[发明专利]一种制备一氧化二氮的装置和方法

说明书

本发明提供一种制备一氧化二氮的装置和方法，所述装置包括：顺次连接的反应单元、冷却净化单元和压缩液化单元，所述反应单元包括反应器、与所述反应器连接的安全水封罐和控制所述反应器内温度的温度自控系统。本发明提供一种制备一氧化二氮的装置和方法，装置的反应系统中设置了安全水封罐以及温度自控系统，有效地保证了生产的安全可靠性，本发明的方法自控程度高，保证产品纯度的同时工艺流程简单。

技术领域

本发明涉及化工原料的制备领域，尤其涉及一种制备一氧化二氮的装置和方法。

背景技术

一氧化二氮，化学式为N₂O，又称氧化亚氮、笑气，无色有甜味气体，是一种氧化剂，在一定条件下能支持燃烧(同氧气，因为笑气在高温下能分解成氮气和氧气)，但在室温下稳定，有轻微麻醉作用，并能致人发笑。一氧化二氮是化学和电子工业中的重要原料，用途广泛，可作为助燃剂、火箭氧化剂、医学麻醉剂和食品加工助剂等。

制备N₂O的主要方法有硝酸铵热分解法和氨的接触氧化法，或者回收生产乙二酸过程中产生的尾气。尾气回收法在满足环保要求的同时，还可以利用副产品实现收益。据报道，山东金博环保科技有限公司以及金宏气体同河南平顶山神马集团公司合作正在筹划建设产能可观的尾气回收纯化N₂O的工程项目。

但目前国内生产N₂O基本都是采用硝酸铵干法分解的生产工艺，化学反应式为NH₄NO₃→N₂O+2H₂O，该工艺也是目前国际通用化流程，但是设备成本较高。而且该反应为放热反应，硝铵属于危险品，所以生产过程中需要保证安全可靠性。

发明内容

本发明提供一种制备一氧化二氮的装置和方法，在反应系统中设置安全水封罐以及温度自控系统，有效地保证了生产的安全可靠性，而且本发明的方法保证产品纯度的同时工艺流程简单。

本发明提供一种制备一氧化二氮的装置，包括：顺次连接的反应单元、冷却净化单元和压缩液化单元，所述反应单元包括反应器、与所述反应器连接的安全水封罐和控制所述反应器内温度的温度自控系统。

优选地，所述温度自控系统包括电加热器、温度仪表和冷却水管，所述电加热器和所述冷却水管设置在所述反应器内，所述温度仪表设在所述反应器的壳体上，实时监控所述反应器内的温度，并通过调节所述电加热器的功率和启闭所述冷却水管的进水阀门来调节所述反应器内的温度。

优选地，所述冷却净化单元包括依次串联的冷凝器、化学洗涤塔、水洗涤塔和缓冲气柜，所述冷凝器的入口与所述反应器的出口相连。

所述化学洗涤塔可以是单台，或者多台串联。所述水洗涤塔可以是单台，或者多台串联。

优选地，所述化学洗涤塔的塔底出料口与塔上部洗涤液进料口之间设有第一循环泵。

所述水洗涤塔的塔底出料口与塔上部洗涤液进料口之间设有第二循环泵。

优选地，所述压缩液化单元包括依次串联的压缩机、干燥器组、冷却器和产品储罐，所述压缩机的入口与所述缓冲气柜的出口相连。

所述压缩机为多级带级间冷却压缩机。

所述干燥器组为多组并联，交替使用。

优选地，所述缓冲气柜设有压力仪表，所述压力仪表实时监控缓冲气柜中的压力，并自动控制调节压缩机的抽气量，以保证缓冲气柜中的压力平衡。

本发明还提供一种利用上述装置制备一氧化二氮的方法，包括：以硝酸铵为原料注入所述反应器中，利用所述温度自控系统控制反应温度为240～260℃，反应产生的气体依次通过所述冷却净化单元和所述压缩液化单元。