NL8201581A - Werkwijze voor het strippen van ammoniak en kooldioxyde uit een waterige ammoniumcarbonaatoplossing. - Google Patents

Description

r. » , , i

Werkwijze voor het strippen van ammoniak: en kooldioxyde uit een waterige ammoniumcarbonaatoplossing.

De uitvinding heeft betrekking op het winnen van ammo-5 niak en in het bijzonder op het winnen van ammoniak uit een waterige oplossing van ammoniumcarbonaat.

Bij werkwijzen voor de bereiding van aromatische ni-trilen wordt uit het gekoelde reaktieprodukt een organische laag gewonnen van organische produkten en van onomgezet uitgangs-10 materiaal, alsmede een waterige laag van ammoniumcarbonaatoplossing. De oplossing wordt vervolgens gestript om ammoniak, kooldioxyde en sporen hoeveelheden opgeloste organische verbindingen te verwijderen, waarbij de over de top verwijderde fraktie verder wordt behandeld om ammoniak te winnen en kooldioxide te 15 lozen. Bij een dergelijke stripbehandeling wordt ammoniumcarbonaat gedissocieerd in ammoniak en kooldioxyde die beide uit de oplossing worden gestript. In een goed ontworpen stripinrich-ting zou het mogelijk moeten zijn om het ammoniumgehalte van de bodemoplossing te verlagen tot minder dan 100 dpm; gebleken is 20 echter dat bij werken met een dergelijke stripkolom het ammo-niumgehalte van de gestripte bodemstroom onregelmatig is en varieert van enkele honderden tot enkele duizenden dpm.

De uitvinding heeft nu betrekking op een verbeterde stripbehandeling waarmee het ammoniumgehalt e van de gestripte 25 bodemstromen wordt verlaagd.

Volgens de uitvinding wordt voorzien in een verbeterde werkwijze voor het strippen van ammoniak en kooldioxyde uit een waterige ammoniumcarbonaatoplos sing, waarbij anorganische base in de stripkolom wordt ingevoerd op een punt gelegen bene-30 den het punt waar de voedingsstroom van waterige ammoniumcarbo-naatoplossing in de kolom wordt geleid. Gevonden werd namelijk dat de moeilijkheden met het verlagen van het ammoniumgehalt e van de gestripte oplossing tot een lage concentratie het gevolg zijn van de aanwezigheid van organische ammoniumzouten en dat, 8201581 - 2 - door invoeren van anorganische "base in de kolom op een. punt gelegen beneden het punt waar de voeding wordt ingevoerd maar boven de onderste schotel van de kolom, het mogelijk is ammoniak uit dergelijk ammoniumzout vrij te maken en dan die zo 5 vrijgemaakte ammoniak op de overige schotels in de bodemsektie van de stripkolom te strippen. Volgens de uitvinding wordt derhalve het ammoniumgehalte van de gestripte oplossing verlaagd tot konsistente waarden door ammoniak vrij te maken uit de organische ammoniumzouten, waarbij de gedissocieerde ammoniak 10 uit de oplossing wordt gestript in de kolom op de overige schotels van de bodemsektie. Bovendien vormt, naar gemeend wordt, de anorganische base een overeenkomstig organisch zout dat uit de bodemfraktie van de kolom kan worden verwijderd.

In het bijzonder wordt de anorganische base in de 15 kolom ingevoerd, op een punt gelegen beneden het punt waar de voedingsstroom of uitgangsstroom wordt ingevoerd, maar boven de onderste schotel van de kolom, zodat er schotels overblijven voor het strippen van de gedissocieerde ammoniak. Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze wordt de waterige 20 anorganische base in de stripkolom ingevoerd in de bodemsektie van die kolom op een punt dat is gelegen boven de onderste schotel (in het algemeen tenminste drie schotels boven de onderste schotel van de kolom), welk punt tevens is gelegen onder de schotel waarop de temperatuursstijging. van schotel tot scho-25 tel afvlakt tot ongeveer een konstante waarde. Zo stijgt, bij de stripbewerking, de temperatuur in de stripkolom beneden het punt waar de voeding wordt ingevoerd snel van schotel tot schotel naarmate ammoniak en kooldioxyde uit de oplossing worden gestript, terwijl de temperatuur daarna afvlakt tot 30 een ongeveer konstante waarde als het ammoniakgehalte wordt verlaagd tot een lagere waarde, bijvoorbeeld het ammoniakgehalte van de oplossing daalt tot beneden cirka 0,5 %. Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze wordt de anorganische base in de kolom ingevoerd beneden dit punt en op een 35 punt waar er nog wat schotels over zijn voor strippen van de 8201581 * ♦ - 3 - .C vrijgemaakte ammoniak. Het zal duidelijk zijn dat de base ook op een hogere schotel aan de kolom zou kunnen .-worden toegevoerd; dergelijke omstandigheden zouden echter grotere hoeveelheden base vereisen om er zeker van te zijn dat er voldoende base be-5 schikbaar is om praktisch alle organische ammonlumzouten te dissociëren. De base moet derhalve worden toegevoerd in een tenminste stoechiometrisch voldoende hoeveelheid om alle op het punt waar de base wordt ingevoerd in de oplossing aanwezige ammonjumverbindingen te dissociëren, om zo zeker te zijn dat 10 de organische ammoniumzouten worden gedissocieerd en het gevolg hiervan is dat, hoe hoger het punt ligt waar de base in de kolom wordt ingevoerd, hoe groter de vereiste hoeveelheid base is. Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm wordt de base daarom in de kolom ingevoerd op een schotel waar het ammoniakgehalte 15 van de oplossing door strippen is verlaagd tot een lage waarde, dat wil zeggen beneden cirka 0,5 %, om de behoefte aan base voor de behandeling tot een minimum te beperken.

De anorganische base die in de strip-inrichting wordt ingevoerd kan een van een grote verscheidenheid van anorganische 20 basen zijn die in staat zijn organische ammoniumzouten te dissociëren; hiertoe behoren, maar niet uitsluitend, alkali- en aardalkalimetaalhydroxyden, waarvan aan natriumhydroxyde de voorkeur wordt gegeven vanwege de lage kostprijs. De base dient voorts een voldoende sterkte te hebben om het overeenkomstige 25 organische zout te vormen dat niet uit de oplossing in de kolom wordt gestript, om het mogelijk te maken dat dit uit de uit debodem-sektie van de kolom komende fraktie wordt gewonnen.

De hoeveelheid base die aan de kolom wordt toegevoerd zal variëren met het ammoniakgehalte van de oplossing in de 30 kolom op het punt waar de base wordt ingevoerd. Zoals hiervoor aangegeven dient de hoeveelheid base tenminste een stoechiome- meen trisch voldoende hoeveelheid te zijn (in het alge-^ wordt een stoechiometrische overmaat gebruikt) om alle ammonjumverbin-dingen (ammoniumcarbonaat zowel als andere ammonjumverbindingen) 35 te dissociëren teneinde ervan verzekerd te zijn dat er voldoende 8201581 ~ ψ -k - base aanwezig is om de organische ammoniumz out en te dissociëren. Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm waarbij base aan de kolom wordt toegevoerd op een punt waar het ammoniakgehalte van de oplossing lager is dan 0,5 %3 kan de base worden toegevoerd in 5 een hoeveelheid van 0,2-3,0 gev.%, bij voorkeur 0,5-1,0 gew.% , berekend op de in de kolom omlaaggaande stroom. De base wordt bij voorkeur toegevoegd in de vorm van een waterige oplossing met een concentratie van in het algemeen van de orde van 10-50 %.

10 Men laat de stripkolom in het algemeen werken bij een temperatuur aan het boveneinde van 70-100° C, bij voorkeur van 80-90° C, een temperatuur bij de bodem van 100-130° C, bij voorkeur 110-120° C en onder een druk van de orde van lit—1U0 kPa overdruk, bij voorkeur 35-105 kPa overdruk. De genoemde 15 omstandigheden zijn illustratief voor de gangbare omstandigheden, maar er kunnen ook andere omstandigheden worden toegepast, hoewel dergelijke omstandigheden in het algemeen minder ekonomisch. zijn. Aan de warmtebehoefte voor de stripbehandeling kan worden voldaan door toevoeren van verse stoom of door toe-20 passing van een geschikte herverdamper.

De uitvinding wordt nu verder beschreven aan de hand van de tekening die een vereenvoudigd schema weergeeft van een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding.

Volgens de tekening wordt waterige ammoniumcarbonaat-25 oplossing via leiding 10 ingevoerd in een stripkolom die schematisch algemeen is aangeduid met 11, waarbij deze oplossing wordt toegevoerd op de voedingsschotel van de kolom 12. Zoals is weergegeven wordt de voeding ingevoerd op de bovenste schotel teneinde niet oplosbare organische verbindingen uit de 30 oplossing te kunnen afdampen. Het zal duidelijk zijn dat de werkwijze niet is beperkt tot het invoeren van de ammoniumcar-bonaatoplossing op de bovenste schotel. De waterige ammonium-carbonaatoplossing bevat ook oplosbare organische ammonium-zouten en in het bijzonder zouten van een of meer aromatische 35 zuren zoals benzoëzuur, tolueenzuur, ftaalzuur, ftalaminezuur 8201581 - 5 - 1 ** Λ en dergelijke. Volgens de uitvinding kan die waterige ammonium-carbonaatoplossing verkregen zijn "bij een reaktie ter bereiding van een aromatisch nitrile dooijkmmxnolyse oijèmmoxydatie van een aromatische koolwaterstof. Zo bevat bijvoorbeeld, bij de 5 bereiding van isoftalonitrile uit m-xyleen, het reaktieeffluent van de zone waarin isoftalonitrile wordt gevormd, isoftalonitrile, onomgezet m-xyleen, ammoniak, kooldioxyde, waterdamp alsmede aromatische nitrilen, aromatische zuren en amiden als nevenprodukten. Het reaktieeffluent wordt vervolgens afgeschrikt 10 en gekoeld om verschillende vloeibare produkten te winnen. Zo kan het effluent bijvoorbeeld eerst worden afgeschrikt om isoftalonitrile alsmede enkele van de nevenprodukten uit die stroom te kondenseren en vervolgens verder worden afgeschrikt om verdere organische verbindingen en een waterige ammoniumcarbonaat-15 oplossing te kondenseren. De organische verbindingen en de waterige ammoniumcarbonaat oplos sing worden onderworpen aan fase-scheiding en de zo afgescheiden waterige ammoniumcarbonaatop-lossing zal slechts een kleine hoeveelheid ammoniumzouten van aromatische zuren bevatten, bijvoorbeeld een hoeveelheid in de 20 orde van 0,01-0,10 %. Een dergelijke waterige ammoniumearbonaat- . <Ue . .

oplossing wordt als voeding gebruikt/door leiding 10 wordt toegevoerd aan de kolom.

Aan de stripkolom 11 wordt verse stoom toegevoerd door leiding 13 die dient om de warmte en de vereiste stripkondities 25 te geven. De kolom. 11 werkt bij temperaturen en drukken zoals hiervoor aangegeven, teneinde het ammoniumcarbonaat te dissociëren tot ammoniak en kooldioxyde en om ook die ammoniak en dat kooldioxyde uit de oplossing te strippen.

Volgens de onderhavige uitvinding wordt verdund waterig 30 natriumhydroxyde aan de kolom 11 toegevoerd via leiding 1^· en wel op schotel 16. Zoals hiervoor beschreven is volgens de voorkeursuitvoeringsvorm schotel 16 een schotel waarop het ammoniakgehalte van de omlaagvloeiende oplossing lager is dan 0,5 I en tevens een schotel waaronder nog verdere schotels aan-35 wezig zijn om ammoniak die door het waterige natriumhydroxyde 8201581 - 6 - uit de ammoniumz out en van de aromatische zuren is gedissocieerd, te strippen.

Ammoniak en kooldioxyde worden als een gasvormige top-fraktie boven uit de kolom 11 gewonnen via leiding 17, waarna 5 die topfraktie vervolgens verder wordt behandeld om kooldioxyde af te scheiden en te lozen en ammoniak te winnen om te worden teruggevoerd naar de nitrile bereiding.

De gestripte waterige oplossing met een verlaagd ammo-niumgehalte wordt via leiding 18 uit kolom 11 gewonnen. Het am-10 moniumgehalte van de oplossing in leiding 18 zal variëren met de aard van de oplossing die via leiding 10 in de kolom wordt geleid en met het ontwerp voor de kolom; de gestripte oplossing die wordt afgevoerd door leiding 18 zal echter, als gevolg van de toevoeging van alkali, een ammoniumgehalte hebben dat lager 15 is dan bereikt kan worden zonder toevoeging van de waterige natriumhydroxyde.

In het algemeen zal de waterige oplossing in leiding 18 steeds minder dan 100 dpm en bij voorkeur minder dan 20 dpm ammonium bevatten.

20 De uitvinding wordt nu verder beschreven en toegelicht in het volgende voorbeeld.

Voorbeeld

De ammoniumcarbonaatoplossing die als voeding werd toe-25 gevoerd aan de stripinrichting was afkomstig uit een inrichting voor de bereiding van isoftalonitrile en had de volgende samenstelling: gew.$ 30 m3 19,00 co2 7,00 H20 73,89 NÏÏ^CN 0,01

Organische verbindingen 0,10 35 100,00 8201581 - > - 7 -

De verdeling van de organische verbindingen was ongeveer als volgt: meta-xyleen 20 dpm 5 meta-toluonitrile 20 isoftalonitrile 20 cyanobenzamide 150 isoftalamide 200 meta-toluamide 20 10 ammoniumi soft alaat 300 ammoniumi s oft alamaat 300 1030 dpm

De oplossing die was voorverhit werd op de bovenste 15 schotel van de stripkolom ingevoerd wélke stripkolom 30 schotels bezat. De stripkolom was ontworpen om praktisch alle ammoniak en C02 uit de oplossing te strippen zodatjcdrka 100 dpm atnmoniumionen in de gestripte oplossing achterbleven. De boven uit de kolom af gevoerde stroom voerde alle ammoniak,- CO^, 20 % van het water 20 en een deel van de meer vluchtige organische verbindingen uit de voeding af. Deze stroom werd naar een inrichting voor het terugwinnen van produkt geleid (niet weergegeven) om de ammoniak te winnen.

De druk bovenin de stripkolom werd op 35 kPa overdruk 25 gehouden en de druk onderin de kolom kwam uit op cirka 56 kPa overdruk. De temperatuur aan het boveneinde van de kolom bedroeg cirka 85° C. Halverwege omlaag in de kolom was de temperatuur in de stripkolom op de schotel gemeten 112° C. De temperatuur op de daarondergelegen schotels steeg zeer langzaam tot 113° C op 30 de onderste schotel. Dit geeft aan dat het grootste deel van de ammoniak en het COg uit de oplossing waren gestript toen die op schotel no. 15 kwam. De stoom voor het strippen werd geleverd door een herverdamper onderaan de stripkolom.

Hoewel deze stripkolom stabiel bleek te werken, vari-35 eerde de concentratie aan ammoniumionen in de gestripte oplossing 8201581 - 8 - echter van 100-1000 dpm. Bovendien werden organische verbindingen in het middelste gedeelte van de stripkolom vastgehouden.

Er werd nu alkalihydroxydeoplossing toegevoerd op schotel no. 20 in een zodanige hoeveelheid dat de alkalihydroxyde-5 concentratie op de schotel 0,5 % bedroeg. De gebruikte hoeveelheid alkalihydroxyde was groter dan de stoechiometrische hoeveelheid die nodig was om het NH^ vrij te maken dat aan de organische zuren was verbonden. De overmaat alkalihydroxyde die werd gebruikt was bestemd om te reageren met eventueel ammonium-10 carbonaat dat op de betreffende schotel nog in de oplossing aanwezig zou kunnen zijn. De tien schotels die gelegen waren beneden de schotel waarop de alkalihydroxydeoplossing werd toegevoerd maakten het mogelijk dat de vrijgemaakte ammoniak uit de oplossing werd gestript. Ia toevoegen van de alkalihydroxydeoplossing 15 daalde de ammoniumconcentratie in de gestripte oplossing tot 20-T5 dpm.

De langzame accumulatie van een afzonderlijke organische fase in de stripkolom verdween na toevoeren van alkalihydroxydeoplossing. De alkalihydroxyde reageerde kennelijk met de zwakke 20 organische zuren die uit hun ammoniumzouten werden gedissocieerd door strippen, onder vorming van oplosbare natriumzouten. De toevoeging van alkalihydroxydeoplossing had derhalve twee gunstige effekten.

De onderhavige uitvinding is in het bijzonder gunstig 25 doordat het mogelijk is op effektieve wijze ammoniak en kool- dioxyde te strippen uit een waterige ammoniumcarbonaatoplossing die organische ammoniumzouten en in het bijzonder ammoniumzouten van aromatische zuren bevat. Door volgens de uitvinding te werk te gaan is het mogelijk het ammoniakgehalte van de gestripte 30 oplossing te verlagen tot konstante waarden zonder dat het nodig is te voorzien in een extra stripinrichting.

35 8201581

Claims (8)

1. Werkwijze voor het strippen van ammoniak en kool-dioxyde uit een waterige ammoniumcarhonaatoplossing die organische ammoniumzouten hevat in een stripkolom die een aantal schotels , een topkompartiment en een bodemkompartiment omvat, met het ken- 5 merk dat men een anorganische base invoert in de kolom op een punt gelegen beneden het punt waar de waterige ammoniumcarbonaat-oplossing wordt ingevoerd en wel op een schotel gelegen boven de schotel die grenst aan de bodemsektie, teneinde ammoniak uit de organische ammoniumzouten vrij te maken en de uit de oplossing 10 vrijgemaakte ammoniak te strippen.

2. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de base wordt ingevoerd in de kolom op een punt waar het ammoniakgehalte van de oplossing kleiner is dan 0,5 %·

3. Werkwijze volgens conclusie 2 met het kenmerk dat 15 de base wordt ingevoerd in de kolom op een schotel die tenminste drie schotels boven de bodemsektie van de kolom is gelegen. k. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk dat het organische ammoniumzout een ammonium-zout is van een aromatisch zuur. 20 5* Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk dat de base natriumhydroxyde is.

6. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk dat de waterige ammoniumcarhonaatoplossing een oplossing is verkregen bij de bereiding van een aromatisch.. 25 nitrile en het organische ammoniumzout een ammoniumzout is van een aromatisch zuur.

7. Werkwijze volgens conclusie 6 met het kenmerk dat de base wordt ingevoerd op een schotel van de kolom waar het ammoniakgehalte van de oplossing kleiner is dan 0,5 %, welke 30 schotel tenminste drie schotels boven het bodemkompartiment van de kolom is gelegen.

8. Werkwijze volgens conclusie 7 met het kenmerk dat de base natriumhydroxide is. 8201581 V' -10-

9. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk dat de kolom werkt "bij een toptemperatuur van 70- 100° C, een bodemtemperatuur van 100-130° C en een druk van 14-140 kPa overdruk.

10. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk dat de waterige ammoniumcarbonaatoplossing 0,0ΙΟ, 10 % ammoniumz out en van aromatische zuren bevat. 8201581