PL46241B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano dnia 30 pazdziernika 1962 r. /publikowal £ fBHr * % SiBLiOTEKA I Urzedu fatentowega POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 46241 KI.Zaklady Azotowe im. Pawla Findera *) Chorzów, Polska KI- 42 i, 28 • internat. C 01 b Sposób wytwarzania stezonego kwasu azotowego Patent trwa od dnia 14 stycznia 1960 r.Wynalazek dotyezy wytwarzania stezonego kwasu azotowego z kwasu o srednim stezeniu, np. okolo 50%-ego to jest kwasu jaki w prze¬ mysle wytwarza sie w najwiekszych ilosciach, i który posiada najnizsza cene. Jak wiadomo, przez rektyfikacje mozna otrzymac jedynie aze- otrop o stezeniu okolo 68°/o. Aby otrzymac kwas bardziej stezony, stosuje stie w znany sposób albo srodki odwadniajace jak np. kwas siarko¬ wy, albo przeprowadza sie wode zawarta w tym kwasie na kwas azotowy droga reakcji z cztero- tlenkiem azotu d tlenem pod wysokim cisnie¬ niem.Sposób wedlug wynalazku 'umozliwia wytwa¬ rzanie kwasu o stezeniu dowolnie wysokim z kwasu rozcienczonego lub srednio stezonego bez uzycia srodków odwadniajacych w rodzaju kwasu siarkowego i bez uzycia tlenu.*) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze wspól¬ twórcami wynalazku sa prof. dr Eugeniusz Bla¬ siak i mgr Witold Janiczek. ~~" Wbrew dotychczasowym pogladom jakoby dzialajac czterochlorkiem azotu na wode we¬ dlug reakcji 3NÓ2+H20 = 2HN03+NO mozna bylo uzyskac stezenie kwasu jedynie tylko nie wiele wyzsze od stezenia azeotropu okazalo Sie, ze mozna otrzymac kwas o stezeniu przekracza¬ jacym 90% jezeli reakcje poprowadzi sie w sro¬ dowisku dieklym przy równoczesnym usuwa¬ niu z srodowiska reakcyjnego powstajacego tlenku azotu. Tlenek azotu jest najbardziej lot¬ ny ze wszystkich skladników mieszaniny reak¬ cyjnej, wobec czego jego usuwaniu siprzyja pod¬ wyzszanie temperatury, zmniejszanie cisnienia lub przepuszczenie przez ciekla mieszanine re¬ akcyjna obojetnego gazu. Najbardziej celowe okazalo sie odpedzanie, tlenku azotu razem z ga¬ zowym czterotlenkien^,ik|óry mozna wygotowac z cieklego srodowiska reakcji a po oddzieleniu od tlenku azotu droga deflegmacji zawracac do tego srodowiska w stanie cieklym. W ten spo¬ sób nadmiar czterotlenku nie bioracy udzialuw reakcji sluzy jako gaz do odpedzania tlenku azotu.Reakcje w fazie cieklej miedzy czterotlenkieim azotu i woda, zwana w dalszym ciagu opisu re¬ akcja glówna, mozna prowadzic okresowo w ko¬ tle zaopatrzonym w kolumne rektyfikacyjna i deflegmator, jednakze lepiej pr-owadzic ja w sposób lumny rektyfikacyjnej, z której wylot gazowy stanowi tlenek azotu, a odciek surowy stezony kwas azotowy. Pod inazwa „surowy" rozumie sie tu stezony 'kwas azotowy zawierajacy znaczna ilosc rozpuszczonego caterofclemku azotu. Ko- lumne zasila atie na odpowiednio dobranych poziomach kwasem azotowym srednio atezpnyni oraz czterotlenkieim azotu. Czteretlenek po¬ trzebny do reakcji glównej uzyskuje sie wedlug wynalazku przez utlenianie tlenku azotu od¬ pedzonego ze srodowiska tej reakcji, a ponadto przez odpedzanie czterotlenku z wyprodukowa¬ nego surowego stezonego kwasu. Utlenianie tlenku azotu kwalsem azotowym jest procesem znanym i zachodzi z kwasem o dowolnym ste¬ zeniu przy odpowiednio wysokiej temperaturze.Jezeli stosowac do utleniania tlenku kwas o srednim stezeniu, np. okolo 50°/o-wy mozna w urzadzeniu o charakterze kolumny rektyfi¬ kacyjnej otrzymac czysty czterotlenek jako destylat i kwas oslabiony do nip. okolo 10*Vo jako odciek. Równiez znane jest odpedzanie cztero¬ tlenku ze stezonego kwasu azotowego zwane odbielanieim kwasu.Sposobem wedlug wynalazku reakcje glówna i oba procesy pomocnicze to jest dotlenianie tlenku alzotu i odpedzanie iczterotlenku z suro¬ wego stezonego kwasu, prowadzi sie równo¬ czesnie w ukladzie cyklicznym w sposób ciagly.Do cyklu wprowadza sie kwas azotowy sred¬ nio stezony a odprowadza kwas azotowy ste¬ zony i kwas bardzo rozcienczony. Prowadzenie procesu wymaga nakladu energii na podgrze¬ wanie i na chlodzenie. Odmian cyklu wedlug wynalazku moze bardzo wiele, gdyz kazda zmiana polegajaca czy to na zmianie ostrosci poszczególnej rektyfikacji, czy na doprowadze¬ niu pólproduktu na inny poziom kolumny rek¬ tyfikacyjnej, czy wreszcie zmian zalozenia co do sjtezen produktów otrzymywanych, lub zmia¬ na stezenia kwasu, z którego sie wychodzi, po¬ ciaga za soba szereg zmian ilosciowych lub jakosciowych w procesach wchodzacych do cy¬ klu. Mozliwe jest równiez wlaczenie do cyklu rektyfikacji otrzymanego kwasu o wysokim ste¬ zeniu, aby to stezenie podniesc do 99Vo i po¬ wyzej.Opisane ponizej dwa przyklady stanowia dwie odmiany sposród mozliwych licznych od¬ mian wykonania sposobu wedlug wynalazku.Rysunki sluza do wyjasnienia tych przykladów, a mianowicie fig. 1 przedstawia schemat pro¬ cesu cyklicznego wedlug przykladu I, a fig. 2 — schemat wedlug przykladu II.Przyklad I. 7,4 kmoli tlenku azotu po¬ chodzacego z kolumny 1, w "której zachodzi re¬ akcja glówna, dmuchawa 2 podaje rurociagiem U do koluimny dotleniajacej 3, do której do¬ prowadza sie jednoczesnie króccem 12 roztwór 10 kmoli HNOz W 35 kmolach H2Ot (1260 kg kwasu azotowego 50»/o-wego) kolumna dotle¬ niajaca pracuje w temperaturze rzedu 100°C.Urzadzenie do podgrzewania symbolizuje we- zownica parowa 10. Odciek z kolumny dotle¬ niajacej zawiera 1 kmol HN03 w 35,3 kmolach H20 (okolo 700 kg 9Vo-wego HN03). Ze szczytu kolumny dotleniajacej odprowadzany jest gaz o skladzie 12,9 kmoli N02, 3,1 kmoli NO, 0,4 ikmoli HN03 oraz 4 kmola H20. Gaz ten wchodzi przewodem 13 do górnej czesci kolum¬ ny 1 pod deflegmaitor 4. Tutaj gaz z kolumny dotleniajacej miesza sie z tlenkami azotu od¬ pedzonymi ze srodowiska reakcji i plynie do deflegmatora, gdzie nastepuje ochlodzenie do temperatury —10°, dzieki czemu wykroplone zostaja z gazów praktycznie calkowicie pary wody i kwasu azotowego, oraz wiekszosc cztero¬ tlenku azotu. Przez deflegmator przechodza jedynie 6,9 kmoli NO oraz 1,5 kmoli N02. Nie- wykitoplony gaz przechodzi do kolumny absorp¬ cyjnej 5, na która podaje sie króccem 14 3,5 kmola wody. W kolumnie absorpcyjnej zostaje prawie calkowicie wymyty N02. Reszta, która pobiera dmuchawa 2 stanowia 7,4 "kmola NO.Odciek z kolumny absorpcyjnej skladajacy sie z 1 mola HN03 oraz 3 kmoli HzO scieka rura obiegowa 15 na górna pólke kolumny reakcyj¬ nej 1, gdzie miesza sie z flegma i splywa po pólkach kiólumny reakcyjnej w przeciwpradzie do gazowych tlenków azotu odpedzanych ze srodowiska reakcji. Z dolu kolumny 1 splywa do odgazownika € odciek, skladajacy sie z 9 kmoli HN03, 3,2 kmoli H20 i 10 ikmoli N02.Odciek ten zostaje uwolniony od czterotlenku azotu w kolumnie 6 pracujacej w temperaturze okolo 90° dzieki ogrzewaniu wezownica parowa 7. Odpedzony dwutlenek azotu wprowadza sie z powrotem do kolumny reakteyjnej 1 zas odciek opuszczajacy kolumne 6 króccem 16, zawieraja- — 2 —ey d kmoli HNOs oraz 3 kancie Hfi (625 kg 90,8°/o-wego HN03) odprowadzany jest albo w stanie goracym do dalszego zageszczania, albo stanowi po schlodzeniu produkt gotowy.Przyklad II. Po kolumny pólkowej 1, w której .przeprowadza sie glówna reakcje, do¬ plywa rurociagiem 21 roztwór 5,3 kmola HNOs w 16,5 kmoli wody (668 kg HN03 50°/o-wegiO) oraz rurociagiem! 22 gaz pozostaly po wykrople¬ niu produktu gotowego, skladajacy stie z 4,3 kmoli HN03 oraz 50,1 kmoli N02. Wydzielajace sie z reakcji tlenki azotu przechodza przez deflegmator 4 pracujacy w temperaturze —10°, gdzie wiekszosc N02 ulega wykropleniu i za¬ wróceniu do srodowiska reakcji. Gaz po przejs¬ ciu przez deflegmator 4 wyplukuje sie jeszcze w kolumnie 5 za.pomoca 3,5 kmoli wody wcho¬ dzacej króccem 23, a uzyskany w ten sposób odciek zlozony z 1 kmola HN03 i 3 kmoli H20 odprowadza -sie rura obiegowa 24 do kolumny 1. Pozostaly po myciu wodnym gaz sklada sie z 7,4 kmoli NO, które dmuchawa 2 podaje do kolumny dotleniajacej 3 rura 25. Do kolumny dotleniajacej 3 wprowadza sie króccem umiesz¬ czonym w jednej trzeciej wysokosci od dolu roztwór 3,9 kmoli HN03 w 13,6 kmoli H20 (492 kg HN03 50%-wego) oraz na szczyt caly odciek z kolumny reakcyjnej 1 skladajacy sie z 24,4 kmoli HNOz, 14,6 kmoli H20 i 27,9 kmoli N02. Z dna kolumny dotleniajacej pracujacej w temperaturze okolo 100° podgrzewanej we- zownica 10 odprowadza sie odciek zawierajacy 1 kmol HiVOs i 35,3 kmoli H20 zas szczytem uchodza gazy i pary, które przechodza jeszcze przez deflegmator 8 utrzymywany w temperatu¬ rze 50°, w którym ulegaja wykropleniu i za¬ wróceniu do kolumny utleniajacej wyzej wrza¬ ce frakcje kwasu azotowego. Z deflegmatora wychodzi rurociagiem 27 gaz skladajacy sie l 12,5 kmoli HN03, 0,3 kmoli H20 i 50,1 kmoli N02. Z gazu tego wykrapla sie przez schlodzenie w chlodnicy wodnej 9 do temperatury 25° kon¬ densat, który po odgazowaniu i zawróceniu od¬ pedzonego N02 do strumienia gazu przed chlodu nica, stanowi produkt gotowy, skladajacy sie z 8,2 kmoli HN03 i 0,3 kmoli HjjO (520 kg HN03 99tyo-wego), który odprowadza sie przewodem 28. Galz pozostaly po wykropleniu par kwasu o skladzie 4,3 kmoli HN03 i 50,1 kmoM N02 zawraca sie jak juz zaznaczono, rurociagiem 22 do kolumny 1. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania stezonego kwasu azotowe¬ go z kwasu o stezeniu srednim przez dzialanie czterotlenkiem azotu na wode zawarta w roz¬ cienczanym kwasie azotowym, znamienny tym, ze reakcje prowadzi sie w obecnosci nadmiaru cieklego ozterotlenku azotu, przy czym powsta¬ jacy w wyniku reakcji tlenek azotu odpedza sie ze srodowiska wraz z nadmiarem czterotlenku azotu, a z otrzymanego surowego stezonego kwasu azotowego usuwa zawarty w nim jesz¬ cze czterotlenek azotu i zawraca do reakcji zatezenia kwasu azotowego o srednim stezeniu, . pTzy ozym dodatkowo do reakcji tej doprowa- ] ^ dza sie jeszcze dwutlenek azotu otrzymany w / znany sposób przez utlenienie odpedzonego ze / srodowiska reakcji tlenku azotu za pomoca u kwasu azotowego o srednim stezeniu, przy czym wszystkie wymienione procesy prowadzi sie w cyklu zamknietym. Zaklady Azotowe im. Pawla Findera Zastepca: mgr inz. Wiltdld Hennel rzecznik patentowyDo opisu patentowego nr 46241 BIBLIOT£KAl £G „puch" W-wa, zam. 906| Orzedu Polentowego j ¦62 naklad 100 egz, PL