RU2257340C1 - Hydroxylamine sulfate preparation process - Google Patents

Hydroxylamine sulfate preparation process Download PDF

Info

Publication number
RU2257340C1
RU2257340C1 RU2003135515/15A RU2003135515A RU2257340C1 RU 2257340 C1 RU2257340 C1 RU 2257340C1 RU 2003135515/15 A RU2003135515/15 A RU 2003135515/15A RU 2003135515 A RU2003135515 A RU 2003135515A RU 2257340 C1 RU2257340 C1 RU 2257340C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
synthesis
hydroxylamine sulfate
stage
nitric acid
ammonia
Prior art date
Application number
RU2003135515/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003135515A (en
Inventor
Абиль Аббасович Мамедов (UA)
Абиль Аббасович Мамедов
Иван Иванович Барабаш (UA)
Иван Иванович Барабаш
Ольга Викторовна Коноплина (UA)
Ольга Викторовна Коноплина
Владимир Давидович Можжевелов (UA)
Владимир Давидович Можжевелов
Оксана Анатольевна Люта (UA)
Оксана Анатольевна Лютая
Original Assignee
Украинский государственный научно-исследовательский и проектный институт азотной промышленности и продуктов органического синтеза (УкрГИАП)
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 Украинский государственный научно-исследовательский и проектный институт азотной промышленности и продуктов органического синтеза (УкрГИАП) filed Critical Украинский государственный научно-исследовательский и проектный институт азотной промышленности и продуктов органического синтеза (УкрГИАП)
Publication of RU2003135515A publication Critical patent/RU2003135515A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2257340C1 publication Critical patent/RU2257340C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: industrial organic synthesis.
SUBSTANCE: invention relates to preparation of hydroxylamine sulfate used in caprolactam production. Process consists in catalytic steam-oxygen oxidation of ammonia and synthesis of hydroxylamine sulfate both carried out under elevated pressure (above 0.25 MPa), pressure in the steam-oxygen oxidation stage being higher than then in hydroxylamine sulfate synthesis stage by a value equal to aerodynamic resistance of equipment and pipelines installed between the two stages. Nitrose gas obtained after steam-oxygen oxidation stage is concentrated by condensing water vapors and freed of nitrogen dioxide, after which mixed with hydrogen for synthesis of hydroxylamine sulfate in dilute sulfuric acid solution. Nitric acid concentrate with 7-8.5% nitric acid releasing during concentration of nitrose gas is subjected to liquid-phase hydrogenation on platinum catalyst. Thus obtained pure nitrogen dioxide in mixture with hydrogen is sent to hydroxylamine sulfate synthesis stage and hydrogenation product containing up to 0.45% nitric acid is used to dilute concentrated sulfuric acid thereby providing wasteless technology.
EFFECT: simplified process flowsheet and automated process control, and reduced investment expenses of ammonia oxidation stage (by 65-70%).
3 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к способу получения гидроксиламинсульфата (ГАС), применяемого в производстве капролактама.The invention relates to the chemical industry, and in particular to a method for producing hydroxylamine sulfate (GAS) used in the production of caprolactam.

Известен способ получения ГАС, включающий приготовление реакционной смеси аммиака, кислорода и водяного пара, каталитическое парокислородное окисление аммиака, смешение полученного нитрозного газа с водородом, стабилизацию нитрозного газа гидрированием избыточного кислорода в присутствии серебряно-марганцевого катализатора, его двухстадийное концентрирование конденсацией водяных паров, смешение концентрированного монооксида азота с водородом и синтез гидроксиламинсульфата в среде разбавленной серной кислоты. Конденсат второй стадии концентрирования нитрозного газа гидрируют водородом в присутствии платинового катализатора в жидкой фазе. Образующийся при этом чистый оксид азота (II) используют для синтеза ГАС, а продукт гидрирования с массовой долей азотной кислоты до 0,45% вместе с конденсатом первой ступени используют для разбавления концентрированной серной кислоты, обеспечивая тем самым безотходность технологии [заявка ЕПВ №0945401, МПК6 С 01 В 21/14, 1999 г.].A known method of producing a HAS, including the preparation of a reaction mixture of ammonia, oxygen and water vapor, catalytic vapor-oxygen oxidation of ammonia, mixing the obtained nitrous gas with hydrogen, stabilization of nitrous gas by hydrogenation of excess oxygen in the presence of a silver-manganese catalyst, its two-stage concentration by condensation of water vapor, mixing concentrated nitrogen monoxide with hydrogen and the synthesis of hydroxylamine sulfate in dilute sulfuric acid. The condensate of the second stage of concentration of nitrous gas is hydrogenated with hydrogen in the presence of a platinum catalyst in the liquid phase. The resulting pure nitric oxide (II) is used for the synthesis of HAS, and the hydrogenation product with a mass fraction of nitric acid up to 0.45% together with the condensate of the first stage is used to dilute concentrated sulfuric acid, thereby ensuring a waste-free technology [EPO application No. 0945401, IPC 6 C 01 B 21/14, 1999].

Достоинством такого способа является получение концентрированного оксида азота (II) и утилизация отходов производства в виде разбавленных растворов азотной кислоты.The advantage of this method is the production of concentrated nitric oxide (II) and the disposal of industrial waste in the form of dilute solutions of nitric acid.

Однако при стабилизации состава нитрозного газа гидрированием избыточного кислорода на серебряно-марганцевом катализаторе безвозвратно теряется оксид азота (II) и образуются азот и оксид азота (I), которые снижают эффективность работы стадии синтеза ГАС.However, when the composition of nitrous gas is stabilized by hydrogenation of excess oxygen on a silver-manganese catalyst, nitrous oxide (II) is irretrievably lost and nitrogen and nitric oxide (I) are formed, which reduce the efficiency of the GAS synthesis stage.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ, включающий приготовление реакционной смеси аммиака, кислорода и водяного пара, каталитическое парокислородное окисление аммиака, смешение полученного нитрозного газа с водородом, стабилизацию нитрозного газа путем гидрирования на серебряно-марганцевом катализаторе избыточного кислорода на 70-75%, его двухстадийное концентрирование конденсацией паров воды, смешение концентрированного оксида азота (II) с водородом и синтез гидроксиламинсульфата в среде разбавленной серной кислоты.The closest to the claimed invention in technical essence and the achieved effect is a method comprising preparing a reaction mixture of ammonia, oxygen and water vapor, catalytic vapor-oxygen oxidation of ammonia, mixing the obtained nitrous gas with hydrogen, stabilization of nitrous gas by hydrogenation of excess oxygen on a silver-manganese catalyst on 70-75%, its two-stage concentration by condensation of water vapor, the mixing of concentrated nitric oxide (II) with hydrogen and the synthesis of hydro ilaminsulfata in dilute sulfuric acid medium.

Существенным отличием этого способа получения ГАС от вышеописанного является то, что на стадии стабилизации нитрозного газа избыточный кислород гидрируют на 70-75% вместо 90%. В результате этого на второй стадии концентрирования нитрозного газа образуется конденсат, содержащий в 1,5-2,5 раза больше азотной кислоты, чем в вышеописанном способе. При его жидкофазном гидрировании образуется, соответственно, больше чистого оксида азота (II). Кроме того, при гидрировании избыточного кислорода на 70-75% в процессе стабилизации нитрозного газа оксид азота (II) практически не теряется, и, следовательно, не образуются дополнительно инертные примеси, а объемная доля оксида азота (II) в концентрированном нитрозном газе на 2,3-2,5% больше, чем в вышеописанном способе [декларационный патент Украины №50681А, МПК7 С 01 В 21/14, 2002 г.].A significant difference between this method of producing GAS from the above is that at the stage of stabilization of nitrous gas, excess oxygen is hydrogenated by 70-75% instead of 90%. As a result of this, a condensate is formed in the second stage of concentration of nitrous gas, containing 1.5-2.5 times more nitric acid than in the above method. During its liquid-phase hydrogenation, correspondingly, more pure nitric oxide (II) is formed. In addition, when hydrogenation of excess oxygen by 70-75% during the stabilization of nitrous gas, nitric oxide (II) is practically not lost, and, therefore, additional inert impurities are not formed, and the volume fraction of nitric oxide (II) in concentrated nitrous gas is 2 , 3-2.5% more than in the above method [declaration patent of Ukraine No. 50681A, IPC 7 C 01 B 21/14, 2002].

Общим недостатком обоих вышеописанных способов является сложность схемы в целом, предусматривающей как стадию стабилизации состава нитрозного газа гидрированием части избыточного кислорода, так и стадию жидкофазного гидрирования конденсата второй ступени концентрирования нитрозного газа. Кроме того, схема отличается жесткой взаимосвязью между стадиями окисления аммиака и синтеза ГАС, обусловленной необходимостью сжатия оксида азота (II), что усложняет автоматическое регулирование процессом.A common drawback of both of the above methods is the complexity of the scheme as a whole, which includes both the stage of stabilization of the composition of nitrous gas by hydrogenation of a part of the excess oxygen and the stage of liquid-phase hydrogenation of the condensate of the second stage of concentration of nitrous gas. In addition, the scheme is characterized by a strict relationship between the stages of ammonia oxidation and synthesis of HAC, due to the need to compress nitric oxide (II), which complicates the automatic process control.

С целью исключения стадии сжатия нитрозного газа каталитическое окисление аммиака осуществляют при повышенном давлении до 0,4 МПа [Атрощенко В.И., Черкашин В.Н., Ушакова Н.М., Клещев Н.Ф. Изв. ВУЗ СССР. “Химия и химическая технология”, 1978, т.21, вып.6, с.868-870]. При этом упрощается согласование работы стадий окисления аммиака и синтеза ГАС и автоматическое регулирование процессом, существенно снижаются капитальные затраты.In order to eliminate the stage of compression of nitrous gas, the catalytic oxidation of ammonia is carried out at elevated pressure up to 0.4 MPa [Atroshchenko V.I., Cherkashin V.N., Ushakova N.M., Kleschev N.F. Izv. University of the USSR. “Chemistry and chemical technology”, 1978, v.21, issue 6, p.868-870]. This simplifies the coordination of the stages of the oxidation of ammonia and the synthesis of GAS and automatic process control, significantly reduced capital costs.

Однако при парокислородном каталитическом окислении аммиака под повышенным давлением до 0,4 МПа снижается выход оксида азота (II) на 1-1,5% и соответственно больше образуется инертных примесей, что увеличивает расходы сырья на изготовление продукта и снижает производительность стадии синтеза ГАС.However, in the case of vapor-oxygen catalytic oxidation of ammonia under increased pressure to 0.4 MPa, the yield of nitric oxide (II) decreases by 1-1.5% and accordingly, more inert impurities are formed, which increases the cost of raw materials for the manufacture of the product and reduces the performance of the GAS synthesis stage.

Целью настоящего изобретения является усовершенствование способа получения ГАС путем изменения параметров процесса и технологической схемы так, чтобы снизить капитальные и удельные затраты на изготовление продукта, а также упростить регулирование и управление процессом.The aim of the present invention is to improve the method of producing GAS by changing the parameters of the process and technological scheme so as to reduce capital and specific costs for the manufacture of the product, as well as to simplify the regulation and control of the process.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения гидроксиламинсульфата, включающем приготовление реакционной смеси аммиака, кислорода и водяного пара, согласно изобретению, каталитическое парокислородное окисление аммиака и синтез ГАС осуществляют под повышенным давлением - более 0,25 МПа, при этом давление стадии окисления аммиака превышает давление стадии синтеза ГАС на величину, равную аэродинамическому сопротивлению оборудования и трубопроводов газового тракта между стадиями, концентрируют нитрозный газ путем конденсации паров воды, очищают от примесей оксида азота (IV), смешивают с водородом и синтезируют гидроксиламинсульфат в среде разбавленной серной кислоты, синтез ГАС осуществляют под давлением более 0,25 МПа. Азотнокислый конденсат, выделяющийся при концентрировании нитрозного газа, с массовой долей азотной кислоты 7-8,5% подвергают жидкофазному гидрированию в присутствии платинового катализатора. Получаемый при этом чистый оксид азота (II) в смеси с водородом направляют на стадию синтеза ГАС, а продукт гидрирования с массовой долей азотной кислоты до 0,45% используют для разбавления концентрированной серной кислоты, обеспечивая тем самым безотходную технологию.The problem is solved in that in the method of producing hydroxylamine sulfate, including the preparation of a reaction mixture of ammonia, oxygen and water vapor, according to the invention, the catalytic vapor-oxygen oxidation of ammonia and the synthesis of HAC are carried out under increased pressure of more than 0.25 MPa, while the pressure of the ammonia oxidation stage exceeds the pressure of the HAS synthesis stage by an amount equal to the aerodynamic resistance of the equipment and pipelines of the gas path between the stages, the nitrous gas is concentrated by condensation and water vapor purified of impurities of nitrogen oxide (IV), mixed with hydrogen and synthesize hydroxylamine in dilute sulfuric acid medium, HAS synthesis performed under pressure above 0.25 MPa. The nitric acid condensate released during the concentration of nitrous gas, with a mass fraction of nitric acid of 7-8.5%, is subjected to liquid-phase hydrogenation in the presence of a platinum catalyst. The resulting pure nitric oxide (II) in a mixture with hydrogen is sent to the GAS synthesis stage, and the hydrogenation product with a mass fraction of nitric acid up to 0.45% is used to dilute concentrated sulfuric acid, thereby providing a waste-free technology.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Реакционную смесь аммиака, кислорода и водяного пара, приготовленную в смесителе 1, направляют в реактор 2, где аммиак окисляют кислородом до оксида азота (II) под давлением более 0,25 МПа (например, 0,3-0,35 МПа). Тепло реакции окисления аммиака используют для получения пара, охлаждая нитрозный газ в котловой части реактора 2. Полученный нитрозный газ концентрируют, конденсируя пары воды в теплообменнике 3, очищают от примесей оксида азота (IV), промывая частью азотнокислого конденсата в аппарате 4, смешивают с водородом в смесителе 5 и направляют в каскад реакторов 6, где в среде разбавленной серной кислоты синтезируют ГАС под давлением более 0,25 МПа. Азотнокислый конденсат с массовой долей азотной кислоты 7-8,5% направляют в реактор 7, где в присутствии платинового катализатора гидрируют водородом. Образующуюся при этом смесь чистого оксида азота (II) и водорода смешивают с основным потоком концентрированного оксида азота (II). Продукт гидрирования с массовой долей азотной кислоты до 0,45% направляют в смеситель 8 для разбавления концентрированной серной кислоты. Отходящие газы из каскада реакторов 6 синтеза ГАС направляют в рекуперативно-экологическую установку 9.The reaction mixture of ammonia, oxygen and water vapor prepared in mixer 1 is sent to reactor 2, where ammonia is oxidized with oxygen to nitric oxide (II) under a pressure of more than 0.25 MPa (for example, 0.3-0.35 MPa). The heat of the ammonia oxidation reaction is used to produce steam by cooling the nitrous gas in the boiler part of the reactor 2. The obtained nitrous gas is concentrated by condensing water vapor in the heat exchanger 3, it is cleaned of nitrogen oxide (IV) impurities, washing with a portion of the nitric acid condensate in the apparatus 4, is mixed with hydrogen in the mixer 5 and sent to the cascade of reactors 6, where in a medium of diluted sulfuric acid, GAS is synthesized under a pressure of more than 0.25 MPa. The nitric acid condensate with a mass fraction of nitric acid of 7-8.5% is sent to the reactor 7, where in the presence of a platinum catalyst hydrogenated with hydrogen. The resulting mixture of pure nitric oxide (II) and hydrogen is mixed with the main stream of concentrated nitric oxide (II). The hydrogenation product with a mass fraction of nitric acid up to 0.45% is sent to a mixer 8 for dilution of concentrated sulfuric acid. Waste gases from the cascade of reactors 6 for the synthesis of gas are sent to a regenerative and ecological installation 9.

Заявляемый способ получения ГАС поясняется схемой, приведенной на фиг.1, и, для сравнения, на фиг.2 представлена схема получения ГАС по прототипу.The inventive method of producing a GAS is illustrated by the scheme shown in figure 1, and, for comparison, figure 2 presents a diagram of a GAS of the prototype.

В таблице приведены данные, иллюстрирующие работу установки по заявляемому способу и, для сравнения, по прототипу.The table shows data illustrating the operation of the installation according to the claimed method and, for comparison, the prototype.

Figure 00000002
Figure 00000002

Из приведенных данных следует, что несмотря на снижение степени окисления аммиака в оксид азота (II) и повышенное образование инертных примесей на стадии окисления аммиака, суммарная доля оксида азота (II) в газе, поступающем на стадию синтеза ГАС, снижается незначительно, и соответственно незначительно снижается производительность стадии синтеза ГАС. Но при этом существенно упрощается схема процесса и автоматическое регулирование, а капитальные затраты на стадии окисления аммиака снижаются на 65-70%.From the above data, it follows that despite a decrease in the degree of oxidation of ammonia to nitric oxide (II) and an increased formation of inert impurities at the stage of ammonia oxidation, the total fraction of nitric oxide (II) in the gas entering the stage of synthesis of HAC decreases slightly, and accordingly, slightly decreases the performance of the stage of synthesis of GAS. But at the same time, the process scheme and automatic regulation are significantly simplified, and the capital costs at the stage of ammonia oxidation are reduced by 65-70%.

Claims (3)

1. Способ получения гидроксиламинсульфата (ГАС), включающий приготовление реакционной смеси аммиака, кислорода и водяного пара, каталитическое парокислородное окисление аммиака, концентрирование нитрозного газа конденсацией паров воды, гидрирование азотнокислого конденсата, очистку концентрированного нитрозного газа от примесей оксида азота (IV), смешение его с водородом, смесью серной кислоты, воды и продуктом гидрирования азотнокислого конденсата, синтез гидроксиламинсульфата, отличающийся тем, что каталитическое парокислородное окисление аммиака и синтез гидроксиламинсульфата осуществляют под давлением более 0,25 МПа, при этом давление стадии окисления аммиака превышает давление стадии синтеза ГАС на величину, равную аэродинамическому сопротивлению оборудования и трубопроводов газового тракта между стадиями.1. A method of producing hydroxylamine sulfate (GAS), including the preparation of a reaction mixture of ammonia, oxygen and water vapor, catalytic oxidation of ammonia, concentration of nitrous gas by condensation of water vapor, hydrogenation of nitric acid condensate, purification of concentrated nitrous gas from impurities of nitric oxide (IV), mixing it with hydrogen, a mixture of sulfuric acid, water and a hydrogenation product of nitric acid condensate, the synthesis of hydroxylamine sulfate, characterized in that the catalytic vapor-oxygen Ammonia oxidation and hydroxylamine sulfate synthesis are carried out under a pressure of more than 0.25 MPa, while the pressure of the ammonia oxidation stage exceeds the pressure of the HAS synthesis stage by an amount equal to the aerodynamic resistance of the equipment and pipelines of the gas path between the stages. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрирование нитрозного газа осуществляют в одну стадию, используя весь избыточный кислород для получения азотной кислоты.2. The method according to claim 1, characterized in that the concentration of nitrous gas is carried out in one stage, using all excess oxygen to produce nitric acid. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что азотнокислый конденсат подвергается жидкофазному гидрированию в присутствии платинового катализатора, образующийся чистый оксид азота (II) используется для получения ГАС, а продукт гидрирования с массовой долей азотной кислоты до 0,45% используется для разбавления концентрированной серной кислоты.3. The method according to claim 2, characterized in that the nitric acid condensate is subjected to liquid phase hydrogenation in the presence of a platinum catalyst, the resulting pure nitric oxide (II) is used to produce HAC, and the hydrogenation product with a mass fraction of nitric acid up to 0.45% is used for dilution concentrated sulfuric acid.
RU2003135515/15A 2003-01-20 2003-12-04 Hydroxylamine sulfate preparation process RU2257340C1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA2003010463 2003-01-20
UA2003010463 2003-01-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003135515A RU2003135515A (en) 2005-05-10
RU2257340C1 true RU2257340C1 (en) 2005-07-27

Family

ID=35746733

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003135515/15A RU2257340C1 (en) 2003-01-20 2003-12-04 Hydroxylamine sulfate preparation process

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2257340C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2690931C1 (en) * 2018-12-24 2019-06-06 Публичное акционерное общество "КуйбышевАзот" Method of producing hydroxylamine sulphate

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2690931C1 (en) * 2018-12-24 2019-06-06 Публичное акционерное общество "КуйбышевАзот" Method of producing hydroxylamine sulphate

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003135515A (en) 2005-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2749600C2 (en) Method and unit for synthesis of nitric acid, method for improvement
EA034603B1 (en) Process for the production of formaldehyde
EP4324549A1 (en) Method for recycling unused gas in membrane reactor
DE102011016759A1 (en) Preparing ammonia comprises conducting alkane dehydrogenation to produce hydrogen-rich stream, purifying the stream, optionally mixing purified nitrogen with hydrogen-rich stream, compressing the stream, preparing ammonia and liquefying
JP2003267725A (en) Method of manufacturing ammonia, its apparatus and flue gas denitrification using the manufactured ammonia
US20240059637A1 (en) Process and plant for producing methanol and synthesis gas
RU2257340C1 (en) Hydroxylamine sulfate preparation process
RU2203214C1 (en) Methanol production process
WO2023287294A1 (en) Nitric acid production process and plant with oxygen supply unit
US20220111346A1 (en) Reactor cascade and method for operating a reactor cascade
RU2257339C1 (en) Hydroxylamine sulfate preparation process
UA60060A (en) A process for producing hydroxylamine sulphate
RU2198838C1 (en) Method of methanol producing
EA012595B1 (en) A method of converting natural gas into fuels
CN110540177A (en) method for preparing hydroxylamine salt through continuous multistage reaction
WO2008010743A1 (en) Methanol producing method
RU2181117C2 (en) Method of synthesis of methanol
RU2241662C2 (en) Hydroxylamine sulfate production process
EP4209453A1 (en) Dual pressure system for producing nitric acid and method of operating thereof
US8894960B2 (en) Process for removing NO and N2O from gas mixtures
EP4074408A1 (en) Improved cycle gas process for preparation of ethylene oxide from ethanol
RU2070865C1 (en) Method of producing nitrogen oxides
RU2188790C1 (en) Method of production of methanol
JPH04243845A (en) Production of methanol from iron manufacture waste gas and coke oven gas
CN116535288A (en) Carbon neutralization production process of adipic acid device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20141205