[发明专利]一种硝酸萃取浓缩方法

说明书

技术领域：

本发明属于化学技术领域，涉及一种硝酸萃取浓缩方法，特别是一种以硫酸为脱水剂的硝酸浓缩工艺方法，包括硝酸浓缩和硫酸浓缩两个过程内容。

背景技术：

硝酸是化学工业中的重要产品之一，广泛应用于化肥、有机合成、染料、炸药及冶金行业。在火炸药领域的硝化反应会产生大量稀硝酸，这些稀酸需要进行浓缩处理后再回收循环利用，工业上常以硝酸镁或硫酸做为脱水剂来浓缩稀硝酸。硫酸法硝酸浓缩主要包括硝酸的浓缩和硫酸的浓缩两个过程。硫酸法硝酸浓缩的传统工艺为Pauling法，是使用92％左右的硫酸做脱水剂，将稀硝酸浓缩至98％左右，硝酸浓缩塔全部采用直接蒸汽提供热量，浓缩塔底的稀硫酸采用鼓式浓缩工艺回收利用。传统工艺由于使用较多的直接蒸汽，所需硫酸量较大，增加了硫酸浓缩的负荷；鼓式硫酸浓缩工艺由于腐蚀问题使设备寿命较短，且废气较难治理，对环境的污染严重。在《乌尔曼工业化学大百科全书》(A17卷，P293)介绍了一种Plinke-NACSAL硫酸法浓缩硝酸的工艺流程：硫酸从浓缩塔顶部作为回流加入，硝酸蒸汽经过漂洗塔后出料；硫酸浓缩采用强制循环加热，真空浓缩；前后浓缩产生的废气去尾气吸收，硫酸的真空浓缩大大减小了酸气对环境的污染，该流程的缺点在于：a、硝酸浓缩塔顶部无分离硝酸硫酸段，产品中可能夹带少量硫酸；b、物料自身能量没有加以利用(如循环硫酸)，有浪费；c、在某些特定要求下(如酸中含有机物需要高温使其分解)，强制循环可加热到更高的温度更有利于杂质的分解，但对于普通酸，强制循环流程设备较多，所需热源品位较高，都会使投入加大。

中国专利CN1209282C公开了一种改进的硫酸法硝酸浓缩流程，该流程对热量进行了集成，将原硝酸浓缩塔改为两塔，部分待浓缩硝酸与硫酸混合后进料，上塔产生硝酸蒸汽，下塔分离硝酸硫酸，塔釜卧式锅炉需通入直接蒸汽脱除残留硝酸，硫酸的浓缩部分采用卧式多室锅炉真空浓缩；该流程一定程度上降低了冷热量消耗；所用设备较多，过多的集成易使操作不稳；硝酸浓缩塔仍需通入直接蒸汽，增加消耗；硫酸浓缩酸气未洗涤，会导致酸含量较高等缺点。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计改进一种新型的硝酸萃取浓缩新工艺方法，通过硝酸浓缩和硫酸浓缩两个工艺过程实现硝酸的回收再循环利用。

为了实现上述目的，本发明对现有技术流程进行改进，将待浓缩稀硝酸与循环硫酸进行热量集成；硝酸浓缩塔底不通入直接蒸汽；硫酸浓缩采用自流方式进料；用稀酸对酸气进行洗涤，降低消耗，减少设备数量，降低尾气中酸含量，其具体技术工艺和流程包括下列步骤：

(1)先将待浓缩稀硝酸经循环硫酸预热后进入硝酸浓缩塔，循环硫酸进一步冷却后进入浓缩塔，待浓缩硝酸在硫酸作用下被浓缩，形成浓缩硝酸；

(2)浓缩硝酸从塔顶冷凝器采出，10-50％的部分回流，余下部分进入硝酸漂白塔塔顶，经空气漂白吹脱氮氧化物后即得重量百分比浓度为75-99％的浓硝酸产品；

(3)将被稀释的稀硫酸从硝酸浓缩塔再沸器排出后进行真空浓缩，对硝酸浓缩塔再沸器采用间接蒸汽加热；

(4)将步骤(3)的稀硫酸经过一级闪蒸后，50-90％的量自流进入硫酸蒸发器进行浓缩，余量作为回流进入酸气洗涤塔；

(5)使硫酸浓缩产生的酸气进入酸气洗涤塔，步骤(4)中闪蒸后的稀硫酸从酸气洗涤塔顶部进入，捕集酸气中的酸，然后进入硫酸浓缩蒸发器；经过洗涤的酸气从酸气洗涤塔塔顶排出，冷凝后进行酸性废水处理，不凝气接入真空系统；

(6)将步骤(4)和(5)的稀硫酸进入硫酸浓缩蒸发器，在真空条件下进行浓缩，经过浓缩的硫酸送回硝酸浓缩步骤中循环利用；

(7)将上述步骤(1)、(2)、(4)和(5)中的不凝气进行氮氧化物吸收处理。

本发明涉及的浓度均为重量百分比浓度，其中步骤(1)中待浓缩稀硝酸的浓度为40％～60％，所用循环硫酸浓度为85％～89％，所用循环硫酸与待浓缩稀硝酸进料的重量配比为1.7～3.2(以88％硫酸计)；步骤(1)中硝酸浓缩塔在常压下操作，回流比为0.3～0.5；硝酸浓缩塔再沸器温度为170～180℃，硫酸出料浓度为70％～75％，；步骤(4)中的闪蒸压力为70～90mbar，闪蒸后硫酸浓度为73％～78％；步骤(4)和(5)中的闪蒸后的硫酸自流出料作为洗涤塔回流，洗涤酸气后进入硫酸蒸发器；步骤(6)中对硫酸的浓缩为一级真空浓缩，温度为155～175℃，压力为70～90mbar。