SU1089172A1 - Способ получени концентрированной азотной кислоты - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРИРОВАННОЙ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ электроли зом электролита, содержащего разбавленную азотную кислоту, в диафрагмен ном электролизёре на анодах из стеклоуглерода при плотности тока 0,01- 0,05 А/см,отличающийс  тем, что, с целью увеличени  выхода по току, электролизу подвергают электролит, дополнительно содержащий двуокись азота в количестве 5-35 мае,5

Description

Изобретение относитс  к-технологи получени  концентрированной азотной кислоты, широко используемой в промьппленности при производстве лаков, красителей, химических удобрений, лекарственных препаратов и многих других продуктов. Известен способ получени  концент рированной азотной кислоты. В сернокислотном способе разбавленную азот ную кислоту смешивают с 92,5%-ной кислотой в массовых соотношени  11:4 и далее полученную смесь разгон  ют, получа  азотную кислоту с концен рацией 98% l . Основным недостатком способа  вл  етс  необходимость дистилл ции и регенерации большого количества кислот Получаема же по этому способу азотна  кислрта загр знена серной кислотой , что неблагопри тно сказываетс  на 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 предлагаемому  вл етс  способ концентрировани  азотной кислоты путем электрохимического окислени  разбазленной азотной кислоты в диафрагменном электролизере при плотности тока не более 50 А/дм на анодах из стек|Лоуглерода .При этом на аноде протекает реакци  2NO + Н20 - 2е 1/2 02, т.е. на 1 F электричества в анолите разлагаетс  0,5 моль воды и вьщел -ет С  0,25 моль кислород 23. При концентрировании азотной кислоты по этому способу выше 90% наблю даетс  значительное перетекание продукта из анодного пространства в катодное , чтоприводитк снижению массозого выхода концентрированной азотно кислоты (примерно на 30%), Одновремен но с перетеканием отмечаетс  рост на пр жени  на электролизере. Таким образом , недостатками способа - прототипа  вл етс  образование на аноде побочного продукта - кислорода, что приводит к снижению выхода по току, а также к сильному росту напр жени , следовательно, и увеличению энергозатрат . Цель изобретени  - увеличение выхода по току. Поставленна  цель достигаетс  тем, что, согласно способу получени  концентрированной азотной кисло ты электролизом электролита, содержащему разбавленную азотную кислоту , в диафрагменном электролизере на анодах из стеклоуглерода при плотности тока 0,01-0,05 А/см, электролизу подвергают электролит, дополнитапьно содержащий двуокись азота : в количестве 5-35 мас.%. За счет введени  двуокиси азота природа .анодной реакции измен етс  и окисление.протекает по уравнению N0 + N02 Ир НО - е При этом на 1Г электричества разлагаетс  1 моль воды (т.е. вдвое больше , чем в способе-прототипе) и синтезируетс  1 моль азотной кислоты. Кислорода йри этюм не образуетс . Кроме того, благодар  присутствию в азотной кислоте двуокиси азота, способной к гетёролитическому распаду с образованием ионов количество носителей тока увеличиваетс  по сравнению с чистой кислотой и роста напр жени  на электролизере, а также перетекани  кислоты из анолита не происходит. При этом получаетс  количественный массовый выход концентрированной азотной кислоты. Предлагаемый способ был эксперйменталь .но осуществлен в лабораторных услови х в следующем пор дке. В анодное пространство диафрагменного электролизера обычной конструкции заливают раствор, приготовленньй смешением разбавленной ааотной кислоты (с концентрацией 58% и в.ыше) и жидкой двуокиси азота в определенно массовом соотношении. В катодное прос{транство заливают 47-56%-ную азотную кислоту. Электрохимическое окисление провод т на стеклоуглеродных анодах при плотности тока 0,01-0,05 А/см. Катодом служит цилиндр из нержавеющей стали. В ходе элрктролиз.а в анодном пространстве электролизера происходит концентрирование азотной кислоты. При этом по мере протекани  электроиза наблюдаетс  снижение концентрации двуокиси азота и вследствие этого - понижение эффективности процесса . При содержании двуокиси азота в анолите менее 5% на аноде начинаетс  ьщеление кислорода и отмечаетс  перетекание кислоты из анодного пространства , а следовательно, снижение выхода по току. Поэтому снижение кон центрации двуокиси азота в анолите менее 5% нежелательно. Верхний пре- дел содержани  двуокиси азота в анолите ограничен 35 мас.%. При более высоком содержании двуокиси азота смесь расслаиваетс  с образованием неэлектропроводного сло  жидкости. В катодном пространстве электроли зёра протекает восстановление азотной кислоты, в результате которого происходит вьщеление газообразных окислов азота (N02 и N0). Смесь окис лов доокисл етс  кислородом воздуха возможно более полно, снижаетс  и используетс  в анолите дл  превращени  в азотную кислоту. Электролизер охлаждаетс  проточной вод опр овод ной водой. Оптимальна  температура процесса . Повьшение температуры выше ведет к интенсивному испарению окислов азота из электролита, что нежелательно. Снижение температуры ниже О С требуе специальных мер по охлаждению электролизера . Пример 1. В анодное простра ство электролизера заливают 1 л смес азотной кислоты различной концентрации и двуокиси азота (состав смесей приведен в табл. 1) и электрохимичес ки окисл ют на стеклоуглеродном электроде марки СУ-2000 при плотноети тока 0,03 А/см. Электролиз прекращают при снижении концентрации двуокиси азота до 3-5 мас.%. Результаты опытов представлены в табл. 1. Как следует из табл. 1, способ пригоден дл  получени  азотной кислоты любой концентрации вплоть до 100%, исход  из кислоты более низ .кой концентрации двуокиси азота. П р и м е р 2. 1л смеси 90%-но азотной кислоты с двуокисью азота ( став смеси 27,0% N0, 65,7% HNO и 7,3 HgO) электрохимически окисл ют на стеклоуглеродных электродах марки СУ-2000 при различных плотност х анодного тока. В результате образуе с  азотна  кислота различной концен рации . Результаты опытов представлены в табл. 2. Из приведенного примера видно, что с повышением плотности анодного . тока эффективность процесса снижаетс , особенно при значени х выше 0,05 А/см . Однако применение и слишком низких плотностей тока невыгодно тем, что возникает необходимость использовани  электродо.в с большой поверхностью. Поэтому предпочтительный интервал плотностей анодного тока 0,01-0,05 А/см2. . Пример 3. 1л смеси 90%-ной азотной кислоты и двуокиси азота (состав смеси 27,0% Na2j65,7% HNO и 7,3% ) электрохимически окисл ют на стеклоуглеродных электродах различи ных марок при плотности тока 0,03 А/см . Результаты представлены в табл.3. Как следует из опытов, дл  процесса концентрировани  азотной кислоты может быть использован стеклоуг лерод различных марок. Пример 4. 1л смеси 90%-ной азотной кислоты и двуокиси азота -, .(состав смеси 25,0% КО 65,5% HNOj, 7,5% HgO) электрохимически окисл ют на стеклоуглеродном аноде марки СУ-2000 при плотности анодного тока . 0,03 А/см. В процессе электролиза определ етс  содержание азотной кислоты и двуокиси азота в анолите и оцениваетс  эффективность процесса , котора  выражаетс  в мол х электрохимически р,азлагаемой воды в анолите при пропускании 1Ф электричества по уравнению (1). Результаты опытов представлены в табл. 4. Из приведенной таблицы следует, что эффективность процесса концентрировани  азотной кислоты снижаетс  при уменьшении содержани  двуокиси азота в смеси, причем особенно резко при концентрации менее 3 мас.%. Кроме того, при таких низких концентраци х двуокиси азота наблюдаетс  также уменьшение объема анолита, т.е. концентрированной азотной кислоты. Таким образом, описанный способ проведен на небольших количествах кислоты с изменением всех определ емых процесс показателей. При этом ус-тановлено , что предлагаемый способ позвол ет на довольно простой технологической аппаратуре получать чистую азотную кислоту. Причем в данном способе достигаетс  увеличение эффективности процесса концентрировани  кислоты и повьппаетс  ее массовый выход по сравнению со способом прототипом.

Таблица 1

165

33,7

46,4 210

22,5 52,5 230

15,0 60,0 260 56,6

7,4

66,6

28,6 79,416 ,3 88,4

7,7 97,0

О

Табли.ца 2

Таблица 3 .

Таблица 4

Claims (1)

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРИРОВАННОЙ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ электролизом электролита, содержащего разбавленную азотную кислоту, в диафрагмен' ном электролизёре на анодах из стеклоуглерода при плотности тока 0,010,05 А/см²,отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода по току, электролизу подвергают электролит, дополнительно содержащий двуокись азота в количестве 5-35 мас.%.

   >0