SK281805B6 - Method for preparation nitric acid from solutions of nitrogen oxides in nitric acid - Google Patents

Method for preparation nitric acid from solutions of nitrogen oxides in nitric acid Download PDF

Info

Publication number
SK281805B6
SK281805B6 SK1270-98A SK127098A SK281805B6 SK 281805 B6 SK281805 B6 SK 281805B6 SK 127098 A SK127098 A SK 127098A SK 281805 B6 SK281805 B6 SK 281805B6
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
nitric acid
nitrogen oxides
solutions
weight
nitrogen
Prior art date
Application number
SK1270-98A
Other languages
Slovak (sk)
Other versions
SK127098A3 (en
Inventor
Ján Teren
Original Assignee
Agrichem, Spol. S R. O.
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 Agrichem, Spol. S R. O. filed Critical Agrichem, Spol. S R. O.
Priority to SK1270-98A priority Critical patent/SK281805B6/en
Publication of SK127098A3 publication Critical patent/SK127098A3/en
Publication of SK281805B6 publication Critical patent/SK281805B6/en

Links

Landscapes

  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Minimálny obsah kyseliny dusičnej v roztokoch spracovávaných podľa tohto riešenia je 60 hmotn. % HNO3, pričom koncentrácia oxidov dusíka v týchto roztokoch je minimálne 10 hmotn. %. V roztokoch spracovávaných spôsobom v zmysle tohto riešenia je v prevládajúcej miere zastúpený predovšetkým oxid dusičitý. Pre tento proces prepracovania roztokov oxidov dusíka v kyseline dusičnej je ďalej charakteristické, že na hmotnostný diel oxidov dusíka v reakčnej zmesi pripadá minimálne 0,15 a maximálne 0,65 hmotnostných dielov peroxidu vodíka (ako 100 %-ný H2O2), výhodne 0,3 až 0,45 hmotnostných dielov H2O2. Uvoľnené reakčné teplo sa z procesu odvádza chladením, pričom je výhodné použiť chladenie cirkulujúcou reakčnou zmesou. Proces možno realizovať tak šaržovitým, ako i kontinuálnym spôsobom.ŕThe minimum nitric acid content of the solutions treated according to this solution is 60 wt. % HNO3, wherein the concentration of nitrogen oxides in these solutions is at least 10 wt. %. Nitrogen dioxide is predominantly present in the solutions treated in this way in the sense of this solution. Furthermore, for this process of reprocessing nitrogen oxides in nitric acid, it is further characterized that at least 0.15 and at most 0.65 parts by weight of hydrogen peroxide (such as 100% H 2 O 2) are present per weight part of nitrogen oxides in the reaction mixture, preferably 0.3%. up to 0.45 parts by weight of H2O2. The liberated reaction heat is removed from the process by cooling, and it is preferable to use cooling with the circulating reaction mixture. The process can be carried out in both batch and continuous processes

Description

Oblasť technikyTechnical field

Riešenie sa týka výroby kyseliny dusičnej z roztokov oxidov dusíka v kyseline dusičnej a zariadenia na uskutočňovanie tohto spôsobu výroby.The invention relates to the production of nitric acid from solutions of nitrogen oxides in nitric acid and to an apparatus for carrying out this production method.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

V súvislosti s likvidáciou niektorých špeciálnych dusíkatých produktov chemickej technológie a tiež materiálov patriacich do oblastí špeciálnych druhov ľudskej činnosti vynikla naliehavá spoločenská požiadavka vytvoriť tiež efektivny a ekologicky neškodný proces likvidácie roztokov oxidov dusíka v kyseline dusičnej.In connection with the disposal of some special nitrogen products of chemical technology as well as materials belonging to areas of special types of human activity, there was an urgent social requirement to create an effective and environmentally harmless process of disposal of nitrogen oxide solutions in nitric acid.

Mimoriadne silné oxidačné vlastnosti takýchto koncentrovaných roztokov, ktoré obvykle obsahujú viac ako 70 hmotn. % kyseliny dusičnej a minimálne 20 hmotn. % oxidov dusíka, pri prevládajúcom zastúpení oxidu dusičitého (NO2), sa ešte pred niekoľkými rokmi používali tiež ako účinná oxidačná zložka raketových motorov využívajúcich na svoj pohon kvapalné palivo. Roztoky predmetného typu sa zvyknú v odbornej chemickej terminológii označovať ako NITROLEUM. Obvykle sa vyrábajú tak, že oxid dusičitý sa pri teplote blízkej -10 °C absorbuje v koncentrovanej kyseline dusičnej, pričom táto absorpcia sa vo väčšine prípadov uskutočňuje pri zvýšenom tlaku. Takto možno pripraviť NITROLEUM, ktorého fyzikálno-chemické vlastnosti závisia od množstva oxidu dusičitého rozpusteného v kyseline. Ak je koncentrácia oxidu dusičitého v kyseline blízka 20 hmotn. %, NITROLEUM sa vyznačuje vysokou fázovou stabilitou, čo má význam z hľadiska využitia tejto látky vo väčšine jeho praktických aplikácii. Minimálna hodnota rovnovážnej fázovej teploty predmetnej binárnej sústavy: HN03 - N2O4, t. j. najvyššia „mrazuvzdornosť“ roztoku - 73 °C zodpovedá 18 %-nému obsahu oxidu dusičitého v kyseline. So zvyšujúcou sa koncentráciou oxidu dusičitého v binárnej sústave HNO3 - N2O4 sa fázová stabilita tohto systému pomerne prudko znižuje, pričom táto dosahuje minimálnu úroveň pri 77 hmotn. % oxidu dusičitého v roztoku, keď teplota fázovej premeny zodpovedá + 56 °C.The extremely strong oxidation properties of such concentrated solutions, which usually contain more than 70 wt. % nitric acid and at least 20 wt. % of nitrogen oxides, with the predominant presence of nitrogen dioxide (NO 2 ), were also used as an effective oxidative component of rocket engines using liquid fuel for their propulsion a few years ago. Solutions of the subject type are commonly referred to in the chemical terminology as NITROLEUM. Generally, they are produced by absorbing nitrogen dioxide in concentrated nitric acid at a temperature in the region of -10 ° C, and this absorption is generally carried out at elevated pressure. Thus, NITROLEUM can be prepared whose physicochemical properties depend on the amount of nitrogen dioxide dissolved in the acid. When the concentration of nitrogen dioxide in the acid is close to 20 wt. %, NITROLEUM is characterized by high phase stability, which is important in terms of its use in most of its practical applications. The minimum equilibrium phase temperature of the binary system in question: HNO 3 - N 2 O 4 , ie the highest "frost-resistance" of the solution - 73 ° C corresponds to an 18% nitrogen dioxide content in the acid. As the concentration of nitrogen dioxide in the binary HNO 3 - N 2 O 4 system increases, the phase stability of this system decreases relatively sharply, reaching a minimum level at 77 wt. % nitrogen dioxide in solution when the phase transition temperature is + 56 ° C.

Podobne i teplota varu roztokov v binárnej sústave závisí od množstva absorbovaného oxidu dusičitého, pričom pri normálnom - atmosférickom tlaku teplota varu NITROLEA prudko klesá z hodnoty asi 88 °C pri nulovom obsahu oxidu dusičitého rozpusteného v kyseline, až na hodnotu blízku 24 °C, ktorá zodpovedá asi 50 hmotn. % N2O4 v kyseline, pričom ďalším zvyšovaním koncentrácie oxidu až na hodnotu mierne vyššiu ako 90 hmotn. % sa normálna teplota varu predmetnej binárnej sústavy už prakticky nemení.Similarly, the boiling point of solutions in the binary system depends on the amount of nitrogen dioxide absorbed, while at normal atmospheric pressure the boiling point of NITROLEA drops sharply from about 88 ° C at zero nitrogen dissolved in acid to near 24 ° C, which corresponds to about 50 wt. % N 2 O 4 in acid, further increasing the concentration of the oxide up to a value slightly higher than 90 wt. %, the normal boiling point of the binary system is practically unchanged.

Už z chemického zloženia NITROLEA vyplýva, že ide o látku silno žieravú, so silným oxidačným účinkom na látky, s ktorými sa dostane do kontaktu, ktorá je mimoriadne agresívna proti všetkým bežne používaným konštrukčným materiálom. Pre roztoky oxidu dusičitého v kyseline dusičnej je navyše už i pri normálnych podmienkach bežná vysoká hodnota parciálneho tlaku silno jedovatých oxidov dusíka, tzv. nitróznych plynov. Podstatnou zložkou týchto červenohnedých plynov, ktoré sa i bez ohrevu roztokov uvoľňujú z kvapalnej fázy, je monoméma forma oxidu dusičitého (NO2).Already from the chemical composition of NITROLEA, it is a highly corrosive substance with a strong oxidizing effect on substances with which it comes into contact, which is extremely aggressive against all commonly used construction materials. Moreover, for solutions of nitrogen dioxide in nitric acid, even under normal conditions, a high partial pressure of strongly toxic nitrogen oxides, the so-called " nitrous gases. An essential component of these red-brown gases, which are released from the liquid phase without heating the solutions, is the monomeric form of nitrogen dioxide (NO 2 ).

Pri posudzovaní možností efektívneho likvidovania roztokov oxidu dusičitého v kyseline dusičnej sa ako pravdepodobne najvhodnejšia javí možnosť prepracovania na kyselinu dusičnú obvyklej komerčnej koncentrácie (38-52 hmotn. % HNO3).In considering the possibilities of effectively disposing of nitrogen dioxide solutions in nitric acid, the possibility of reprocessing to nitric acid of the usual commercial concentration (38-52% by weight of HNO 3 ) seems to be the most appropriate.

Úprava NITROLEA bežným zriedením vodou však naráža v praxi na rad ťažkostí, ktoré vyplývajú predovšetkým zo skutočnosti, že reakciou oxidu dusičitého s vodou nevzniká priamo kyselina dusičná, ale tvorí sa len ekvimolárna zmes kyselín dusičnej a dusitej v zmysle reakčnej schémy:However, the treatment of NITROLEA with normal dilution with water encounters in practice a number of difficulties which arise in particular from the fact that the reaction of nitrogen dioxide with water does not directly produce nitric acid, but only produces an equimolar mixture of nitric and nitric acids according to the reaction scheme:

NO2 + H2O HNOä + HNOj Δ H = - 27,73 kcal, resp. N2O4 + H2O -> HNO3 + HNO2 Δ H = -14,13 kcal.NO 2 + H 2 O HNO ä + HNOj Δ H = - 27,73 kcal, resp. N 2 O 4 + H 2 O -> HNO 3 + HNO 2 Δ H = -14.13 kcal.

Vznikajúca kyselina dusitá je nestála a prakticky okamžite sa rozkladá na kyselinu dusičnú a oxid dusný v zmysle reakčnej schémy:The resulting nitrous acid is unstable and decomposes almost immediately into nitric acid and nitrous oxide according to the reaction scheme:

HNO2 — HNO3 + 2 NO + H2O Δ H = + 18,13 kcal.HNO 2 - HNO 3 + 2 NO + H 2 O Δ H = + 18.13 kcal.

Vznikajúci oxid dusnatý sa musí najskôr oxidovať na oxid dusičitý a až tento je možné nasledujúcou absorpciou prepracovať na požadovanú kyselinu dusičnú. V tejto súvislosti je potrebné tiež uviesť, že z kinetiky oxidácie oxidu dusnatého (NO) na oxid dusičitý (NO2) vyplýva, že táto reakcia prebieha len relatívne veľmi pomaly. Rýchlosť tejto oxidácie klesá so zvyšujúcou sa teplotou. Z tohto dôvodu je vhodné viesť oxidáciu pri čo najnižšej teplote. Tlak pôsobí na premenu oxidu dusnatého na oxid dusičitý priaznivo, keďže oxidáciou dochádza k zmenšovaniu počtu mólov. Uvedené skutočnosti však zvyšujú nároky na používané strojnovo-technologické zariadenia, zvyšujú prevádzkové náklady a celkovo komplikujú technologický proces likvidácie. Sú tiež zdrojom vzniku nepríjemných - jedovatých exhalácií oxidov dusíka.The resulting nitric oxide must first be oxidized to nitrogen dioxide and only this can be converted to the desired nitric acid by subsequent absorption. In this regard, it should also be noted that the kinetics of the oxidation of nitric oxide (NO) to nitrogen dioxide (NO 2 ) indicate that this reaction is only relatively slow. The rate of this oxidation decreases with increasing temperature. For this reason, it is appropriate to conduct the oxidation at the lowest possible temperature. Pressure has a favorable effect on the conversion of nitric oxide to nitrogen dioxide, since oxidation reduces the number of moles. However, this increases the demands on the machinery and equipment used, increases operating costs and generally complicates the technological process of disposal. They are also a source of unpleasant - toxic exhalation of nitrogen oxides.

Pri rozpúšťaní oxidu dusičitého vo vode teda prechádzajú i za ideálnych reakčných podmienok na kyselinu dusičnú maximálne dve tretiny oxidu, pričom zostávajúca tretina, ktorá prešla na formu oxidu dusnatého, sa musí opäť následne oxidovať.Thus, when dissolving nitrogen dioxide in water, a maximum of two thirds of the oxide is converted into nitric acid, even under ideal reaction conditions, and the remaining one third which has been converted to nitric oxide must be subsequently oxidized again.

Principiálne by bolo možné predmetné prepracovanie NITROLEA na kyselinu dusičnú využiť jestvujúce výrobné strojnovo-technologické zariadenia používané na výrobu koncentrovanej (obvykle 95 - 99 %-nej), alebo tzv. slabej (47 - 70 %-nej) kyseliny dusičnej tzv. priamym procesom výroby.In principle, the present processing of NITROLEA into nitric acid could be utilized by existing production machinery and technological equipment used for the production of concentrated (usually 95-99%), or so-called. weak (47 - 70%) nitric acid direct production process.

Pri tzv. priamych procesoch výroby koncentrovanej HNO3 sa postupuje tak, že časť oxidov dusíka sa najskôr skondenzuje a tieto sa potom následne spracujú v autoklávoch (50 atp, 70 - 85 °C) na kyselinu požadovanej koncentrácie (obvykle 95 až 99 hmotn. % HNO3). Využitie týchto procesov na likvidáciu roztokov N2O4 však obvykle znemožňuje prítomnosť rozmanitých prímesí, ktoré sa často nachádzajú v roztokoch, ktoré sa majú prepracovať (fosforečnany, fluoridy a podobne).When called. direct processes for the production of concentrated HNO 3 are carried out by first condensing a portion of the nitrogen oxides and then processing them in autoclaves (50 atp, 70-85 ° C) to the acid of the desired concentration (usually 95 to 99 wt% HNO 3 ) . However, the use of these processes to dispose of N 2 O 4 solutions usually prevents the presence of a variety of impurities often found in the solutions to be reprocessed (phosphates, fluorides and the like).

Všetky uvedené problémy v celom rozsahu jednoducho a elegantne rieši spôsob prepracovania roztokov oxidov dusíka v kyseline dusičnej v zmysle tohto riešenia. Pre spôsoby výroby kyseliny dusičnej z roztokov oxidov dusíka v kyseline dusičnej je typické, že roztok oxidov dusíka v kyseline dusičnej (NITROLEUM) sa podrobí priamej chemickej reakcii s vodným roztokom peroxidu vodíka (H2O2).All these problems are solved in a simple and elegant manner by means of the process of processing the solutions of nitrogen oxides in nitric acid in the sense of this solution. It is typical of processes for the production of nitric acid from solutions of nitrogen oxides in nitric acid that the solution of nitrogen oxides in nitric acid (NITROLEUM) is subjected to a direct chemical reaction with an aqueous solution of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ).

Základom tohto spôsobu výroby kyseliny dusičnej, resp. spôsobu prepracovania oxidu dusičitého v kyseline dusičnej, je teda táto značne zjednodušená základná reakčná schéma:The basis of this method of nitric acid production, respectively. Thus, the process for the reprocessing of nitrogen dioxide in nitric acid is as follows:

NO2 + H2O2 —► 2 HNO3 NO 2 + H 2 O 2 —► 2 HNO 3

SK 281805 Β6SK 281805-6

Pri vhodne zvolených a dodržiavaných reakčných podmienkach pri využití tohto procesu nedochádza k vzniku nežiaducich nitróznych plynov, pričom jediným reakčným produktom takéhoto procesu je len požadovaná kyselina dusičná.Under suitably selected and adhered reaction conditions using this process, no undesirable nitrous gases are produced, the only reaction product of such a process being the desired nitric acid.

V zahraničí sa príbuzný chemický proces využíva na zachytávanie dusíkatých exhalácií, hlavne z koncových odplynov výroby kyseliny dusičnej. Spôsoby zachytávania dusíkatých emisií tohto typu opisujú napríklad staršie patenty: japonský patent č. 48 - 15766 (1973), patent USA č. 3 991 167 (1976) a tiež patent EU č. 0 008 488 (Downey, G. Deborah: „Process of removing nitrogen oxides front gaseous mixtures“). Všetky patentované technológie pracujú v dvojfázovom systéme: kvapalina - plyn, pričom koncentrácia absorbovaných nitróznych plynov v čistenej plynnej zmesi je maximálne 500 ppm (500 mg/kg, čo zodpovedá koncentrácii 0,05 hmota. % NOX). Absorbentom je relatívne zriedená kyselina dusičná, obsahujúca 17-58 hmota. % HNOj (výhodne 40-55 hmota. % HNO3). Podľa citovaného európskeho patentu je obsah peroxidu v používanom sorbente nízky (obvykle 0,4 až 2,0 hmôt %). Zachytávanie nitróznych plynov v zmysle citovaných riešení sa uskutočňuje v dvoch absorpčných stupňoch, pričom vzhľadom na používané koncentračné pomery reagujúcich zložiek je i reakčná teplota pri kontakte plynnej s kvapalnou reakčnou zložkou nízka (do 60 °C, pričom v príkladoch uskutočnenia sa uvádzajú teploty len 20 až 35 °C).Abroad, the related chemical process is used to capture nitrogen exhalations, mainly from the end offgases of nitric acid production. Methods of capturing nitrogen emissions of this type are described, for example, in earlier patents: Japanese Patent No. 5,916,549; 48-15766 (1973), U.S. Pat. No. 3,991,167 (1976) as well as EU patent no. 0 008 488 (Downey, G. Deborah, " Process of removing nitrogen oxides front gaseous mixtures "). All patented technologies operate in a two-phase system: liquid-gas, with a concentration of absorbed nitrous gases in the purified gas mixture of at most 500 ppm (500 mg / kg, corresponding to a concentration of 0.05 wt.% NO x ). The absorbent is relatively dilute nitric acid containing 17-58 mass. % HNO 3 (preferably 40-55 wt.% HNO 3 ). According to the cited European patent, the peroxide content of the sorbent used is low (usually 0.4 to 2.0% by weight). The capture of nitrous gases in the sense of the cited solutions takes place in two absorption stages, with regard to the concentration ratios of the reactants used, the reaction temperature at contact of the gaseous with the liquid reactant is low (up to 60 ° C). 35 ° C).

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Základom spôsobu výroby kyseliny dusičnej z roztokov oxidov dusíka v kyseline dusičnej, ktorá obsahuje minimálne 60 hmota. % HNO3 a minimálne 10 hmota. % oxidov dusíka, pri prevládajúcom zastúpení oxidu dusičitého, v zmysle tohto riešenia, je chemická reakcia týchto roztokov s vodným roztokom peroxidu vodíka. Pre tento priamy proces prepracovania roztokov oxidov dusíka v kyseline dusičnej, ktorý je možné využívať i pri efektívnom prepracovaní NITROLEA, sa na hmotnostný diel oxidov dusíka dávkovaných do procesu spolu s kyselinou dusičnou dávkuje 0,15 až 0,65 hmotnostných dielov peroxidu vodíka (H2O,), výhodne 0,3 až 0,45 hmotnostných dielov peroxidu (ako 100 %-ný peroxid). Z technologických i prevádzkových dôvodov je účelné, ak koncentrácia peroxidu vodíka dávkovaného do procesu je vyššia ako 2 a nižšia než 30 hmota. %, pričom je obzvlášť výhodné, ak sa koncentrácia vodného roztoku tejto reakčnej zložky udržuje v rozmedzí 8 až 14 hmotnostných percent H2O2·The basis of the process for producing nitric acid from solutions of nitrogen oxides in nitric acid containing at least 60 mass. % HNO 3 and at least 10 wt. % of the nitrogen oxides, with the predominance of nitrogen dioxide in the sense of this solution, is the chemical reaction of these solutions with an aqueous hydrogen peroxide solution. For this direct reprocessing process of nitrogen oxides solutions in nitric acid, which can also be used in the efficient reprocessing of NITROLEA, 0.15 to 0.65 parts by weight of hydrogen peroxide (H 2) are added per part by weight of the nitrogen oxides fed into the process together with nitric acid. 0.1 to 0.45 parts by weight of peroxide (such as 100% peroxide). For technological and operational reasons, it is expedient if the concentration of hydrogen peroxide fed to the process is greater than 2 and less than 30 mass. %, and it is particularly preferred that the concentration of the aqueous solution of this reactant is maintained in the range of 8 to 14 percent by weight of H2O2;

Vzhľadom na vysokú koncentráciu nitróznych plynov v takto prepracovávaných roztokoch, má reakcia s peroxidom výrazne exotermický charakter, v dôsledku čoho dochádza k výraznému ohrevu reakčnej zmesi. Ak sa má udržať priebeh reakcie v želateľných pomeroch, je potrebné uvoľnené reakčné teplo z procesu odvádzať chladením. Exotermický charakter reakcie je potrebné mať na pamäti pri voľbe veľkosti nástreku reagujúcich zložiek. Hlavne pri kontinuálne vedenom procese prepracovania roztokov oxidov dusíka v kyseline dusičnej (NITROLEA) je vhodné reakčné teplo odvádzať chladením cirkulujúcej reakčnej zmesi a tiež vodou pridávanou do procesu v záujme úpravy koncentrácie pripravovanej kyseliny dusičnej. Takto je možné zabezpečiť požadovanú úroveň prevádzkovej istoty, a to i pri vyššej úrovni nástreku do procesu dávkovaných reagujúcich zložiek, a zabrániť tiež nežiaducej tvorbe nitróznych plynov.Due to the high concentration of nitrous gases in such treated solutions, the reaction with peroxide has a distinctly exothermic character, resulting in a significant heating of the reaction mixture. If the reaction is to be maintained in desirable proportions, it is necessary to remove the released heat of reaction from the process by cooling. The exothermic nature of the reaction should be borne in mind when selecting the feed rate of the reactants. Especially in the continuous guided process for the processing of nitrogen oxides solutions in nitric acid (NITROLEA), it is advisable to remove the heat of reaction by cooling the circulating reaction mixture and also by adding water to the process in order to adjust the concentration of nitric acid to be prepared. In this way, it is possible to ensure the required level of operational reliability, even at higher levels of feed into the process of dosing reactants, and also to prevent unwanted formation of nitrous gases.

Simultánne s prebiehajúcou reakciou, alebo hocikedy po jej čiastočnom alebo úplnom ukončení, sa koncentrácia kyseliny dusičnej pripravená spôsobom v zmysle riešenia upraví prídavkom vody, resp. zriedenej kyseliny dusičnej na požadovanú koncentráciu.Simultaneously with the reaction in progress, or anytime after its partial or complete termination, the nitric acid concentration prepared by the process according to the invention is adjusted by the addition of water, respectively. dilute nitric acid to the desired concentration.

Spôsob výroby kyseliny dusičnej z roztokov oxidov dusíka v kyseline dusičnej, podľa tohto riešenia, je možné využívať v prevádzkovej výrobnej praxi tak formou šaržovitého (diskontinuálneho), ako i kontinuálneho režimu prevádzkovania. Z dôvodu mimoriadnej koróznej agresivity spracovávaných roztokov oxidov dusíka v kyseline dusičnej (NITROLEA) je výhodné uskutočňovať reakciu v kontinuálnom, alebo aspoň semikontinuálnom prevádzkovom režime.The process for producing nitric acid from solutions of nitrogen oxides in nitric acid, according to this solution, can be used in operational manufacturing practice in both batch (batch) and continuous mode of operation. Due to the extremely corrosive aggressiveness of the treated solutions of nitrogen oxides in nitric acid (NITROLEA), it is advantageous to carry out the reaction in a continuous or at least semi-continuous operating mode.

V súvislosti s chemicko-technologickým výskumom spôsobu, ktorý je predmetom tohto vynálezu, sa experimentálne preukázalo, že na prevádzkové využitie spôsobu výroby kyseliny dusičnej z roztokov oxidov dusíka v kyseline dusičnej v zmysle tohto riešenia, je výhodné používať zariadenie pozostávajúce z filmového reaktora 1, ktorý je možno výhodne riešiť vo forme zvislo situovanej kolóny so skrápanou výplňou.In the context of the chemical technology research of the method of the present invention, it has been shown experimentally that for the operational use of the process for producing nitric acid from solutions of nitrogen oxides in nitric acid in the sense of this solution, it is advantageous to use a device consisting of film reactor 1. it can be advantageously designed in the form of a vertically situated column with a trickle packing.

Prívody reagujúcich zložiek je pritom účelné zvoliť tak, aby v spodnej časti filmového reaktora 1.1 dochádzalo ku kontaktu kvapalných do systému dávkovaných zložiek, t. j. roztoku oxidov dusíka v kyseline dusičnej B so zmesou kyseliny dusičnej a nezreagovaného peroxidu, ktorý steká z vrchnej časti filmového reaktora 1.2. Vo vrchnej časti filmového reaktora 1.2 pritom dochádza predovšetkým k reakcii uvoľnených oxidov dusíka s dávkovaným čerstvým roztokom peroxidu vodíka C.It is expedient to select the feeds of the reactants in such a way that liquid contact to the dosing system is effected in the lower part of the film reactor 1.1, i.e., in the form of a liquid. j. a solution of nitrogen oxides in nitric acid B with a mixture of nitric acid and unreacted peroxide, which flows from the top of the film reactor 1.2. In the upper part of the film reactor 1.2, in particular, the liberated nitrogen oxides react with the metered fresh hydrogen peroxide solution C.

Filmový reaktor 1 ústi svojou spodnou časťou do zbernej časti zariadenia 2, ktorá slúži na homogenizáciu, doreagovanie a prípadnú úpravu koncentrácie produkovanej kyseliny dusičnej.The bottom of the film reactor 1 flows into the collecting part of the device 2, which serves to homogenize, react and possibly adjust the concentration of nitric acid produced.

Súčasťou zostavy zariadenia je prípadne tiež aspoň jeden výmenník tepla - chladič 3. Tento môže tvoriť súčasť filmového reaktora 1 a/alebo môže byť zabudovaný do prípadne využívanej cirkulačnej trasy 4 medzi zbernou časťou zariadenia 2 a využívaným filmovým reaktorom 1 (obrázky č. 1 a 2).Optionally, at least one heat exchanger-cooler 3 is also part of the apparatus assembly. This may form part of the film reactor 1 and / or may be incorporated into an optionally used circulation path 4 between the collection part of the device 2 and the used film reactor 1 (Figures 1 and 2) ).

Výplň používaného filmového reaktora 1 môže byť organizovaná a/alebo neorganizovaná, vytvorená napríklad klasickými Raschigovými krúžkami, pomocou sieťových, alebo klobúčikových etáží, alebo tiež formou turbogridových etáží s vnútorným chladením.The packing of the used film reactor 1 may be organized and / or unorganized, formed, for example, by classical Raschig rings, by means of mesh or cap trays, or also in the form of turbogrid trays with internal cooling.

Na odvod reakčného tepla sa ako zvlášť vhodné ukázalo využívať systém tzv. priameho chladenia cirkulujúcou reakčnou zmesou, resp. kyselinou, alebo kombináciu takéhoto priameho chladenia s tzv. vnútorným chladením zabudovaným do reakčnej zóny používaného filmového reaktora, napríklad formou zabudovania rúrkového, doskového, alebo priečne vŕtaného výmenníka tepla - chladiča (obrázky č.3a4).For the removal of the heat of reaction, it has proved to be particularly suitable to use the system of so-called. by direct cooling through the circulating reaction mixture, respectively. acid, or a combination of such direct cooling with a so-called. by internal cooling incorporated into the reaction zone of the film reactor being used, for example by incorporating a tubular, plate or cross-drilled heat exchanger-cooler (Figures 3 and 4).

Uvedeným spôsobom vyrobená kyselina dusičná môže ešte obsahovať určité malé množstvo rozpustených oxidov dusíka. Tieto je možné z produktu odstrániť napríklad tzv. denitráciou kyseliny, t. j. prefúkovaním kyseliny vzduchom vo výplňovej kolóne, pri mierne zvýšenej teplote (50 - 60 °C).The nitric acid produced by the process can still contain some small amounts of dissolved nitrogen oxides. These can be removed from the product, for example. by acid denitration, i. j. by blowing the acid through the air in the packed column, at a slightly elevated temperature (50-60 ° C).

Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Ďalej uvádzané príklady uskutočnenia objasňujú, doplňujú a ilustrujú, ale v žiadnom prípade neobmedzujú patentové nároky tohto vynálezu.The following examples illustrate, supplement and illustrate but do not limit the claims of the present invention.

Príklad 1Example 1

Do sulfonačnej banky vybavenej dvojlistovým miešadlom, teplomerom a prikvapkávacím lievikom, objemu 1500 ml, sa navážilo 258,6 g odpadu určeného na prepracovanie - roztoku oxidov dusíka v koncentrovanej kyseline dusičnej, ktorý obsahoval priemerne 74,6 hmotn. % HNO3 a 21,65 hmotn. % oxidov dusíka, vyjadrených ako oxid dusičitý (NO2). Spracovávaný kvapalný odpad (NITROLEUM) bol číry, červenohnedej farby, pričom nad hladinou kvapalnej fázy sa udržovala vrstva tmavohnedočervených pár oxidov dusíka (predovšetkým oxidu dusičitého).A sulphonation flask equipped with a two-blade stirrer, a thermometer and a 1500 ml dropping funnel was charged with 258.6 g of waste for reprocessing - a solution of nitrogen oxides in concentrated nitric acid containing an average of 74.6 wt. % HNO 3 and 21.65 wt. % of nitrogen oxides, expressed as nitrogen dioxide (NO 2 ). The treated liquid waste (NITROLEUM) was clear, reddish-brown in color, while a layer of dark brown-red vapors of nitrogen oxides (mainly nitrogen dioxide) was maintained above the liquid phase.

Za stáleho miešania sa v priebehu 58 minút pomocou prikvapkávacieho lievika zadávkovalo 182,3 g cca 11,4 %-ného vodného roztoku peroxidu vodíka. V dôsledku exotermického charakteru reakcie sa teplota reakčnej zmesi počas dávkovania roztoku peroxidu zvýšila z počiatočnej teploty 21 °C na teplotu 56,2 °C.While stirring, 182.3 g of an approximately 11.4% aqueous hydrogen peroxide solution were fed over a 58 minute dropping funnel. Due to the exothermic nature of the reaction, the temperature of the reaction mixture increased from the initial temperature of 21 ° C to 56.2 ° C during dosing of the peroxide solution.

Uvedeným spôsobom v zmysle riešenia sa pripravilo asi 440 g čírej, svetložltozelenkastej kyseliny dusičnej, ktorej merná hmotnosť sa rovnala 1,373 g . cm-3 (cca 61 hmotn. % HNO3).About 440 g of clear, light green-green nitric acid having a specific gravity of 1.373 g were prepared according to the present invention. cm -3 (about 61 wt% HNO 3 ).

Príklad 2Example 2

Roztok oxidov dusíka v kyseline dusičnej používaný počas tohto laboratórneho pokusu mal obdobné chemické zloženie, ako je uvedené v príklade 1.The solution of nitrogen oxides in nitric acid used during this laboratory experiment had a chemical composition similar to that described in Example 1.

Rovnako sa pracovalo s použitím sulfonačnej banky objemu 1500 ml, vybavenej dvojlistovým celoskleneným miešadlom a teplomerom (0-100 °C).The procedure was also carried out using a 1500 ml sulfonation flask equipped with a two-blade all-glass stirrer and a thermometer (0-100 ° C).

Do banky sa predložilo 301 g spracovávaného roztoku oxidov dusíka v kyseline dusičnej, typu NITROLEUM, ktorý však popri už skôr uvedenom obsahu dusíka a koncentrovanej kyseliny dusičnej navyše ešte obsahoval cca 1,2 hmotn. % trihydrogenfosforečnej kyseliny (H3PO4)a cca 0,5 hmotn. % kyseliny fluorovodíkovej (HF).The flask was charged with 301 g of a treated solution of nitrogen oxides in nitric acid of the NITROLEUM type, which, in addition to the aforementioned content of nitrogen and concentrated nitric acid, still contained approximately 1.2 wt. % trihydrogenphosphoric acid (H 3 PO 4 ) and about 0.5 wt. % hydrofluoric acid (HF).

Počas tohto laboratórneho pokusu sa prívod zriedeného roztoku peroxidu vodíka (cca 11 hmotn. % H2O2) do reakčného systému realizoval cez celosklenenú výplňovú kolónu (výška kolónky cca 150 mm), v prikvapkávacom lieviku.During this laboratory experiment, the feed of the diluted hydrogen peroxide solution (ca. 11 wt% H 2 O 2 ) to the reaction system was carried out through an all-glass packing column (column height ca. 150 mm), in a dropping funnel.

V priebehu 54 minút sa zadávkovalo celkom 212,1 g cca 11 %-ného vodného roztoku peroxidu vodíka. Rýchlosť dávkovania peroxidu sa riadila tak, aby úroveň červenohnedých pár oxidu dusičitého sa udržiavala asi v polovici výšky používanej sklenenej výplňovej kolónky. Počas dávkovania peroxidu týmto spôsobom sa najvyššia teplota v reakčnom prostredí ustálila na úrovni rozhrania červenohnedých pár vo výplňovej kolónke (60 - 80 °C).A total of 212.1 g of an approximately 11% aqueous hydrogen peroxide solution was fed over 54 minutes. The peroxide dosing rate was controlled so that the level of red-brown nitrogen dioxide vapor was maintained at about half the height of the glass filler column used. During peroxide dosing in this way, the highest temperature in the reaction medium stabilized at the interface level of the red-brown vapors in the packing column (60-80 ° C).

Uvedeným spôsobom sa získalo asi 513 g svetložltej, slabozelenkastej kyseliny dusičnej, ktorej merná hmotnosť - hustota, pri teplote miestnosti, sa rovnala 1,363 g. cm'3.In this way, about 513 g of pale yellow, weak greenish nitric acid having a specific gravity density at room temperature of 1.363 g were obtained. cm ' 3 .

Príklad 3Example 3

Zostava zariadenia používaného na laboratórne overovanie výroby kyseliny dusičnej obsahujúcej asi 52 hmotn. % HNO3, z roztokov oxidov dusíka v kyseline dusičnej, tzv. NITROLEA, spôsobom v zmysle tohto riešenia, pozostávalo: zo sulfonačnej banky objemu 1500 ml, vybavenej celoskleneným miešadlom a teplomerom (0 - 100 °C), do ktorej svojou spodnou časťou ústila celosklenená delená absorpčná kolóna, naplnená voľne sypanou sklenenou výplňou (rezané sklenené trubičky).Assembly of apparatus used for laboratory verification of nitric acid production containing about 52 wt. % Of HNO 3 , from solutions of nitrogen oxides in nitric acid, so-called. NITROLEA, in the sense of this solution, consisted of: a 1500 ml sulfonation flask equipped with a glass stirrer and a thermometer (0-100 ° C), into which a glass-filled split absorption column filled with loose glass filling (cut glass tubes) ).

Prívod prepracovávaného roztoku oxidov dusíka v kyseline dusičnej (NITROLEA) ústil približne do polovice výšky absorpčnej kolóny, nad spodnú časť výšky jej nasypanej náplne. Vodný roztok peroxidu bol dávkovaný nad vrchnú časť výplne delenej kolóny, odkiaľ bolo tiež vyvedené odplynenie používanej aparatúry.The inlet of the reprocessed solution of nitrogen oxides in nitric acid (NITROLEA) resulted in approximately half the height of the absorption column, above the lower part of the height of its fill. The aqueous peroxide solution was dosed above the top of the column packed from where the degassing of the apparatus used was also discharged.

Roztok oxidov dusíka v kyseline dusičnej (NITROLEUM), spracovávaný počas tohto laboratórneho pokusu, bol charakterizovaný takto: obsah kyseliny dusičnej obsah oxidov dusíka obsah trihydrogenfosforečnej kyseliny obsah fluorovodíkovej kyseliny merná hmotnosť - hustota, d2c teplota varu pri normálnom tlakuA solution of nitrogen oxides in nitric acid (NITROLEUM), a processing for the laboratory experiment was characterized as follows: the content of nitric nitrogen oxides content of the orthophosphoric acid content of hydrofluoric acid density - the density, d 2 of the 'C boiling point at atmospheric pressure

74,6 hmotn. % HNO3 74.6 wt. % HNO 3

21,65 hmôt % (ako NO2)21.65 wt% (as NO 2 )

1,2 hmotn. % H3PO4 1.2 wt. % H 3 PO 4

0,5 hmotn. % HF0.5 wt. % HF

1,593 g. cm’3 až 55 °C teplota fázovej premeny : - 60 °C1.593 g. cm- 3 to 55 ° C phase transition temperature: -60 ° C

Používaný vodný roztok peroxidu vodíka obsahoval cca 10 hmotn. % H2O2 a bol pripravený zriedením cca 30 %-ného technického peroxidu v hmotnostnom pomere asi 1 ; 2.The aqueous hydrogen peroxide solution used contained approximately 10 wt. % H 2 O 2 and was prepared by diluting about 30% technical peroxide in a weight ratio of about 1; Second

Počas tohto laboratórneho pokusu sa na 559,2 g spracovávaného roztoku oxidov dusíka v kyseline dusičnej celkove zadávkovalo 440,8 g cca 10 %-ného peroxidu vodíka, pričom dávkovanie bolo riadené tak, aby sa v odplyne z výplňového reaktora - sklenenej výplňovej kolóny neobjavovali nitrózne plyny. Priemerne sa na hmotnostný diel spracovávaného roztoku oxidov v kyseline dusičnej (NITROLEA) dávkovalo 0,79 hmotnostných dielov cca 10 %-ného peroxidu vodíka.During this laboratory experiment, a total of 440.8 g of about 10% hydrogen peroxide was fed to 559.2 g of the treated solution of nitrogen oxides in nitric acid, and the dosing was controlled so that nitrous gasses from the packed-bed reactor did not appear nitrous. gases. On average, 0.79 parts by weight of about 10% hydrogen peroxide was dosed per part by weight of the treated solution of oxides in nitric acid (NITROLEA).

Za týchto podmienok sa získalo cca 1000 g svetložltej kyseliny dusičnej, prakticky bez obsahu voľných nitróznych plynov, ktorej merná hmotnosť - hustota pri teplote 20 °C sa rovnala 1,32 g. cm'3.Under these conditions, about 1000 g of pale yellow nitric acid was obtained, practically free of free nitrous gases, whose specific gravity at 20 ° C was 1.32 g. cm ' 3 .

Claims (1)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS Spôsob výroby kyseliny dusičnej z roztokov oxidov dusíka v kyseline dusičnej, vyznačujúci sa tým, že kyselina dusičná obsahujúca minimálne 60 hmotnostných % HNO3 a minimálne 10 hmotnostných % oxidov dusíka, pri prevládajúcom zastúpení oxidu dusičitého, sa podrobí chemickej reakcii s vodným roztokom peroxidu vodíka, pričom na hmotnostný diel oxidov dusíka sa do procesu dávkuje 0,15 až 0,65 hmotnostných dielov peroxidu vodíka, výhodne 0,3 až 0,45 hmotnostných dielov peroxidu vodíka, pričom uvoľnené teplo sa z procesu odvádza chladením, výhodne tzv. priamym chladením cirkulujúcou kyselinou, a koncentrácia produktu reakcie - kyseliny dusičnej sa súčasne s prebiehajúcou chemickou reakciou, alebo kedykoľvek po jej čiastočnom alebo úplnom ukončení, prípadne upraví zriedením.Process for producing nitric acid from solutions of nitrogen oxides in nitric acid, characterized in that nitric acid containing at least 60% by weight of HNO 3 and at least 10% by weight of nitrogen oxides, predominantly containing nitrogen dioxide, is subjected to chemical reaction with an aqueous hydrogen peroxide solution, wherein 0.15 to 0.65 parts by weight of hydrogen peroxide, preferably 0.3 to 0.45 parts by weight of hydrogen peroxide, are fed into the process per part by weight of nitrogen oxides, the heat released from the process being removed by cooling, preferably by so-called. by direct circulating acid cooling, and the concentration of the nitric acid reaction product at the same time as the chemical reaction in progress, or at any time after its partial or complete termination, is optionally adjusted by dilution.
SK1270-98A 1998-09-17 1998-09-17 Method for preparation nitric acid from solutions of nitrogen oxides in nitric acid SK281805B6 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK1270-98A SK281805B6 (en) 1998-09-17 1998-09-17 Method for preparation nitric acid from solutions of nitrogen oxides in nitric acid

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK1270-98A SK281805B6 (en) 1998-09-17 1998-09-17 Method for preparation nitric acid from solutions of nitrogen oxides in nitric acid

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SK127098A3 SK127098A3 (en) 2000-05-16
SK281805B6 true SK281805B6 (en) 2001-08-06

Family

ID=20434414

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK1270-98A SK281805B6 (en) 1998-09-17 1998-09-17 Method for preparation nitric acid from solutions of nitrogen oxides in nitric acid

Country Status (1)

Country Link
SK (1) SK281805B6 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
SK127098A3 (en) 2000-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4508700A (en) Method of generating oxygen for emergency use
US5017348A (en) Treatment of nitrogen oxides
SK283131B6 (en) Process for continuous production of chlorine oxide
US5989509A (en) Method for extracting antimony from elemental phosphorous
EP0170914B1 (en) Oxygen/nitrogen production with molten alkali salts
US5433828A (en) Method for the removal of hydrogen sulfide and/or carbon disulfide from waste gases
JPS6351732B2 (en)
CA1077914A (en) Process for the removal of so2 from a stack gas absorptive medium for use in process and process for preparing the absorptive medium
EP0644853B1 (en) Method of producing chlorine dioxide
EP0620189A1 (en) Process for separating arsenic acid from an aqueous mixture comprising sulfuric and arsenic acids
EP0054371B1 (en) Process for detoxification
SK281805B6 (en) Method for preparation nitric acid from solutions of nitrogen oxides in nitric acid
EP2062852B1 (en) Start-up method
JP2902235B2 (en) How to recover iodine
US4155989A (en) Removal of nitric acid from nitric acid-sulfuric acid mixtures
US5433938A (en) Chlorine-destruct method
US3110563A (en) Process for the production of high percentage nitric oxide
JP2004002336A (en) Method for producing nitrous acid ester
WO2000029329A9 (en) Method of producing zinc bromide
US4180550A (en) Process for purifying a sulfur dioxide containing gas by washing with an ammonia aqueous solution
US5562887A (en) Purification of alkyl nitrite-containing exhaust gases
US4294928A (en) Denitrification of a gas stream
US4473712A (en) Purification of crude hexafluoroacetone containing nitrogen oxides and sulfur dioxide
GB1587456A (en) Process for the removal of nitrogen oxides from industrial gases by use of oxidising solutions in which nitrates are the oxidants
US5985226A (en) Method of recovering chlorine from a gas mixture