PL209559B1

PL209559B1 - Sposób wytwarzania siarczanu hydroksyloaminy

Info

Publication number: PL209559B1
Application number: PL379371A
Authority: PL
Inventors: Abil Abasovich Mamedov; Ivan Ivanovich Barabash; Olga Viktorovna Konoplina
Original assignee: Uk G Nauczno I I Pinst Azotnoj Promyszlennosti I Produktow Organiczeskogo Sinteza Ukrgiap; Ukrainskij Gosudarstwiennyj Nauczno Issledowatelskij I Projektnyj Institut Azotnoj Promyszlennosti I Produktow Organiczeskogo Sinteza (Ukrgiap)
Priority date: 2003-08-06
Filing date: 2004-05-18
Publication date: 2011-09-30
Also published as: UA73638C2; WO2005014473A1; RU2006101361A; SK432006A3; PL379371A1; SK288233B6; RU2324645C2

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania siarczanu hydroksyloaminy (SHA), stosowanego w produkcji kaprolaktamu.

Wytwarzanie stężonego tlenku azotu stosowanego w syntezie SHA przez katalityczne utlenianie amoniaku nieuchronnie prowadzi do powstania rozcieńczonych roztworów kwasu azotowego (opis patentowy US nr 3110563, opublikowany 12.11.1963 r.), których utylizacja wymaga znacznych nakładów inwestycyjnych i eksploatacyjnych. W produkcji SHA stosuje się różne sposoby utylizacji tych odpadów. Znany jest sposób wytwarzania SHA obejmujący przygotowanie mieszaniny reakcyjnej amoniaku, tlenu i pary wodnej, katalityczne utlenianie amoniaku, stabilizację składu gazów nitrozowych drogą uwodorniania w obecności katalizatora srebrowo-manganowego, ich dwustopniowe zatężanie przez kondensację pary wodnej, zmieszanie zatężonych gazów nitrozowych z wodorem, mieszaniną kwasu siarkowego, wody, kondensatu z pierwszego etapu zatężania gazów nitrozowych, produktu katalizy po uwodornianiu kondensatu z drugiego etapu zatężania gazów nitrozowych, katalityczne uwodornianie tego kondensatu w obecności katalizatora platynowego oraz syntezę SHA (patrz EP nr 945401, MKP⁶ CO1B 21/14, opublikowany w 1999 r.)

Sposób ten umożliwia całkowitą utylizację ścieków w postaci rozcieńczonego kwasu azotowego. Jednak sterowanie procesem jest skomplikowane, a ponadto konieczne są znaczne nakłady inwestycyjne i eksploatacyjne, związane z niezbędnymi etapami stabilizacji gazów nitrozowych, ich sprężania oraz uwodorniania kondensatu kwasu azotowego. Ponadto traci się przy tym bezpowrotnie ciepło gazów nitrozowych.

Najbliższy pod względem rozwiązań technologicznych i osiąganych efektów jest sposób wytwarzania SHA obejmujący przygotowanie mieszaniny reakcyjnej amoniaku, tlenu i pary wodnej, katalityczne utlenianie amoniaku, stabilizację otrzymanych gazów nitrozowych drogą uwodorniania w obecności katalizatora srebrowo-manganowego, ich dwustopniowe zatężanie przez kondensację pary wodnej (patrz opis patentowy RU nr 2045471, MKP⁶ CO1B 21/14, opublikowany 10.10.1995, biul. nr 28 - znany sposób). W pierwszym etapie kondensacji wydziela się około 70% kondensatu zawierającego kwas azotowy w ilości do 0,3% wagowych, w drugim powstaje kwas azotowy o stężeniu do 5 - 6% wagowych. Kondensat z pierwszego etapu stosuje się do rozcieńczania kwasu siarkowego, a kondensat z drugiego etapu po odparowaniu do 40 - 45% ogrzewa się do 300°C i miesza się z głównym strumieniem gazów nitrozowych kierowanym do stabilizacji, a parę wodną kieruje się do przygotowywania mieszaniny amoniaku, tlenu i pary. Tak jak w wyżej opisanym przypadku, utylizacja ścieków w postaci rozcieńczonego kwasu azotowego prowadzi do znaczącego skomplikowania procesu technologicznego, jego zawodności i znacznych nakładów inwestycyjnych.

Istniała potrzeba opracowania ulepszonego sposobu wytwarzania siarczanu hydroksyloaminy przez zmianę procesu, wyeliminowanie etapów katalitycznego uwodorniania kondensatu kwasu azotowego, stabilizacji gazów nitrozowych i ich sprężania, oraz parametrów procesu tak, aby zmniejszyć nakłady inwestycyjne i eksploatacyjne oraz uprościć sterowanie procesem i jego regulację.

Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania SHA obejmującego przygotowanie mieszaniny reakcyjnej amoniaku, tlenu i pary wodnej, katalityczne utlenianie amoniaku, zatężanie gazów nitrozowych przez kondensację pary wodnej, zmieszanie zatężonych gazów nitrozowych z wodorem, mieszaniną kwasu siarkowego, wody i kondensatu z zatężania gazów nitrozowych, oraz syntezę siarczanu hydroksyloaminy, a ten sposób charakteryzuje się tym, że katalityczne utlenianie amoniaku prowadzi się pod ciśnieniem powyżej 0,3 MPa, ciepło gazów nitrozowych wykorzystuje się do zatężania kondensatu kwasu azotowego i roztworu siarczanu hydroksyloaminy, przy czym kondensat kwasu azotowego zatęża się do zawartości kwasu azotowego nie mniejszej niż 40% wagowych, a roztwór siarczanu hydroksyloaminy zatęża się do stężenia 40% wagowych z wykorzystaniem ciepła kondensacji par destylatu powstających przy zatężaniu kondensatu kwasu azotowego. Kondensat o zawartości kwasu azotowego około 40% wagowych odprowadza się, jako gotowy produkt i można go stosować w produkcji nawozów mineralnych.

Na fig. 1 przedstawiono schemat objaśniający zastrzegany sposób.

Sposób realizuje się jak opisano poniżej.

W celu otrzymania 1 tony hydroksyloaminy/godzinę w mieszalniku 1 przygotowuje się mieszaninę reakcyjną 817,5 kg/h amoniaku, 2052,6 kg/h tlenu i 4021 kg/h pary wodnej i kieruje się ją do reaktora 2, w którym na platynowych siatkach zachodzi parowo-tlenowa przemiana amoniaku pod ciśnieniem powyżej 0,3 MPa, np. 0,3 - 0,35 MPa. Ciepło reakcji utleniania amoniaku wykorzystuje się

PL 209 559 B1 do otrzymywania pary wodnej, przez ochłodzenie gazów nitrozowych w kubowej części reaktora 2. Otrzymane gazy nitrozowe (NO_X) następnie kieruje się do warnika 3 kolumny 6 do destylacji kondensatu kwasu azotowego, w której zachodzi kondensacja pary wodnej z wydzieleniem kondensatu kwasu azotowego (KKA) i zatężanie gazów nitrozowych. Ciepło kondensacji pary wodnej wykorzystuje się do zatężania kondensatu kwasu azotowego od stężenia 7 - 8,5 do 40% wagowych. Powstający przy tym destylat tworzący gazy, zawierający kwas azotowy w stężeniu do 0,25% wagowych kieruje się do wymiennika 7 ciepła, do którego jako ciecz chłodzącą wprowadza się roztwór SHA o stężeniu około 24% wagowych. Roztwór SHA, ogrzany w wyniku kondensacji pary wodnej destylatu, kieruje się do separatora 8, w którym wskutek rozprężania z roztworu odparowuje para wodna w temperaturze 60 - 85°C. Zatężony roztwór zawiera SHA w stężeniu około 40% wagowych. Gazy nitrozowe za warnikiem 3 kolumny destylacyjnej 6 kieruje się do wymiennika 4 ciepła, w którym zachodzi kondensacja resztek pary wodnej z wytworzeniem kondensatu kwasu azotowego o stężeniu 7 - 8,5% wagowych, oraz ochłodzenie zatężonych gazów nitrozowych do 40°C, które następnie oczyszcza się od tlenku azotu (IV) w skruberze 5 i kieruje do stanowiska 11 syntezy SHA w ilości 1092 kg/h. Skroplony destylat o zawartości kwasu azotowego 0,25% wagowych, a także część kondensatu wtórnej pary wodnej (WPW) za separatorem 8 i skraplaczem 9 wtórnej pary kieruje się do rozcieńczania stężonego kwasu siarkowego na stanowisku 10. Pozostałość kubową z kolumny destylacyjnej 6 o zawartości kwasu azotowego około 40% wagowych w ilości 1138 kg/h (455 kg/h monohydratu kwasu azotowego) oddziela się jako gotowy produkt i można go stosować w produkcji nawozów mineralnych. Gaz resztkowy (GR) z reaktora syntezy SHA kieruje się do spalania w rekuperatorze 12.

Dla porównania w poniższej tabeli przedstawiono dane ilustrujące pracę instalacji do syntezy SHA sposobem według wynalazku i według znanego sposobu.

Jak to wynika z tabeli, względne zużycie surowców do wytworzenia produktu jest wyższe niż w przypadku znanego sposobu. Jednak równocześnie jako produkt otrzymuje się kwas azotowy o stężeniu 40% wagowych, który można stosować w produkcji nawozów mineralnych, a jako produkt docelowy otrzymuje się SHA o stężeniu 40% wagowych w porównaniu z 24,6% wagowymi, bez dodatkowych nakładów energetycznych.

T a b e l a

	NH3	O2	H2O	NO z aparatu 5	NO na stanowisku 11	H2 do uwodorniania O2	H2 na stanowisku 11		40% KKA	HNO3	% SHA
Jednostka	kg/h	kg/h	kg/h	kg/h	kg/h	kg/h	kg/h	kg/h	kg/h	kg/h	%
Według znanego sposobu (RU 2045471)	680	1707	3345	1071	1092	17,5	128,1	145,6	-	-	24,6
Według wynalazku	817, 5	2052,6	4021	1092	1092	-	128,1	128,1	1138	455	40

Zastrzeżenie patentowe

Claims

Zastrzeżenie patentowe

Sposób wytwarzania siarczanu hydroksyloaminy, obejmujący przygotowanie mieszaniny reakcyjnej amoniaku, tlenu i pary wodnej, katalityczne utlenianie amoniaku, zatężanie gazów nitrozowych przez kondensację pary wodnej, zmieszanie zatężonych gazów nitrozowych z wodorem, mieszaniną kwasu siarkowego, wody i kondensatu z zatężania gazów nitrozowych, oraz syntezę siarczanu hydroksyloaminy, znamienny tym, że katalityczne utlenianie amoniaku prowadzi się pod ciśnieniem powyżej 0,3 MPa, ciepło gazów nitrozowych wykorzystuje się do zatężania kondensatu kwasu azotowego i roztworu siarczanu hydroksyloaminy, przy czym kondensat kwasu azotowego zatęża się do zawartości kwasu azotowego nie mniejszej niż 40% wagowych, a roztwór siarczanu hydroksyloaminy zatęża się do stężenia 40% wagowych z wykorzystaniem ciepła kondensacji par destylatu powstających przy zatężaniu kondensatu kwasu azotowego.