[发明专利]一种利用连续流微通道反应器制备笑气的生产工艺

说明书

本发明涉及硝酸铵分解制备笑气的生产工艺技术领域，具体为一种利用连续流微通道反应器制备笑气的生产工艺。该工艺包括步骤1)原料准备，以硝酸铵溶液或固体硝酸铵为原料配制硝酸铵溶液；2)反应制取，将硝酸铵溶液送入微通道反应器反应，硝酸铵分解生成笑气和水；3)气液分离；4)气体冷却。本发明的笑气生产工艺可以与工厂的工业硝酸铵和复合肥联产，硝酸铵溶液采用管道输送，节约了运输成本，而且直接采用92～95％的硝酸铵溶液，可以节约了融化用的蒸汽，降低了成本，也进一步地节约了固体硝酸铵的运输、贮存费用，降低了成本，提高安全性。

技术领域

本发明涉及硝酸铵分解制备笑气的生产工艺技术领域，具体为一种利用连续流微通道反应器制备笑气的生产工艺。

背景技术

一氧化二氮，化学式N₂O。又称笑气，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。

一氧化二氮是约瑟夫·普利斯特里在1772年发现的。他们发现一氧化二氮能使病人丧失痛觉，而且吸入后仍然可以保持意识，不会神志不清。不久后笑气就被当作麻醉剂使用，尤其在牙医师领域。因为通常牙医师无专职的麻醉师，而诊疗过程中常需要病患保持清醒，并能依命令做出口腔反应，故在此气体给牙医师带来极大的方便。

目前，利用硝酸铵热解制备笑气的工艺是目前生产笑气的主要工艺，其主要流程是将硝酸铵(固体或液体硝酸铵)利用泵输送到一个带有盘管或夹套的搅拌反应釜，在反应釜内加热到220℃，硝酸铵分解成为笑气和水。

现有的硝酸铵加热釜为常见的搅拌型反应釜，反应压力为常压，温度220℃，反应过程存在操作条件恶劣，运行不稳定，操作弹性小，容易出现加热死角，导致硝酸铵局部过热，引发硝酸铵的剧烈分解，进而引发爆炸。同时由于加热反应过程，物料对普通的金属材料造成严重腐蚀，造成设备安全隐患，采用稀有金属的造价也特别高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有工业生产笑气中存在的安全系数低，危险性大的问题，提供一种利用连续流微通道反应器制备笑气的生产工艺，该工艺中利用微通道反应器，具有持液量极低，温度控制精确、稳定，没有反应放大效应，试验规模无需单独放大设计、反应彻底的特点，能显著减少硝酸铵的消耗，可增加系统运行的稳定性、可靠性，节能降耗性和环保性。

为了实现以上发明目的，本发明的具体技术方案为：

一种利用连续流微通道反应器制备笑气的生产工艺，包括以下步骤：

(1)原料准备：将硝酸铵溶液或固体硝酸铵和水加入一个带有盘管的搅拌釜内，盘管内通入蒸汽将硝酸铵融化。

作为本申请中一种较好的实施方式，保持搅拌釜内温度在120～130℃之间。

(2)反应制取：将步骤(1)形成的硝酸铵溶液送入一个带有加热和冷却芯片的微通道反应器内，在一定温度下反应，硝酸铵分解生成笑气和水。

作为本申请中一种较好的实施方式，微通道反应器内的反应条件为常压，温度220～225℃；更进一步优选为220℃。

(3)气液分离：将步骤(2)所得气液混合物送入工艺气预冷却器，将气体的温度降到饱和温度，然后在进入分离器，将气液相进行分离。

作为本申请中一种较好的实施方式，工艺气预冷却器中将气液混合物的温度降至100-115℃左右。

(4)气体冷却：从分离器出来的混合气体进入工艺气冷却器，将气体温度降低至40～50℃，冷却后的气体再送去后工段精制。

作为本申请中一种较好的实施方式，步骤(3)分离下来的液相为未反应充分的硝酸铵溶液，将其回流至步骤(1)的搅拌釜，与新鲜的硝酸铵混合制备新的溶液；含有笑气和水蒸气的气体混合物送去后工段精制。