PL80420B1 - - Google Patents

Description

Sposób wytwarzania i przerobu roztworu soli hydroksyloamoniowej w procesie obiegowym Przedmiotem wynalazku jest ulepszony sposób wytwarzania i przerobu soli hydroksyloamoniowej w procesie obiegowym.Jak wiadomo sole hydroksyloamoniowe stosowa¬ ne sa przy otrzymywaniu oksymów z ketonów, a zwlaszcza przy wytwarzaniu oksymu cykloheksa- nonu z cykloneksanonu. Obecnie znana jest me¬ toda obiegowa, polegajaca na tym, ze kwasny, bu¬ forowy, wodny roztwór reakcyjny, zawierajacy kwasy buforowe lub sole o charakterze kwasów, jak na przyklad kwas fosforowy lub kwasny siar¬ czan sodowy oraz sole tych kwasów, przesyla sie w obiegu zamknietym poprzez strefe syntezy soli hydroksyloamoniowej, gdzie w wyniku katalitycz¬ nej redukcji jonów azotanowych za pomoca wodo¬ ru czasteczkowego, powstaje hydroksyloamina, oraz przez strefe oksymowania. Jony azotanowe dopro¬ wadza sie do wodnego roztworu obiegowego, przed wprowadzeniem go do strefy syntezy soli hydroksy¬ loamoniowej, najczesciej w postaci okolo 60% kwa¬ su azotowego. Powstala hydroksyloamina reaguje z wolnym kwasem buforowym, zawartym w roz¬ tworze, tworzac odpowiednia sól hydroksyloamonio- wa. Otrzymany w ten sposób roztwór soli hydro¬ ksyloamoniowej kieruje sie do strefy oksymowania, gdzie w wyniku reakcji soli hydroksyiloamoniowej z ketonem, powstaje odpowiedni oksym z równo¬ czesnym wydzieleniem wolnego kwasu. Oksym ten oddziela sie od wolnego roztworu reakcyjnego, któ- 2 ry kieruje sie ponownie do strefy syntezy soli hy¬ droksyloamoniowej .Reakcje chemiczne, zachodzace w poszczególnych lazach tego procesu, mozna przedstawic za porno- 5 ca nastepujacych schematów: 1) tworzenie soli hydroksyloamoniowej wedlug nastepujacego schematu: 2H3P04 + NO- + 3H2 - NH3OH+ + 2H2P04 + 21^0 10 2) tworzenie oksymu, na przyklad z cykloheksa- nonu — wedlug schematu reakcji, przedstawione¬ go na rysunku, 3) uzupelnienie zuzytych jonów azotanowych, przez dodawanie HN08 po oddzieleniu powstalego 15 oksymu — wedlug nastepujacego schematu reakcji: H3P04 + H8POr + 3H20- 2H8P04 + NO - + 311*0 Po dodaniu HNQ3 i usunieciu wody, powstalej w wyniku reakcji i wprowadzonej wraz z dodanym 20 kwasem azotowym, roztwór obiegowy posiada teo¬ retycznie ten sam sklad co roztwór poczatkowy, stosowany do otrzymywania soli hydroksyloamo¬ niowej.W wyniku katalitycznej redukcji jonów azota- 25 nowych wodorem czasteczkowym, jak wiadomo nie tylko tworzy sie hydroksyloamina, lecz takze, za¬ leznie od warunków reakcji, 5—20% calkowitej ilosci jonów azotanowych zawartych w roztworze, ulega redukcji do amoniaku. W przypadku ciagle- 30 go procesu, polegajacego na utrzymywaniu w zam- 80 420J. 80 420 knietym obiegu kwasnego, wodnego roztworu re¬ akcyjnego, powstaje niebezpieczenstwo, ze wsku¬ tek redukcji jonów azotanowych do amoniaku, zawartosc amoniaku w srodowisku reakcji bedzie nieustannie wzrastac. Clicac zapewnic dobry prze¬ bieg odpowiednich reakcji chemicznych nalezy jed¬ nak dazyc do utrzymania mozliwie niezmiennego skladu roztworu reakcyjnego, znajdujacego sie w obiegu. Z tego wzgledu nalezy usuwac w spo¬ sób ciagly lub periodyczny wytwarzajacy sie amo¬ niak. Mozna tego dokonac na przyklad przez wy¬ laczenie czesci roztworu reakcyjnego z obiegu, za- tezenie go, wykrystalizowanie soli amonowej i za¬ wrócenie do obiegu lugu macierzystego, otrzyma¬ nego po oddzieleniu soli amonowej.Przedmiotem wynalazku jest ulepszenie sposobu umozliwiajace unikniecie klopotliwego zatezania i oddzielania wykrystalizowanej soli amonowej.Sposób wedlug wynalazku polega na wykorzysta¬ niu w procesie obiegowym znanej reakcji, zacho¬ dzacej miedzy gazami nitrozowymi a jonami amo¬ nowymi i przebiegajacej wedlug nastepujacego schematu reakcji: 2NH + + NO + N02 - 2N2f + 3H20 + 2H+ 4 Wedlug wynalazku obiegowy, wodny roztwór re¬ akcyjny, zawierajacy jony amonowe, wprowadza sie czesciowo lub w calosci w kontakt z gazami nitrozowymi w warunkach, w których jony amo¬ nowe przeznaczone do usuniecia, rozkladaja sie z wydzieleniem azotu. Rozklad NH + do N8 uwa- 4 runkowany jest przede wszystkim wielkoscia tem¬ peratury. Na szybkosc reakcji rozkladu wplywa wprawdzie takze stezenie jonów NH + i wartosc 4 pH, ale w kwasnym srodowisku glównym czynni¬ kiem, wplywajacym na szybkosc reakcji, jest tem¬ peratura.""W temperaturze ponizej 20°C rozklad prawie nie zacnódzi; natomiast w temperaturze wyzszej od 40°C reakcja przebiega juz dosyc szybko.W rozpatrywanym procesie obiegowym, podczas którego z jednej strony nalezy rozlozyc do azotu jony amonowe zawarte w roztworze obiegowym przez zetkniecie z gazami nitrozowymi, a z drugiej strony nalezy do tego roztworu dodac kwa^ azoto¬ wy jako zródlo tworzenia soli hydroksyloamonio- wej, korzystne jest rozwiazanie polegajace na za¬ stosowaniu roztworu obiegowego jako cieczy absorpcyjnej do gazów nitrozowych, podczas absorpcji koncowej w instalacji kwasu azotowego.Jak wiadomo tlenek azotu do produkcji kwasu azotowego otrzymuje sie przez spalanie amoniaku, a nastepnie utlenia go powietrzem na dwutlenek azotu. Ten ostatni absorbuje sie w wodzie lub w rozcienczonym kwasie azotowym, przy czym absorpcja zachodzi w kilku stadiach z równoczes¬ nym, miedzystopniowym utlenianiem tworzacego sie tlenku azotu i/lub dwutlenku azotu wedrug nastepujacych schematów reakcji: 3N02 + H20 -? 2HNOs + NOf 2NO + 02 ^2N02 W praktyce okazuje sie, ze trzy czwarte calko¬ witej ilosci NO, otrzymanego przez spalenie NH3, utleniaja sie szybko do N02 i predko ulegaja absorpcji. Natomiast do utlenienia i zaabsorbowar nia pozostalej jednej czwartej ilosci NO potrzeba juz stosunkowo duzej przestrzeni, w której mogly¬ by zajsc obydwa procesy.Absorbujac reszte gazów nitrozowych w kwas¬ nym, wodnym roztworze obiegowym w celu usu¬ niecia jonów NH -I-, powstalych w Cyniku redukcji jonów azotanowych, osiaga sie korzystne pod wzgledem ekonomicznym polaczenie produkcji kwa¬ su azotowego z synteza hydroksyloaminy, gdyz ga¬ zy nitrozowe nie zuzyte ewentualnie w reakcji roz¬ kladu, przebiegajacej wedlug schematu 2NH + + NO + N02 -+ 2N2f + 3H20 + 2H+ 4 znajduja pozyteczne zastosowanie do wytwarzania kwasu azotowego w roztworze reakcyjnym. Chcac zapewnic latwy przebieg absorpcji gazów nitrozo¬ wych w cieczy obiegowej, nalezy nie dopuscic, aby temperatura w ukladzie absorpcyjnym wzrosla po¬ wyzej 80°C, gdyz w tym przypadku za duza ilosc gazów nitrozowych nie ulega absorpcji. Innymi slo¬ wy, dolna temperatura graniczna jest uwarunko¬ wana reakcja rozkladu jonów NH + , która prze¬ biega latwo przy nominalnej temperaturze 50°C, a górna temperatura graniczna — reakcja absorpcji gazów nitrozowych, prowadzona w temperaturze nie wyzszej niz 80°C.Schemat instalacji przedstawiono na rysunku.Zespól do produkcji kwasu azotowego obejmuje piec do spalania amoniaku 3, zaopatrzony w siatke platynowa 4 i rury chlodzace 5, w których wydzie¬ lajace sie cieplo zostaje zuzyte do wytworzenia pa¬ ry, dalej skraplacz goracego gazu 7, w którym tworza sie pierwsze ilosci kwasu azotowego, wieze utleniajaca 10, uklad absorpcyjny 12, skladajacy sie w praktyce z kilku kolumn i przestrzeni utlenia¬ jacych oraz kolumne destylacyjna 14.Uklad obiegowy sklada sie ze strefy syntezy soli hydroksyloamoniowej A, zasilanej wodorem po¬ przez rurociag 30, i strefy oksymowania B, w któ¬ rej prowadzi sie równiez oddzielanie oksymu. Do strefy B doprowadza sie keton rurociagiem zasila¬ jacym 31 i odprowadza z niej oksym rurociagiem odplywowym 32. W sklad ukladu obiegowego wcho¬ dzi ponadto rurociag 20, uklad absorpcyjny 19, skladajacy sie w praktyce z kilku kolumn absorp¬ cyjnych i przestrzeni utleniajacych, oraz rurociagi 24 i 25.Roztwór reakcyjny styka sie w ukladzie absorp¬ cyjnym 19 z gazami nitrozowymi, doprowadzanymi rurociagiem 18. Gaz odpadkowy odprowadza sie z kolumny przez rurociag 29.Proces, bedacy przedmiotem wynalazku, przebie¬ ga na przyklad nastepujaco: rurociagami 1 i 2 do¬ prowadza sie do pieca 3 amoniak i powietrze, ko¬ rzystnie pod cisnieniem kilku atmosfer, na przy¬ klad 5—7 atn i spala do NO i H20. Gorace gazy oddaja swoje cieplo wodzie, plynacej w rurach chlodzacych 5, a nastepnie doprowadzane sa ruro¬ ciagiem 6 do skraplacza 7, zaopatrzonego w rury chlodzace i zasilanego woda chlodzaca za pomoca rurociagu 8. Gazy, uwolnione od duzej ilosci wody, plyna rurociagiem 9 do wiezy utleniajacej 10, gdzie NO utlenia sie powietrzem do N02, a z wiezy 10 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6080 420 6 plyna rurociagiem 11 do dolnej czesci ukladu absorpcyjnego 12.Jako ciecz absorpcyjna stosuje sie skropliny, od¬ prowadzane ze skraplacza 7 rurociagiem 13. Jezeli proces spalania amoniaku prowadzi sie pod zwiek¬ szonym cisnieniem, wówczas skropliny te otrzymu¬ je sie w postaci' 30—40% kwasu azotowego.Kwas powstaly w ukladzie absorpcyjnym 12 do¬ prowadza sie na szczyt kolumny destylacyjnej 14, w której za pomoca powietrza, doprowadzonego rurociagiem 15, odpedza sie z kwasu rozpuszczony w nim NO.Kwas odplywajacy z dolu kolumny odprowadza sie rurociagiem 16 i cala jego ilosc lub czesc do¬ prowadza sie rurociagiem 17 do strumienia obiego¬ wego roztworu reakcyjnego, plynacego rurociagiem 24 do strefy syntezy soli hydroksyloamoniowej..Gazy nitrozowe, niezaabsorbowane w ukladzie 12, kieruje sie zgodnie z wynalazkiem, do ukladu absorpcyjnego 19, gdzie stykaja sie one z obiego¬ wym roztworem reakcyjnym, zawierajacym jony amonowe i doprowadzanym na szczyt kolumny ru¬ rociagiem 20.Kwasny, obiegowy roztwór reakcyjny moze za¬ wierac wiecej jonów Nil -h niz nalezy ich z niego usunac, poniewaz sole buforowe moga wystepowac w roztworze reakcyjnym na przyklad w postaci soli amonowych.W tym przypadku nalezy rozlozyc na przyklad 5% calkowitej ilosci obecnych jonów N+- i nie potrzeba przesylac calej cieczy obiegowej przez uklad absorpcyjny 19, lecz tylko czesc zawierajaca tyle jonów NH+, ile ma ulec rozkladowi, a cala pozostala ilosc roztworu przeslac rurociagiem 21 omijajacym uklad absorpcyjny. Za pomoca zawo¬ rów 22 i 23 mozna ustawic potrzebny stosunek miedzy obydwoma strumieniami roztworu, lezacy w praktyce miedzy 5 :95 a 25 :75. Jezeli roztwór obiegowy zawiera tak malo jonów NH + , podle¬ gajacych rozkladowi, ze oddzielony strumien cieczy nie wystarcza do zraszania ukladu absorpcyjnego 19, wówczas, w celu zapewnienia wlasciwego sto¬ sunku miedzy gazem a ciecza w tym ukladzie, nalezy doprowadzac do niego odpowiednia ilosc wody zraszajacej rurociagiem, zaopatrzonym w za¬ wór 26.W przypadku wylaczenia syntezy hydroksyloami¬ ny, mozna uklad absorpcyjny 19 zasilac woda i tak¬ ze prowadzic w nim absorpcje gazów nitrozowych.Rozcienczony kwas azotowy, otrzymany . przez absorpcje, przesyla sie rurociagiem 27, zaopatrzo¬ nym w zawór 28, do ukladu absorpcyjnego 12.Obydwa uklady absorpcyjne 12 i 19 w istocie tworza razem uklad absorpcyjny, stosowany zwykle w normalnej instalacji kwasu azotowego.Sposób wedlug wynalazku, bedacy polaczeniem procesu rozkladu jonów NH+ za pomoca gazów nitrozowych i procesu otrzymywania kwasu azoto¬ wego na drodze absorpcji gazów nitrozowych w roztworze wyjsciowym, przeznaczonym do syn¬ tezy hydroksyloaminy przez redukcje katalityczna jonów azotanowych wodorem czasteczkowym, umo¬ zliwia prowadzenie lepszej gospodarki wodnej ca¬ lego procesu. W procesie nalezy odparowac mniej wody, gdyz: a) potrzebna ilosc kwasu azotowego dodawano dawniej do roztworu obiegowego na przyklad 5 w postaci 60% HN08, a wprowadzana wode nale¬ zalo usuwac przez odparowanie, b) woda znajdujaca sie w obiegu, zuzywana jest do tworzenia HN08 i nie trzeba jej odparowywac.Do blizszego objasnienia wynalazku sluzy poniz- 10 szy przyklad liczbowy.W obiegu znajduje sie 85.000 kg/godz. roztworu reakcyjnego o nastepujacym skladzie, podanym w % wagowych: H8P04 11,3 15 NH4N08 17,2 NH4H2P04 11,9 H20 59,6 W roztworze tym nalezy rozlozyc w ciagu godziny 5% zawartych w nim jonów NH -l-. Przez uklad 20 absorpcyjny 19 kieruje sie czesc roztworu o nate¬ zeniu przeplywu 8.500 kg/godz. Do kolumny do¬ prowadza sie rurociagiem 18, od dolu, 18.800 m3/ /godz. gazu o nastepujacym skladzie, podanym w % objetosciowych: 25 N02 5,5 NO 1,4 H30 0,5 02 4,2 N8 88,4 30 W ukladzie absorpcyjnym utrzymuje sie tempera¬ ture na poziomie 55°C. Ciecz, odprowadzana ruro¬ ciagiem 24, ma nastepujacy sklad, podany w % wagowych: H8P04 16,6 35 NH4N08 9,8 HNOs 27,3 H20 46,3 PL PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 40 1. Sposób wytwarzania i przerobu roztworu soli hydroksyloamoniowej w procesie obiegowym, pole¬ gajacy na przesylaniu kwasnego, wodnego roztwo¬ ru reakcyjnego w obiegu zamknietym miedzy stre¬ fa syntezy soli hydroksyloamoniowej a strefa syn- 45 tezy oksymu, przy czym do cieczy obiegowej do¬ daje sie kwas azotowy, sluzacy jako zródlo azotu przy tworzeniu soli hydroksyloamoniowej przez re¬ dukcje jonów azotanowych a jony amonowe, pow¬ stale jako produkt uboczny przez redukcje jonów 50 azotanowych, nalezy usunac z rozftworu, znamien¬ ny tym, ze ciecz obiegowa, zawierajaca jony amo¬ nowe, wprowadza sie czesciowo lub w calosci w kontakt z gazami nitrozowymi w warunkach, w których jony amonowe rozkladaja sie z wy- 55 dzieleniem azotu.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze temperature roztworu reakcyjnego utrzymuje sie podczas procesu rozkladu na poziomie 40—80°C.

3. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, znamienny tym, 60 ze reakcje rozkladu prowadzi sie w koncowym ukladzie absorpcyjnym za pomoca mieszaniny ga¬ zów nitrozowych, z których co najwyzej trzy czwarte zawartego w nich NO, otrzymanego przez spalanie NH8, zuzyto juz do wytworzenia kwasu 65 azotowego przez utlenienie i absorpcje.80 420 NH30H4 2H2P0^2H20+ [ H ]~°—[ HJ~N ~°H ^H3P0, +- H2P04 + 3H20 Schemat LDA — Zaklad 2 -r- Typo, zam. 751/75 — 110 eo,z. Cena 10 zl PL PL