SU1059023A1 - Способ получени концентрированной азотной кислоты - Google Patents

Abstract

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРИРОВАННОЙ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ-путем окислени  азотсодержащего соединени , о т.л ич а ю щ ни с  тем, что, с целью увеличени  выхода кислоты и упрощени  процесса, разбавленную азотную кислоту электрохимически окисл ют в диафрагменном электролизере на анодах из платины, стеклоуглерода или металлоокисных электродах на основе титана при плотности тока не более 50 А/дм, 2. Способ поп,1, отличающийс  тем, что в качестве металлоокисных- электродов используют дву-окиси рутени , свинца и марганца, трехокись кобальта на титановой основе .

Description

СП

со о го

Со Изобретение относитс  к технологи получени  концентрированной азотной кислоты, широко используемой в промьпиленности .при производстве лаков, красителей, химических удобрений, ле карственных препаратов и других продуктов . Известен способ концентрировани  азотной кислоты, согласно которому обычной перегонкой разбавленной азот ной кислоты получают дистилл т с кон центрацией не выше 68,4%, так. как азотна  кислота и вода образуют азео троп состава 68,4%.HNO и 31,6% H-jO с температурой кипени  121,9°С. Дл  получени  -более концентрирог ванной азотной кислоты дистилл цию провод т в присутствии дегидратирующих средств - концентированной серно кислоты, нитратов щелочных металлов и щелочноземельных металлов. Так, в сернокислотном способе раз бавленную азотную кислоту смешивают с 92,5%-ной серной кислотой в массовых соотношени х 1:4 и далее полученную смесь разгон ют, получс   98%-ную азотную кислоту Щ , Недостатком этого способа  вл етс необходимость дистилл ции и регенерации большого количества кислот. По лучаема  азотна  кислота загр знена серной кислотой, что необлагопри тно сказываетс  не ее качественных показател х . Кроме того, производство кислоты сопровождаетс  выбросом окислов азота и серы, загр зн ющих атмосферу. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к избретению  вл етс  способ концент рировани  азотной кислоты пр мым окислением кислородом воздуха смеси разбавленной азотной кислоты с окис лами азота под давление 50 атм , Процесс получени  концентрирован ной азотной кислоты по этому рпосо бу состоит из следующих стадий. Получаемые в результате каталитическо го сжигани  воздуха газы, главньгм образом окись азота, окисл ют до возможно более и полного превращени в двуокись азота, которую поглощаю концентрированной азотной кислотой. Из полученной смеси концентрированной азотной кислоты и окислов азота (олеума) выдел ют и конденсируют чи тую двуокись азота. Далее готов т смеси жидкой двуокиси азота с разба ленной азртной кислотой с заданными массовыми соотношени ми компонентов N0 ч И7.0. Эту cfMecb под давлением 50 атм. подают в автоклав, где в присутствии кислорода при 70- 85происходит окисление и образуетс  концентрированна  азотна  кислота, содержаща  избыток окислов азота. Затем следует отбелка полученной кислоты током сухого воздуха, в ре-. зультате которой получают готовую концентрированную азотную кислоту и окислы азота, используемые в производстве слабой азотной кислоты }i , К недостаткам известного способа относитс  многостадийность процесса, использование высоких давлений (50 атм, следствием чего  вл етс  чрезмерна  сложность аппаратурного оформлени  и взрывоопасность процесса . По этой же причине затруднительно создание непрерывного производства . Кроме того, применение относительно высоких температур (70-85°с) вызывает большие потери конечного продукта вследствие низкой температуры кипени  азотной кислоты и ее высокой летучести, что служит причиной загр знени  окружающей среды, несмотр  на использование мощных устройств дл  улова паров азотной кислотй и окислов азота. Цель изобретени  - увеличение выхода кислоты и упрощени  процесса. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу получени  концентрированной азотной кислоты путем окислени  азотсодержащего соединени , разбавленную азотную кислоту электрохимически окисл ют в диафрагменном электролизере на анодах платины , стеклоуглерода или металлоокисных электро цах на основе титана при плотности тока не более 50 А/дм , При этом в качестве металлокислых электродов используют двуокиси руте-сни , свинца и марганца, трехокись кобальта на титановой основе. Процесс осуществлен лабораторных услови х в следующем пор дке. Дл  концентрировани  кислоты использовалась электрохимическа   чейка обычной конструкции с paздeлeнныJyи: пористой керамической дйафраг мой анодным и катодным пространствами. В анодное и катодное пространства  чейки Зс1ливают по 500 мл 47%-ной азотной кислоты. В анолит погружают |электрод, изготовленный из материа- i ла, устойчивого в услови х анодной пол ризации в азотной кислоте, например из платины или стеклоуглерода . В католит погружают катод, изготовленный из нержавеющей стали. На  чейку подаетс  посто нный электрический ток силой 5-50 А. Плотность анодного тока составл ет при этом 5-50 А/дм. В ходе электролиза анолит и католит охлаждают проточной водопроводной водой. Температура, процесса 440-с . Повышение температуры выше J40 С нежелательно, так как усиливаетс  испаренное азотной кислоты из. электролита вследствие ее высокой летучести, а понижение температуры ниже не дает каких-либо преимуществ , но требует применени  специальных мер по охлаждению  чейки. Результатом электролиза  вл етс  концентрирование азотной кислоты в анодном пространстве  чейки. Процесс сопровождаетс  выделением чистого электролитического кислорода, который можно собирать и использовать . Механизм процесса окислени  азотной кислоты можно выразить схе 2NO; + H,0-2e 2HNO - /202. В катодном пространстве  чейки происходит восстановление азотной кислоты, в результате чего происходит выделение окислов азота. Окислы отвод тс  и могут быть использованы дл  получени  разбавленной азотной кислоты. Пример 1.В анодное и катодное пространство электрохимической  чейки заливают по 500 мл 47%-ной азотной кислоты и подвергают электролизу с использованием платинового анода. Общий ток на  чейку 25Л, плотность анодного тока равна при этом 25 А/дм. Рост концентрации азотной кислоты в анодном пространстве  чейки и удельный расход электроэнергии на концентрирование 1 кг кислоты на 1% представлены в табл. 1. Т а б л и ц а. 1

Как видно из табл. 1 концентрирование азотной кислоты до 90% происходит с расходом электроэнергии 0,100-0,134 кВт ч/кг и далее расход электроэнергии и температура резко возрастают. Кроме того, при концентрировании кислоты вьиче 90% наблюдаетс  значительное перетекание электролита из анодного пространства в катодное, что приводит к снижению выхода продукта, т.е. концентрированной азотной кислоты.

Необходимо использовать диафрагменный электролизер, так как в бездиафрагменном электролизере, добитьс  концентрировани  азотной кислоты не удаетс  и единственным результатом действи  электрического тока  вл етс  в этом случае деструкци  азотной кислоты с образованием окислов азота.

Из всего количества использованных анодов процесс концентрировани  азотной кислоты удалось осуществить на платине, стеклоуглероде и р де металлоокисных электродов |luO ,j Fb 0,2 , МпО и Г.огО на титане. , Л такие традиционные анодные материалы , как свинец, графит, пирографит , алюминий, железо, никель оказались- непригодными так как подвергались в процессе электролиза сильной коррозии Непригодными оказались также аноды из таких кислотостойких металлов как титан, тентал, ниобий, так как в этом случае в процессе электролиза наблюдаетс  очень быстрый рост напр жени , что обусловлено образованием окисной пленки п-типа на поверхности этих металлов.

Экспериментальные исследовани  процесса электролиза водных растворов азотной кислоты показали, что величина плотности анодного тока оказывает существенное вли ние на результат.

В табл. 2 привод тс  данные об . .эффективности процесса концентрировани . Как видно из табл. 2, при плотНости анодного тока сверх 50 А/дм наблюдаетс  снижение эффективности концентрировани : при одном и том ж количестве электричества, прошедшего через электролизер, концентраци  азотной кислоты увеличиваетс  тем меньше, чем больше величина плотнос ти тока. .При плотности анодного тока более 60 А/дм концентри 5ование азотной кислоты практически не происходит . Кроме того, в случае использовани  неплатиновых анодов при плотнос ти Анодного тока более 50 А/дм пр исходит разрушение материала анода. Нижний предел используемой плотно ти анодного тока не имеет четкой гра ницы. Однако использование низких плотностей тока Гменее 5 соответственно требует применени  элек тродов с большой площадью, что эконо мически не выгодно.

Та6лица2 Таким образом, предлагаемый способ проведен на небольших количествах кислоты с изменением всех опрел гапих процесс показателей. При этом установлено , что предлагаемый способ позвол ет без применени  высокого давлени  на довольно простой технологической аппаратуре получать чистую азотную кислоту в одну стадию. Применение высоких- температур и отсутствие необходимости перегонки азотной кислоты практически исключает выброс паров КИСЛОТЫ и окислов азота в атмосферу, что благопри тно сказываетс  на санитарных услови х окружаю1;ей среды. Способ позвол ет, кроме того, получать чистый кислород в качестве побочного продукта, область применени  которого разнообразна и обширна. Предлагаемый способ может быть реализован путем установки серии проточных электролизеров, что обеспечит непрерывность процесса и его полную автоматизацию.

Claims (2)

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРИРОВАННОЙ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ·путем окисления азотсодержащего соединения, о т.л и ч а ю щ и й с’я тем, что, с целью увеличения выхода кислоты и упрощения процесса, разбавленную азотную кислоту электрохимически окисляют в диафрагменном электролизере на анодах из платины, стеклоуглерода или металлоокисных электродах на основе титана при плотности тока не более 50 А/дм^{* 2}.

2. Способ поп.1, отличающийся тем, что в качестве металлоокисных· электродов используют двуокиси рутения, свинца и марганца, трехокись кобальта на титановой ос нове.