多,因此,硝酸钠与氯化钾的加量也多,因此,硝酸钠需要较长的溶解时间,并且反应釜中的硝酸钠与氯化钾中实际反应温度(主要是氯化钠析出的温度)上升慢,氯化钠尽可能完全析出需要就很长的时间,并且硝酸钠可能存在溶解不完全的情况,硝酸钠就不能完全电离,使得硝酸钠与氯化钾不能充分混合,硝酸钠与氯化钾不能完全电离,最后得到的产物纯度低,使得硝酸钾成品的制备效率低。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题是大批量制备硝酸钾的制备效率低,目的在于提供硝酸盐生产用化工设备,解决化工厂大批量制备硝酸钾,硝酸钾制备时间长、成品纯度低造成的硝酸钾制备效率低的问题。

本发明通过下述技术方案实现:

硝酸盐生产用化工设备,包括釜体,釜体内侧壁上安装有加热器,釜体的一侧方连接有预加热装置,所述预加热装置包括加热炉、容器、与容器连通的出液管,加热炉位于釜体外侧,容器放置于加热炉上方,出液管一端与容器连通,出液管另一端穿过釜体壁进入到釜体内部,釜体的上方连通有高速转动的料斗,料斗的下端连通有进料管,进料管的下端位于釜体内底部,位于釜体内部的进料管、出液管相互连通,进料管下方的外管壁上安装有多个桨叶。所述出液管上设置有控制出液管内部液体流量的控制阀。

硝酸钠(NaNO3)、氯化钾(KCl)复分解反应原理如下:设NaNO3、KCl的物质的量之比为1:1.将它们溶于适量水中,因是强电解质,溶液中有四种离子:Na+、K+、Cl-、NO3-,可能组成四种盐:NaNO3、KCl、KNO3和NaCl;加热蒸发,随温度升高,水量减小,氯化钠溶解度增大不多,而其它几种盐溶解度增大很多,氯化钠最先达到饱和而析出;趁热过滤,将滤液冷却,有KNO3结晶,其中混有少量NaCl,通过重结晶可以得到纯净KNO3,因此,需要提高硝酸钾制备效率,一方面需要使得硝酸钠、氯化钾完全溶解才能在溶液中尽可能的电离,使得溶液中各离子量保持最优的比例;另一方面会快速加热混合后的反应溶液,使得氯化钠尽可能快速完全的析出,溶液量越多,加热越慢;本发明中釜体是进行反应的容器,釜体中的加热器是提供硝酸钠与氯化钾进行复分解反应的热量,预加热装置用于加热溶解硝酸钠,使得硝酸钠完全溶解,预加热装置中容器用于溶解硝酸钠,加热炉用于加热硝酸钠,使得硝酸钠完全溶解,出液管用于将硝酸钠热溶液通入进釜体内部,预加热装置提高了硝酸钠溶液的初始温度,缩短了釜体内部氯化钠晶体完全析出的时间;料斗内部装有氯化钾,氯化钾通过进料管进入釜体时,氯化钾在釜体中的进料管中会与出液管中的硝酸钠热溶液进行混合,氯化钾及硝酸钠溶液会一起从进料管的出料端进入到釜体内部,在加入氯化钾的过程中,料斗会高速转动,桨叶在料斗高速转动的过程中起到了搅拌作用,使得氯化钾与硝酸钠溶解、电离完全,均匀混合,在加热蒸发中,能够快速并尽可能完全析出氯化钠晶体。

所述釜体的底部由第一连接板、第二连接板组成,第一连接板与第二连接板活动连接,第一连接板与第二连接板连接后形成密封的釜体底面,第一连接板、第二连接板与同侧的釜体侧壁通过铰链连接。第一连接板与第二连接板相当于釜体底部的门,第一连接板、第二连接板与釜体侧壁的连接方式与目前传统双开门的原理相同,在釜体内部的反应结束后,快速将第一连接板与第二连接板向下拉开,反应后的硝酸钾母液及硝酸钾母液中的部分氯化钠晶体会从釜体底部快速流出,进行下一步的过滤,本发明节约了釜体的出液时间,也不需要大量的人力,省时省力;在釜体中反应进行食物,第一连接板与第二连接板是连在一起的,形成密封的釜体底部。

所述釜体底部下方设置有母液容器,所述母液容器的顶部安装有上盖,上盖上开设有与母液容器内部连通的凹槽,凹槽中安装有滤网,滤网竖直中心轴的延长线与第一连接板、第二连接板的连接线重合。母液容器用于装复分解反应后的硝酸钾母液,釜体内部反应结束后,打开第一连接板与第二连接板,混有氯化钠晶体的硝酸钾母液会快速流进母液容器内,进行下一步的冷却结晶;混有氯化钠晶体的硝酸钾母液通过滤网后,滤网会将氯化钠晶体与硝酸钾母液分离,进行硝酸钾的初步提纯。

所述第一连接板的下方连接有第一伸缩柱,第二连接板的下方连接有第二伸缩柱,第一伸缩柱、第二伸缩柱分别连接在凹槽两侧的上盖上。第一伸缩柱、第二伸缩柱分别控制与之相连的第一连接板、第二连接板的的开合,第一伸缩柱、第二伸缩柱向上伸,第一连接板、第二连接板在伸缩柱的作用下闭合在一起;第一伸缩柱、第二伸缩柱向下缩,第一连接板、第二连接板在伸缩柱的作用下向下打开,釜体底部出现通孔。

本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:

1、本发明硝酸盐生产用化工设备生产效率高,本发明一方面加快了釜体内部参与复分解反应的溶液升温速度,缩短了氯化钠晶体析出时间;另一方面是硝酸钠与氯化钾完全溶解、电离,使得反应后的硝酸钾母液内部尽可能不含有钠离子与氯离子,使得硝酸钾母液纯度高;从上述两个方面,提高了硝酸钾生产效率;

2、本发明硝酸盐生产用化工设备省时省力,本发明加料、出液便捷,加入氯化钾时,只需要将一定量的氯化钾装进料斗即可;

3、本发明硝酸盐生产用化工设备结构简单,本发明安装便捷,维修成本低,便于操作。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:

图1为本发明结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称:

1-釜体,2-加热器,3-加热炉,4-容器,5-出液管,6-料斗,7-进料管,8-桨叶,9-第一连接板,10-第二连接板,11-母液容器,12-上盖,13-第一伸缩柱,14-第二伸缩柱,15-控制阀。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1所示,本发明硝酸盐生产用化工设备,包括釜体1,釜体1内侧壁上安装有加热器2,釜体1的一侧方连接有预加热装置,所述预加热装置包括加热炉3、容器4、与容器4连通的出液管5,加热炉3位于釜体1外侧,容器4放置于加热炉3上方,出液管5一端与容器4连通,出液管5另一端穿过釜体1壁进入到釜体1内部,釜体1的上方连通有高速转动的料斗6,料斗6的下端连通有进料管7,进料管7的下端位于釜体1内底部,位于釜体1内部的进料管7、出液管5相互连通,进料管7下方的外管壁上安装有多个桨叶8。所述出液管5上设置有控制出液管5内部液体流量的控制阀15。

本发明中釜体是进行反应的容器,釜体中的加热器是提供硝酸钠与氯化钾进行复分解反应的热量,预加热装置用于加热溶解硝酸钠,使得硝酸钠完全溶解,预加热装置中容器用于溶解硝酸钠,加热炉用于加热硝酸钠,使得硝酸钠完全溶解,出液管用于将硝酸钠热溶液通入进釜体内部,预加热装置提高了硝酸钠溶液的初始温度,缩短了釜体内部氯化钠晶体完全析出的时间;料斗内部装有氯化钾,氯化钾通过进料管进入釜体时,氯化钾在釜体中的进料管中会与出液管中的硝酸钠热溶液进行混合,氯化钾及硝酸钠溶液会一起从进料管的出料端进入到釜体内部,在加入氯化钾的过程中,料斗会高速转动,桨叶在料斗高速转动的过程中起到了搅拌作用,使得氯化钾与硝酸钠溶解、电离完全,均匀混合,在加热蒸发中,能够快速并尽可能完全析出氯化钠晶体。

实施例2

基于实施例1,所述釜体1的底部由第一连接板9、第二连接板10组成,第一连接板9与第二连接板10活动连接,第一连接板9与第二连接板10连接后形成密封的釜体1底面,第一连接板9、第二连接板10与同侧的釜体1侧壁通过铰链连接。所述釜体1底部下方设置有母液容器11,所述母液容器11的顶部安装有上盖12,上盖12上开设有与母液容器11内部连通的凹槽,凹槽中安装有滤网,滤网竖直中心轴的延长线与第一连接板9、第二连接板10的连接线重合。所述第一连接板9的下方连接有第一伸缩柱13,第二连接板10的下方连接有第二伸缩柱14,第一伸缩柱13、第二伸缩柱14分别连接在凹槽两侧的上盖12上。

第一连接板与第二连接板相当于釜体底部的门,第一连接板、第二连接板与釜体侧壁的连接方式与目前传统双开门的原理相同,在釜体内部的反应结束后,快速将第一连接板与第二连接板向下拉开,反应后的硝酸钾母液及硝酸钾母液中的部分氯化钠晶体会从釜体底部快速流出,进行下一步的过滤,本发明节约了釜体的出液时间,也不需要大量的人力,省时省力;在釜体中反应进行食物,第一连接板与第二连接板是连在一起的,形成密封的釜体底部。母液容器用于装复分解反应后的硝酸钾母液,釜体内部反应结束后,打开第一连接板与第二连接板,混有氯化钠晶体的硝酸钾母液会快速流进母液容器内,进行下一步的冷却结晶;混有氯化钠晶体的硝酸钾母液通过滤网后,滤网会将氯化钠晶体与硝酸钾母液分离,进行硝酸钾的初步提纯。第一伸缩柱、第二伸缩柱分别控制与之相连的第一连接板、第二连接板的的开合,第一伸缩柱、第二伸缩柱向上伸,第一连接板、第二连接板在伸缩柱的作用下闭合在一起;第一伸缩柱、第二伸缩柱向下缩,第一连接板、第二连接板在伸缩柱的作用下向下打开,釜体底部出现通孔供釜体内部溶液流出。

以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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