EA008181B1 - Способ получения солей гидроксиламмония - Google Patents

Способ получения солей гидроксиламмония Download PDF

Info

Publication number
EA008181B1
EA008181B1 EA200501445A EA200501445A EA008181B1 EA 008181 B1 EA008181 B1 EA 008181B1 EA 200501445 A EA200501445 A EA 200501445A EA 200501445 A EA200501445 A EA 200501445A EA 008181 B1 EA008181 B1 EA 008181B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
reactor
hydroxylammonium salts
mixer
blade
salts according
Prior art date
Application number
EA200501445A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200501445A1 (ru
Inventor
Вольфганг Лебель
Томас Штреккер
Йоахим Зайдлер
Original Assignee
Домо Капролойна Гмбх
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Домо Капролойна Гмбх filed Critical Домо Капролойна Гмбх
Publication of EA200501445A1 publication Critical patent/EA200501445A1/ru
Publication of EA008181B1 publication Critical patent/EA008181B1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/082—Compounds containing nitrogen and non-metals and optionally metals
    • C01B21/14—Hydroxylamine; Salts thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/20—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles with liquid as a fluidising medium
    • B01J8/22—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles with liquid as a fluidising medium gas being introduced into the liquid
    • B01J8/222—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles with liquid as a fluidising medium gas being introduced into the liquid in the presence of a rotating device only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/233—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using driven stirrers with completely immersed stirring elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/233—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using driven stirrers with completely immersed stirring elements
    • B01F23/2336—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using driven stirrers with completely immersed stirring elements characterised by the location of the place of introduction of the gas relative to the stirrer
    • B01F23/23362—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using driven stirrers with completely immersed stirring elements characterised by the location of the place of introduction of the gas relative to the stirrer the gas being introduced under the stirrer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/90—Heating or cooling systems
    • B01F35/93—Heating or cooling systems arranged inside the receptacle
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/082—Compounds containing nitrogen and non-metals and optionally metals
    • C01B21/14—Hydroxylamine; Salts thereof
    • C01B21/1409—Preparation
    • C01B21/1418—Preparation by catalytic reduction of nitrogen oxides or nitrates with hydrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2215/00—Auxiliary or complementary information in relation with mixing
    • B01F2215/04—Technical information in relation with mixing
    • B01F2215/0413—Numerical information
    • B01F2215/0418—Geometrical information
    • B01F2215/0422—Numerical values of angles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2215/00—Auxiliary or complementary information in relation with mixing
    • B01F2215/04—Technical information in relation with mixing
    • B01F2215/0413—Numerical information
    • B01F2215/0418—Geometrical information
    • B01F2215/0431—Numerical size values, e.g. diameter of a hole or conduit, area, volume, length, width, or ratios thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/05—Stirrers
    • B01F27/11—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers
    • B01F27/112—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers with arms, paddles, vanes or blades
    • B01F27/1123—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers with arms, paddles, vanes or blades sickle-shaped, i.e. curved in at least one direction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/05—Stirrers
    • B01F27/11—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers
    • B01F27/118—Stirrers in the form of brushes, sieves, grids, chains or springs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/05—Stirrers
    • B01F27/11—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers
    • B01F27/19—Stirrers with two or more mixing elements mounted in sequence on the same axis
    • B01F27/192—Stirrers with two or more mixing elements mounted in sequence on the same axis with dissimilar elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/18—Carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00115—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements inside the bed of solid particles
    • B01J2208/00141—Coils
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
    • B01J2208/00823—Mixing elements
    • B01J2208/00831—Stationary elements
    • B01J2208/0084—Stationary elements inside the bed, e.g. baffles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
    • B01J2208/00823—Mixing elements
    • B01J2208/00858—Moving elements
    • B01J2208/00867—Moving elements inside the bed, e.g. rotary mixer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00245—Avoiding undesirable reactions or side-effects
    • B01J2219/0025—Foam formation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/42—Platinum

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу получения солей гидроксиламмония путем каталитического восстановления моноксида азота водородом в разбавленном водном растворе неорганической кислоты в присутствии суспендированного катализатора на основе платины на подложке за несколько последовательных реакционных стадий. Согласно изобретению способ осуществляется в реакторе смешения, в нижней части которого установлена система ввода и распределения газа, непосредственно над ней находится дисковая мешалка, у которой вокруг втулки с опорной поверхностью или опорными кронштейнами располагаются скошенные, вогнутые и установленные наклонно лопасти мешалки, которые своими углами или вогнутыми сторонами вращаются в направлении движения, а в верхней части реактора смешения на валу мешалки установлена двухлопастная плосколопастная мешалка с отдельными лопастями в виде пластин, установленными со смещением от центра, которые при своем вращении постоянно увлажняют крышку реактора. Способ согласно изобретению имеет преимущество, заключающееся в том, что благодаря действию специального устройства смешения реакция восстановления протекает неожиданно с необычно высокой скоростью и тем самым высокая производительность достигается без увеличения объема реактора.

Description

Изобретение относится к способу получения солей гидроксиламмония путем каталитического восстановления моноксида азота водородом в разбавленном водном растворе неорганической кислоты в присутствии суспендированного платинового катализатора на подложке за несколько последовательных реакционных стадий.
Непрерывное получение солей гидроксиламмония путем каталитического восстановления моноксида азота водородом в разбавленном водном растворе неорганической кислоты в присутствии суспендированного катализатора на основе благородных металлов является известным промышленным способом, уже описанным в патенте ИЕ 1177118; согласно этому способу обычно водный раствор неорганической кислоты, который содержит катализатор в виде взвеси, проводится через несколько последовательных реакционных стадий (каскадов), на каждой реакционной стадии вводится смесь моноксида азота и водорода, а на последней реакционной стадии отбирается раствор соли гидроксиламмония, содержащий катализатор.
Хотя этот способ в принципе оправдал себя, существует потребность еще более повысить производительность существующих установок и свести к минимуму недостаток образования нежелательных побочных продуктов, как оксид диазота, азот и соли аммония, которые приводят к снижению выхода соли гидроксиламмония. В случае повышенных концентраций оксида диазота это приводит также к образованию взрывчатых смесей. В этой связи образование пены на поверхности реакционной смеси также сказывается отрицательно.
В этой связи уже было проведено много исследований по усовершенствованию процесса. Так, из патентного описания ИЕ 2736906 В1 известен способ получения солей гидроксиламмония, при котором удается путем увеличения количества платинового катализатора на графитовой подложке повысить скорость реакции восстановления таким образом, чтобы достичь существенно более высокого выхода с единицы объема в единицу времени (т.е. большей производительности), в расчете на моноксид азота.
Однако недостаток этого способа состоит в том, что с повышением нужно принимать в расчет потерю платины. Кроме того, повышение количества катализатора ограничено требованиями по текучести и фильтруемости суспензии.
В соответствии с патентным описанием ИЕ 3713733 известен способ получения солей гидроксиламмония, при котором образование побочных продуктов значительно снижено за счет того, что применяют платиновый катализатор на подложке, частично отравленный серой и дополнительно селеном, причем осаждение металлической платины из водного раствора платины на подложку происходит с помощью восстановителя в присутствии органических хелатирующих агентов.
Недостатком при этом является недопустимо высокое усложнение получения катализатора.
Из патентного описания ИЕ 3130305 А1 известен способ получения солей гидроксиламмония, в котором предотвращают или, по крайней мере, существенно снижают образование пены на поверхности реакционной смеси путем соответствующего ограничения доли мелкой дисперсной фракции в платиновом катализаторе на подложке, или путем опрыскивания поверхности реакционной смеси реакционной смесью и/или вновь подаваемой неорганической кислотой, или путем добавления пеногасителя.
Недостаток этого способа состоит в том, что в ходе эксплуатации катализатора относительно быстро образуется слишком высокая по сравнению с предельно допустимой доля мелкодисперсной фракции или требуются большие технические затраты на опрыскивание поверхности реакционной смеси. Кроме того, во многих случаях, например при производстве капролактама, добавление подавляющих пену примесей исключается из-за их влияния на стабильность процесса и качество продукта при дальнейшей обработке солей гидроксиламмония.
Важное значение при исследовании возможности повышения производительности путем как можно большей скорости реакции и повышения селективности превращения до образования солей гидроксиламмония, т. е. значительного снижения образования побочных продуктов, получил режим подачи неорганической кислоты, для чего было разработано несколько вариантов.
Так, в патенте ИЕ 3107702 описан способ получения солей гидроксиламмония, в котором на последней реакционной стадии устанавливают определенное значение рН, и это измеренное значение регулирует подачу свежего водного раствора неорганической кислоты на первую стадию реакции. Таким образом предотвращают образование взрывчатой смеси отходящих газов, а на последней стадии реакции - увеличенное образование побочных продуктов.
В следующем, описанном в патентном описании ИЕ 4 132 800, способе получения сернокислого гидроксиламмония подача серной кислоты является дробной и именно предпочтительно таким образом, что на первую стадию реакции подают разбавленную серную кислоту, а на одну или несколько следующих стадий подают концентрированную серную кислоту, причем содержание свободной серной кислоты на последней реакционной стадии может быть существенно снижено.
В том же направлении из патентного описания ИЕ 10062325 известен способ получения солей гидроксиламмония, согласно которому поток разбавленного водного раствора неорганической кислоты перед подачей на несколько последующих реакционных стадий разделяют по меньшей мере на два парциальных потока и при этом подачу регулируют значением рН предпочтительно на последней реакционной стадии, на которую подают второй парциальный поток кислоты.
- 1 008181
Все три указанных запатентованных способа, относящихся к подаче кислоты, являются, несмотря на имеющиеся достоинства, неудовлетворительными, так как они связаны с усложнением промышленного оборудования и в случае использования измеренных значений рН в качестве регулирующего фактора также отрицательно влияют на стабильность процесса.
Поэтому была поставлена техническая задача разработать способ получения солей гидроксиламмония, при котором технически простым способом достигается как можно более высокая скорость реакции и устраняются указанные недостатки, в частности, в отношении безопасности.
Поставленная задача решается способом получения солей гидроксиламмония путем взаимодействия водорода с оксидом азота (N0) при мольном избытке водорода в водном растворе сильных неорганических кислот в присутствии суспендированного катализатора на основе благородных металлов на подложке на основе углерода при избыточном давлении вплоть до 10 бар и температурах до 80°С, в реакторе смешения с валом мешалки и лопастями мешалки, укрепленными на нем через втулку и опорную поверхность или опорные кронштейны, причем образующаяся соль гидроксиламмония непрерывно удаляется из реактора, при этом согласно изобретению в нижней части реактора смешения размещена система ввода и распределения газа, непосредственно над ней находится дисковая мешалка, у которой вокруг втулки с опорной поверхностью или опорными кронштейнами находятся скошенные, вогнутые и установленные наклонно лопасти мешалки, которые своими углами или вогнутыми сторонами вращаются в направлении движения (т.е. движутся своими вогнутыми сторонами против жидкости), и в верхней части реактора смешения на валу мешалки установлена двухлопастная плосколопастная мешалка с установленными со смещением от центра индивидуальными лопастями в виде пластин под углом от 0 до 30° к оси лопасти, которые при своем вращении постоянно увлажняют крышку реактора.
Для реакции в качестве сильной неорганической кислоты применяется, в частности, серная кислота, и тем самым получают сернокислый гидроксиламмоний. Как правило, по причинам реакционной способности и коррозии предпочтительно применяется 4-5-нормальный водный раствор серной кислоты, концентрация которой по ходу реакционных стадий снижается.
Реакцию проводят целенаправленно при охлаждении реакционной среды при температурах в диапазоне от 30 до 80°С, особенно предпочтительно от 40 до 60°С.
Как правило, водород и моноксид азота на отдельных реакционных стадиях применяют в мольном отношении 1,9-2,0 к 1,0.
Реакцию проводят при повышенном давлении в диапазоне от 1,0 до 10 бар, причем хорошие результаты достигаются уже в интервале от 3,0 до 5,0 бар.
В качестве катализатора для восстановления моноксида азота применяют платину, которая предпочтительно в количестве от 0,1 до 0,5 мас.% нанесена на графит, имеющий средний диаметр от 30 до 80 мкм. Этот нанесенный катализатор используют в водном растворе серной кислоты в тонкоизмельченной суспендированной форме в концентрации в диапазоне от 7 до 50 г/л.
С последней из последовательных реакционных стадий отводят реакционную смесь, содержащую суспендированный катализатор, которая имеет концентрацию сернокислого гидроксиламмония от 280 до 300 г/л (24-25,5 мас.%).
Предпочтительно применяют кольцевую систему ввода и распределения газа.
Согласно изобретению смесь газов, состоящую из моноксида азота и водорода, вводят в водный раствор серной кислоты, содержащий суспендированный платиновый катализатор на подложке, таким образом, чтобы пузырьки газа выходили из применяющейся кольцевой системы ввода и распределения газа тонкоизмельченными (средний диаметр пузырьков газа 5-6 мм) со скоростью от 7 до 30 м/с. В поле течения мешалки, расположенной в идеале непосредственно над этой системой, струя газа распадается внутри жидкости на маленькие пузырьки с большой поверхностью раздела фаз, что создает основу для улучшенного массопереноса.
Модифицированная дисковая мешалка (фиг. 2) на нижнем конце специального смесительного устройства отличается согласно изобретению тем, что на вращающемся диске равномерно закреплены предпочтительно 6 вогнутых лопастей мешалки, скошенные на концах (половинки трубы), с относительной шириной отдельной лопасти в отношении к мешалке от 0,2 до 0,3 (Ы:й2 на фиг. 1). Относительный диаметр мешалки составляет от 0,3 до 0,4 от диаметра реактора (Й2:Й1 на фиг. 1).
Для достижения лучшего перемешивания в реакторе смешения (фиг. 1) установлены рассекатели пристеночного потока.
Согласно изобретению двухлопастная плосколопастная мешалка (фиг. 3) в верхней части особого смесительного устройства состоит из нескольких установленных со смещением от центра отдельных лопастей в виде пластин, расположенных под углом от 0 до 30° к оси лопасти, с высотой отдельной лопасти от 0,2 до 0,5 в отношении к диаметру пластины (Ь4:й3 на фиг. 1) и относительным диаметром мешалки от 0,3 до 0,4 в расчете на диаметр реактора (Й3:Й1 на фиг. 1).
Отдельные лопасти приварены как слой к опорным ребрам или ребрам жесткости.
Особое смесительное устройство согласно изобретению приводится в действие со скоростью вращения от 80 до 240 об./мин. При этом окружная скорость находится в интервале 5-15 м/с.
- 2 008181
Применяющийся согласно изобретению реактор смешения (фиг. 1) с обеими своими мешалками показан для примера на фиг. 1-3. Это смесительное устройство состоит из центрального цилиндрического вала мешалки, на нижнем конце которого установлена модифицированная высокоэффективная дисковая мешалка. На вращающемся диске закреплены изогнутые относительно направления перемешивания, скошенные на концах лопасти мешалки. Верхняя часть вала мешалки соединена с плосколопастной мешалкой, которая состоит из нескольких установленных со смещением от центра отдельных лопастей с различными углами наклона.
Для обеспечения достаточно высокой степени армирования реактора установлено до 6 прерывателей потока или рассекателей пристеночного потока. Внутренние и внешние охлаждающие змеевики служат для поддержания равномерной температуры процесса.
Обозначения
Фиг. 1. Реактор смешения.
- Вал мешалки
- Дисковая мешалка (нижний смеситель)
- Плосколопастная мешалка (верхний смеситель)
- Подвод с распределительным устройством
- Рассекатель пристеночного потока
- Штуцер для ввода кислоты
- Штуцер для отвода продукта
- Отвод отходящих газов
- Теплообменник со спиральными трубами
- Теплообменник с рубашкой
- Диаметр реактора смешения
- Диаметр нижней мешалки
- Диаметр верхней мешалки
111 - Предельная высота заполнения реактора
113 - Высота монтирования нижней мешалки 14 - Высота лопастей верхней мешалки Ы - Ширина лопасти нижней мешалки
Фиг. 2. Дисковая мешалка.
- Вал мешалки
- Лопасти мешалки
- Опорная поверхность
- Фланец мешалки
Фиг. 3. Плосколопастная мешалка.
- Вал мешалки
- Лопасть
- Ось лопасти
- Отдельные лопасти
- Угол между отдельными лопастями и осью лопасти
- Листы или ленты жесткости
- Зажимная втулка
- Резьбовое соединение
Пояснения к фиг. 1-3.
На фиг. 1 изображен реактор смешения со своими основными компонентами. Через идущий сверху вал (1) мешалки от двигателя/приводного механизма передается энергия, необходимая для перемешивания содержимого реактора. При этом имеет место локальный подвод энергии как дисковой мешалки (2), так и плосколопастной мешалки (3). Обычная высота монтирования 13:61 составляет 0,19. Для снижения вихреобразования и тем самым для обеспечения необходимой степени армирования служат вплоть до шести рассекателей (5) пристеночного потока. Подача кислоты и отвод продукта осуществляют через штуцеры (6, 7), расположенные сбоку в нижней зоне реактора. Подача газа осуществляется через внешнее распределительное устройство (4) в зоне повышенной плотности энергии, чтобы достичь как можно меньших размеров пузырей. Отходящий газ отводится через устройство с отделителем жидкости на крышке реактора, которое на фигуре только обозначено (8).
Для охлаждения экзотермического процесса служат три отдельно питаемых теплообменника (9) со спиральными трубами внутри, а также теплообменник (10) с рубашкой с приваренными половинками трубы снаружи реактора.
Фиг. 2 (вверху вид спереди, внизу вид сверху).
На фигуре показано выполнение встроенной 6-лопастной дисковой мешалки. Вогнутые против направления вращения лопасти мешалки или половинки труб (11) закреплены на опорной поверхности и скошены наружу у краев пластин. Для индивидуальной подстройки высоты монтирования мешалки фланец (12) мешалки соединен с валом (1) на винтах.
Фиг. 3 (вверху вид спереди, внизу вид сверху).
На фиг. 3 показана плосколопастная мешалка, которая служит для увлажнения жидкостью крышки реактора, а также для подавления пенообразования. Она состоит из 2 лопастей (14), которые установлены к уровню жидкости под углом от 45 до 90°, предпочтительно 90°. Каждая лопасть состоит из уста
- 3 008181 новленных со смещением от центра отдельных плоскостей в виде пластин (16), которые наклонены к оси (15) лопасти под углом (17) от 0 до 30°, предпочтительно от 14 до 24°. Для стабилизации конструкции служат листы или ленты жесткости (18). Путем выполнения зажимных втулок (19, 20) как резьбовых производится индивидуальная подгонка высоты монтирования на валу (1).
Характерными, отличающими мешалку специфическими параметрами являются:
нижняя мешалка (дисковая мешалка):
относительная ширина лопасти Ы/62 0,23
относительный диаметр мешалки 62/61 0,33
относительная высота монтирования 63/62 0,58
верхняя мешалка (плосколопастная мешалка):
относительная высота лопасти Й4/63 0,34
относительный диаметр мешалки 63/61 0,36
Способ согласно изобретению имеет преимущество, а именно, благодаря действию особого перемешивающего устройства, реакция восстановления протекает неожиданно с необычно высокой скоростью и благодаря этому без увеличения объема реактора достигается повышенная производительность. Этот результат вытекает, в частности, из особого конструктивного оформления модифицированной дисковой мешалки, с помощью которой удается газовую смесь, состоящую из моноксида азота и водорода и вводимую непосредственно через установленную под этой дисковой мешалкой кольцевую систему ввода и распределения, предельно тонко по сравнению с другими типами мешалок диспергировать в водном растворе серной кислоты, содержащем суспендированный платиновый катализатор на подложке, и достичь полного распределения пузырьков газа и высокой рециркуляции пузырьков газа. Значительно улучшенный благодаря этому массообмен влияет в неожиданно высокой степени на процессы, протекающие на поверхности катализатора.
Благоприятные условия реакции, создаваемые дисковой мешалкой, приводят, кроме того, к существенному снижению содержания моноксида азота в газе, отходящем из реактора смешения, и способствуют, помимо снижения выбросов, улучшенному выходу N0 установки в целом.
Благодаря особой форме пластин модифицированной дисковой мешалки имеется, кроме того, преимущество, а именно влияние подачи газа на коэффициент полезного действия крайне мало и поэтому смеситель достигает высокой механической стабильности в отношении гидравлических радиальных сил. Высокая механическая стабильность способствует высокой надежности эксплуатации и, тем самым, длительному сроку эксплуатации, так как применяемые контактные уплотнительные кольца менее сильно нагружаются радиально.
По сравнению с классической дисковой мешалкой может применяться больший диаметр мешалки при улучшенной благодаря этому возможности газораспределения при одинаковой установленной мощности.
Благоприятный результат достигается, однако, также и благодаря специальной плосколопастной мешалке в верхней части вала мешалки, поскольку согласно изобретению и в случае колебаний уровня заполнения реактора простым образом обеспечивается требуемый для безопасности эксплуатации (предотвращение образования сухих включений катализатора из-за каталитического действия экзотермической реакции N0 с Н2 с образованием ΝΗ3) и качества продукта (коррозия стали, вызванная Н2) подвод жидкости к крышке реактора. Кроме того, благодаря специальной конструкции смесителя удается эффективно уменьшать пенообразование без смачивания поверхности или добавки посторонних веществ.
В соответствии с убывающей из-за равновесия реакции в каскаде из нескольких реакторов движущей силы взаимодействия от оснащения первого реактора дисковой мешалкой, выполненной согласно изобретению, зависит, чтобы вызванное диффузией сопротивление реакции понижалось.
Получаемый по способу согласно изобретению сернокислый гидроксиламмоний пригоден для получения циклогексаноноксима - исходного продукта для получения капролактама.
Способ согласно изобретению поясняется следующим примером.
В каскад, состоящий из 5 реакторов (объем жидкости 38 м3), подается с расходом 17 м3/ч 4,4-нормальная серная кислота. Число оборотов вала мешалки составляет 160 мин-1. Распределенная ступенчато по реакторам смесь Ν0-Η2 с примерно 32 об.% N0 реагирует на катализаторе с образованием ΝΗ20Η, Ν20 и ΝΗ3. ΝΗ20Η и Ν43 связываются серной кислотой. Процесс проходит при 43°С и давлении отходящих газов 3,3 бар до остаточной концентрации серной кислоты на уровне от 0,2 до 0,4 н. Конечные концентрации сернокислого гидроксиламмония и сульфата аммония составляют от 280 до 300 г/л и от 7 до 20 г/л. Подача газа регулируется таким образом, чтобы доля N0 в отходящем газе составляла от 5 до 6 об.% при содержании ^0 от 4 до 5 об.%. В этой конфигурации достигается выход ГАС от 27 до 28 кг ГАС/м3 объема реактора.
Если 2 из 5 реакторов снабжены модифицированными мешалками для насыщения газом описанного типа, содержание N0 в отходящих из этих реакторов газах снижается с 4,6 до 3,1 об.%. Улучшенная конверсия N0 может затем быть использована для повышения подачи кислоты до расхода 18 м3/ч, что
- 4 008181 соответствует выходу по меньшей мере 29 кг ГАС/м3 реакционного объема. При этом доля сульфата аммония остается неизменно низкой.

Claims (11)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ получения солей гидроксиламмония путем взаимодействия водорода с оксидом азота (N0) при мольном избытке водорода в водном растворе сильной неорганической кислоты в присутствии катализатора на основе благородных металлов, суспендированного на подложке на основе углерода, при избыточном давлении вплоть до 10 бар и температурах до 80°С, причем получаемая соль гидроксиламмония непрерывно выводится из реактора, в реакторе смешения с валом мешалки и лопастями мешалки, закрепленными на нем через втулку и опорную поверхность или опорный кронштейн, отличающийся тем, что в нижней части реактора смешения размещена система ввода и распределения газа, непосредственно над ней находится дисковая мешалка, у которой вокруг втулки с опорной поверхностью или опорными кронштейнами располагаются скошенные, вогнутые и установленные наклонно лопасти мешалки, которые своими углами или вогнутыми сторонами вращаются в направлении движения, и в верхней части реактора смешения на валу мешалки установлена двухлопастная плосколопастная мешалка с установленными со смещением от центра отдельными лопастями в виде пластин, расположенных под углом от 0 до 30° к оси лопасти, которые при своем вращении постоянно увлажняют крышку реактора.
  2. 2. Способ получения солей гидроксиламмония по п.1, отличающийся тем, что в качестве сильной неорганической кислоты используют серную кислоту с нормальной концентрацией от 4 до 5 и получают сернокислый гидроксиламмоний.
  3. 3. Способ получения солей гидроксиламмония по п.1 или 2, отличающийся тем, что водород и N0 используют в мольном соотношении 1,9-2,0 к 1,0.
  4. 4. Способ получения солей гидроксиламмония по одному или нескольким пп.1-3, отличающийся тем, что суспендированный катализатор (включая подложку) используют в концентрациях от 7 до 50 г/л жидкой суспензии и со средним диаметром от 30 до 80 мкм.
  5. 5. Способ получения солей гидроксиламмония по одному или нескольким пп.1-4, отличающийся тем, что в качестве катализатора на основе благородных металлов используют платину в концентрации от 0,1 до 0,5 мас.% в расчете на углеродную подложку.
  6. 6. Способ получения солей гидроксиламмония по одному или нескольким пп.1-5, отличающийся тем, что газы выходят из кольцевой системы ввода и распределения газа с диаметром газовых пузырей в среднем от 5 до 6 мм и скоростью газа от 7 до 30 м/с.
  7. 7. Способ получения солей гидроксиламмония по одному или нескольким пп.1-6, отличающийся тем, что на вращающейся втулке дисковой мешалки равномерно закреплены 6 вогнутых лопастей мешалки.
  8. 8. Способ получения солей гидроксиламмония по одному или нескольким пп.1-7, отличающийся тем, что в реакторе смешения установлены рассекатели пристеночного потока.
  9. 9. Способ получения солей гидроксиламмония по одному или нескольким пп.1-8, отличающийся тем, что в верхней части реактора смешения установлена двухлопастная плосколопастная мешалка с углом наклона от 45 до 90° к поверхности жидкости в реакторе, состоящая из установленных со смещением от центра отдельных лопастей в виде пластин и имеющая диаметр мешалки от 0,3 до 0,4 по отношению к диаметру реактора.
  10. 10. Способ получения солей гидроксиламмония по п.9, отличающийся тем, что в плосколопастной мешалке высота отдельной лопасти составляет от 0,2 до 0,5 по отношению к диаметру плосколопастной мешалки.
  11. 11. Способ получения солей гидроксиламмония по одному или нескольким пп.1-10, отличающийся тем, что дисковая мешалка в нижней части реактора приводится в действие со скоростью от 5 до 15 м/с.
EA200501445A 2003-08-01 2004-07-28 Способ получения солей гидроксиламмония EA008181B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10336054A DE10336054B4 (de) 2003-08-01 2003-08-01 Verfahren zur Herstellung von Hydroxylammoniumsalzen
PCT/DE2004/001726 WO2005012169A1 (de) 2003-08-01 2004-07-28 Verfahren zur herstellung von hydroxylammoniumsalzen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200501445A1 EA200501445A1 (ru) 2006-02-24
EA008181B1 true EA008181B1 (ru) 2007-04-27

Family

ID=34089108

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200501445A EA008181B1 (ru) 2003-08-01 2004-07-28 Способ получения солей гидроксиламмония

Country Status (11)

Country Link
US (1) US7608236B2 (ru)
EP (1) EP1648820B1 (ru)
JP (1) JP2007500662A (ru)
KR (1) KR100826061B1 (ru)
CN (1) CN100368285C (ru)
AT (1) ATE356080T1 (ru)
CA (1) CA2520190A1 (ru)
DE (2) DE10336054B4 (ru)
EA (1) EA008181B1 (ru)
UA (1) UA78451C2 (ru)
WO (1) WO2005012169A1 (ru)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7204277B2 (en) 2004-09-16 2007-04-17 B. Braun Medical Inc. By-pass line connector for compounding system
CA2710179C (en) * 2007-12-21 2015-11-24 Philadelphia Mixing Solutions, Ltd. Gas foil impeller
CN101773991B (zh) * 2009-01-09 2013-01-16 陈登云 一种搅拌器轮毂的加工方法
EP2726410B1 (en) * 2011-06-28 2016-05-11 MEMC Electronic Materials, Inc. Processes for producing silane in a bubble column
CN102389658B (zh) * 2011-10-18 2014-06-18 江苏浩特隆搅拌设备有限公司 搅拌式多介质过滤器中的搅拌器
JP2015502846A (ja) * 2011-11-24 2015-01-29 ワン、リーWANG, Li チャンネル状羽根を有する撹拌インペラ
CN104209070A (zh) * 2014-09-12 2014-12-17 诸文伟 一种内循环式加氢反应釜
CN107224956B (zh) * 2017-07-31 2019-04-02 贵州宜化化工有限责任公司 一种降低能耗的氨气生产装置
CN108607427A (zh) * 2018-05-18 2018-10-02 苏州市金翔钛设备有限公司 一种混料设备
CN108992949A (zh) * 2018-07-26 2018-12-14 北京富海天环保科技有限公司 一种促进含残留溶剂的物料溶解并回收溶剂的装置及方法
CN109046142A (zh) * 2018-09-21 2018-12-21 施成霞 一种高效加热的化工搅拌装置
RU191339U1 (ru) * 2019-04-11 2019-08-01 Публичное акционерное общество "КуйбышевАзот" Трехфазный реактор смешения для получения гидроксиламинсульфата
RU196107U1 (ru) * 2019-12-04 2020-02-17 Публичное акционерное общество "КуйбышевАзот" Реактор получения гидроксиламинсульфата
JP7380424B2 (ja) 2020-05-28 2023-11-15 住友金属鉱山株式会社 酸化中和反応装置、及び、酸化中和反応装置の運転方法
CN111821876A (zh) * 2020-06-30 2020-10-27 舒城县文禾种植专业合作社 一种丘陵区有机稻缓释肥制备的混料装置
CN112808055A (zh) * 2020-12-31 2021-05-18 重庆大学 一种刚柔组合桨柔性绳与桨叶间的新型连接结构
CN114247410B (zh) * 2021-12-22 2024-03-15 南通醋酸纤维有限公司 一种基于非均相体系高效混合反应设备及其应用
CN114950315B (zh) * 2022-05-13 2023-09-05 河北彩客新材料科技股份有限公司 一种data生产用搅拌反应釜

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3855404A (en) * 1971-09-24 1974-12-17 Centrala Ind De Fibre Chimice Process and apparatus for the contacting of two or more phases
DE3130305A1 (de) * 1981-07-31 1983-02-17 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Verfahren zur herstellung von hydroxylammoniumsalzen
EP0234768A2 (en) * 1986-02-17 1987-09-02 Imperial Chemical Industries Plc Agitator

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2827363A (en) * 1953-11-04 1958-03-18 Spencer Chem Co Preparation of hydroxylamine
NL126795C (ru) * 1960-08-04 1900-01-01
US5198156A (en) * 1986-02-17 1993-03-30 Imperial Chemical Industries Plc Agitators
DE3809554A1 (de) * 1988-03-22 1989-10-12 Basf Ag Verfahren zur herstellung von hydroxylammoniumsalzen
US6333411B1 (en) * 1998-12-24 2001-12-25 Praxair Technology, Inc. Method for production of hydroxylammonium phosphate in the synthesis of caprolactam

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3855404A (en) * 1971-09-24 1974-12-17 Centrala Ind De Fibre Chimice Process and apparatus for the contacting of two or more phases
DE3130305A1 (de) * 1981-07-31 1983-02-17 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Verfahren zur herstellung von hydroxylammoniumsalzen
EP0234768A2 (en) * 1986-02-17 1987-09-02 Imperial Chemical Industries Plc Agitator

Also Published As

Publication number Publication date
CN100368285C (zh) 2008-02-13
EP1648820A1 (de) 2006-04-26
CN1771193A (zh) 2006-05-10
CA2520190A1 (en) 2005-02-10
DE502004003158D1 (de) 2007-04-19
US7608236B2 (en) 2009-10-27
UA78451C2 (en) 2007-03-15
US20070172407A1 (en) 2007-07-26
EA200501445A1 (ru) 2006-02-24
WO2005012169A1 (de) 2005-02-10
DE10336054A1 (de) 2005-02-24
JP2007500662A (ja) 2007-01-18
KR100826061B1 (ko) 2008-04-29
KR20060119714A (ko) 2006-11-24
ATE356080T1 (de) 2007-03-15
DE10336054B4 (de) 2005-12-15
EP1648820B1 (de) 2007-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA008181B1 (ru) Способ получения солей гидроксиламмония
US7322565B2 (en) Stirring device and process for carrying out a gas-liquid reaction
US6984753B2 (en) Agitation system for alkylbenzene oxidation reactors
JP4744690B2 (ja) 水素及び酸素から直接過酸化水素水溶液を製造する方法及びその実施装置
CA2281398C (en) Two stage reactor for continuous three phase slurry hydrogenation and method of operation
US7455776B2 (en) Method for mixing high viscous liquids with gas
JP2006143732A (ja) シアノヒドリンに関連する化学反応のための改善された方法
EA020291B1 (ru) Система и способ гидратации олефинов
US8592620B2 (en) High shear system and process for the production of acetic anhydride
EA017547B1 (ru) Система и способ получения хлорбензола (варианты)
JP5490528B2 (ja) 混合装置
KR20010013116A (ko) 니트로포스페이트 비료를 생산하기 위해 액체에 고형입상체를 혼합 및 용해시키는 장치
US20090005592A1 (en) High shear process for aspirin production
GB2041773A (en) Impeller for Dispersing Gas in Liquid
CA2670028C (en) System and method for mixing high viscous liquids with gas
RU2225752C1 (ru) Реактор синтеза гидроксиламинсульфата
JPH11128732A (ja) 沈殿による固体の製造方法
JP7341389B2 (ja) 反応装置及び反応装置を用いた化学処理方法
RU196107U1 (ru) Реактор получения гидроксиламинсульфата
CN101745292A (zh) 用于乙烯酮连续吸收的多级开式涡轮转盘搅拌塔及其应用
CN215586475U (zh) 改进型碳化塔
JP5162960B2 (ja) イソフタル酸原スラリーの分散媒置換方法
Sablii et al. Intensification of the absorption of oxygen by water using a rotor-pulsating apparatus
WO2021056272A1 (zh) 连续化气液反应装置及含有其的连续化气液反应系统
JPH09313912A (ja) 撹拌翼とそれを備えた混合装置