Спосіб очищення газової суміші, що містить оксид азоту (i)

1. Спосіб очищення газової суміші G-0, що містить оксид азоту (I), який включає щонайменше такі стадії: А1 - абсорбцію газової суміші G-0 органічним розчинником, причому газову суміш спочатку стискають, а тиск при здійсненні абсорбції становить від 10 до 35 бар, А2 - десорбцію із насиченого органічного розчинника стадії А1 газової суміші G-1, B1 - абсорбцію газової суміші G-1 водою, причому газову суміш спочатку стискають, а тиск при здійсненні абсорбції становить від 10 до 35 бар, B2 - десорбцію із насиченої води стадії В1 газової суміші G-2. 2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що як газову суміш, що містить оксид азоту (I), викорис C2 2 (11) 1 3 235-242). В US 5,849,257 також описаний спосіб одержання оксиду азоту (І) окисленням аміаку. При цьому окислення здійснюють в присутності каталізатора на основі міді-оксиду марганцю. Відповідно до описаного в WO 00/01654 способу оксид азоту (І) одержують шляхом відновлення газового потоку, що містить ΝΟx та аміак. Метод окислення олефінової сполуки до альдегіду або кетону за допомогою оксиду азоту (І) описаний, наприклад, в GB 649,680 або у еквівалентній даній публікації US 2,636,898. В обох документах у загальних рисах описано, що окислення можна здійснювати в присутності придатного каталізатора окислення. У більш пізніх наукових статтях під редакцією G.L.Panov et al., "Non-Catalytic Liquid Phase Oxidation of Alkenes with Nitrous Oxide. 1. Oxidation of Cyclohexene to Cyclohexanone", React. Kinet. Catal. Lett, том 76, №2 (2002) стор.401-405 та K.A.Dubkov et al., "Non-Catalytic Liquid Phase Oxidation of Alkenes with Nitrous Oxide. 2. Oxidation of Cyclopentene to Cyclopentanone", React. Kinet. Catal. Lett, том 77, №1 (2002) стор.197-205 також описані способи окислення олефінових сполук монооксидом азоту. Крім того наукова стаття "Liquid Phase Oxidation of Alkenes with Nitrous Oxide to Carbonyl Compounds" von E. V. Starokon et al. in Adv. Synth. Catal. 2004, 346, 268-274 включає механічне дослідження окислення алкенів монооксидом азоту у водній фазі. Синтез карбонільних сполук із алкенів монооксидом азоту описаний у різних міжнародних заявках на патент. Так, наприклад, WO 03/078370 описує спосіб одержання карбонільних сполук із аліфатичних алкенів монооксидом азоту. Реакцію здійснюють при температурі від 20 до 350°С та тиску від 0,01 до 100атм. WO 03/078374 описує відповідний спосіб одержання циклогексанону. Відповідно до WO 03/078372 одержують циклічні кетони, що містять від 4 до 5 атомів вуглецю. Згідно з WO 03/078375 в таких умовах реакції одержують циклічні кетони з циклічних алкенів, що містять від 7 до 20 атомів вуглецю. WO 03/078371 описує спосіб одержання заміщених кетонів із заміщених алкенів. WO 04/000777 описує спосіб взаємодії ді- і поліалкенів та оксиду азоту (І) до відповідних карбонільних сполук. Спосіб очищення оксиду азоту (І) в цих документах не описаний. Крім того відомо, що потоки відпрацьованого газу, які містять оксид азоту (І), можуть бути використані у подальших реакціях. Оксид азоту (І) випадає в осад як небажаний продукт при здійсненні різних хімічних процесів, зокрема при окисленні азотною кислотою, здебільшого при окисленні циклогексанону та/або циклогексанолу до адипінової кислоти. Іншими прикладами способів, при здійсненні яких оксид азоту (І) як небажаний продукт випадає в осад, є окислення циклододеканону та/або циклододеканолу азотною кислотою до додекандикарбонової кислоти та часткове окислення NH3 до NO. Так, наприклад, у WO 2005/030690, WO 2005/030689 та WO 2004/096745 описані способи 90931 4 окислення олефінів монооксидом азоту, зокрема окислення циклододекатрієну, циклододецену та циклопентену. В усіх трьох заявках зазначено, що окрім інших джерел оксиду азоту (І) можуть бути використані також потоки відпрацьованого газу, які можуть бути очищені, наприклад, методами дистиляції, до їх застосування у ролі окислювачів. Як при одержанні оксиду азоту (І), так і при застосуванні потоків відпрацьованого газу N2O випадає в осад як розріджена газоподібна суміш, що містить інші компоненти. Ці компоненти діляться на такі, що є небажаними для спеціальних цілей застосування, а також на такі, що є інертними. Для застосування у ролі окислювачів такими небажаними газами є зокрема ΝΟx або, наприклад, кисень. Поняття "ΝΟx" в рамках даного винаходу означає всі сполуки NaOb, причому а означає 1 або 2 та b означає від 1 до 6, за винятком N2O. Замість поняття "ΝΟx" в рамках даного винаходу використовують поняття "оксиди азоту". Як небажані компоненти слід назвати також ΝΗ3 та органічні кислоти. Для спеціальних цілей застосування використовуваний оксид азоту (І) перед здійсненням взаємодії необхідно очищувати. Так, наприклад, для застосування оксиду азоту (І) як окислювача небажані компоненти, такі як кисень або оксиди азоту NOx, необхідно виділяти. Способи виділення ΝΟx загалом відомі з рівня техніки. Огляд таких способів наведений, наприклад, в М. Thiemann et. al. in Ullmann's Encyclopedia, 6th Edition, 2000, Electronic Edition, Kapitel "Nitric Acid, Nitrous Acid, and Nitrogen Oxides", розділ 1.4.2.3. У заявці WO 00/73202 описаний метод виділення NOx та О2 із потоку газу, що містить Ν2Ο. ΝΟx виділяють каталітичним відновленням за допомогою ΝΗ3, а кисень -каталітичним відновленням воднем або іншими агентами відновлення. Недолік цього методу полягає в тому, що продукт забруднюється ΝΗ3. Значне збіднення киснем, наприклад, до понад 90% від первинної кількості, можливе лише у випадку втрати Ν2Ο, наприклад, від 3 до 5% від первинної кількості. Для спеціальних цілей застосування необхідним може виявитися також виділення інертних сполук, оскільки внаслідок розведення вони можуть уповільнювати бажану взаємодію з Ν2Ο. Поняття "інертний газ" в рамках даного винаходу означає газ, який при здійсненні взаємодії Ν2Ο з олефіном є інертним, тобто в умовах взаємодії олефінів з Ν2Ο не реагує ані з олефінами, ані з Ν2Ο. Інертними газами є, наприклад, азот, діоксид вуглецю, монооксид вуглецю, водень, аргон, метан, етан та пропан. Крім того інертні гази можуть зменшувати просторово-часові виходи, тому збіднення інертними газами також може виявитися вигідним. Вигідним можу бути також одержання газової суміші, яка містить інертні гази та яку безпосередньо після одержання можна використовувати в іншій реакції. В DE 27 32 267 А1 описаний, наприклад, спосіб очищення оксиду азоту (І), причому спочатку виділяють оксид азоту, діоксид азоту, діоксид 5 вуглецю та воду, а після цього газову суміш зріджують компресією від 40 до 300 бар при охолодженні від 0 до -88°С. Потім із цієї зрідженої газової суміші виділяють оксид азоту (І). Цей метод дозволяє очищувати та концентрувати Ν2Ο, однак через необхідність працювати при високому тиску (60 бар), низьких температурах (-85°С) та через пов'язані з цим великі витрати є економічно невигідним. В US 4,177,645 описаний спосіб виділення оксиду азоту (І) з потоків відпрацьованого газу, який також включає попереднє очищення та низькотемпературну перегонку. Заявка ЕР 1 076 217 А1 також описує метод виділення домішок з низькою температурою кипіння з N2O шляхом низькотемпературної перегонки. US 6,505,482, US 6,370,911 та US 6,387,161 також описуються спосіб очищення оксиду азоту (І), згідно з яким здійснюють низькотемпературну перегонку в спеціальній установці. Через високий тиск та низьку температуру низькотемпературна перегонка з огляду на обладнання вимагає великих витрат, що робить очищення оксиду азоту (І) за допомогою такого способу досить трудомістким i затратним. Особливо невигідним є той факт, що при нормальному тиску температура плавлення N2O лише на 3 K нижче температури кипіння. Тому необхідно працювати при високих тисках. DT 20 40 219 описує спосіб одержання оксиду азоту (І), причому одержаний оксид азоту (І) після здійснення синтезу концентрують та очищують. При цьому відповідно до DT 20 40 219 спочатку оксид азоту (І) одержують окисленням аміаком. Одержаний оксид азоту (І) очищують шляхом виділення окислених газів та концентрують абсорбцією при високому тиску та подальшою десорбцією при пониженому тиску. Побічні компоненти видаляють, наприклад, в результат обробки лужним розчином. Як розчинник для абсорбції газової суміші відповідно до DT 20 40 219 використовують воду. Описаний у DT 20 40 219 спосіб дозволяє відділяти різні оксиди азоту, однак через порівняно низьку розчинність N2O у воді він вимагає використання великих кількостей розчинників та/або високих тисків для абсорбції. В DE 10 2004 046167 8 описаний спосіб очищення газової суміші, що містить оксид азоту (І), який включає щонайменше абсорбцію газової суміші в органічний розчинник та подальшу десорбцію газової суміші із насиченого органічного розчинника, а також встановлення вмісту оксидів азоту NOx в газовій суміші щонайбільше 0,5об.%, у перерахунку на загальний об'єм газової суміші. Крім того в DE 10 2004 046167 8 зазначено, що спосіб може включати кілька стадій абсорбції та десорбції. Відповідно до DE 10 2004 046167 8 як абсорбційне середовище використовують лише органічні розчинники. Виходячи із такого рівня техніки задача даного винаходу полягала у розробці надійного з точки зору техніки безпеки способу, який би дозволяв ефективно та економічно вигідно очищувати та концентрувати потоки, що містять оксид азоту 90931 6 (І). Очищений таким чином оксид азоту (І) використовують зокрема як окислювач. Інша задача даного винаходу полягала у розробці способу одержання газових сумішей, які б без подальшої обробки або без додавання інших інертних компонентів можна було використовувати як окислювачі. Згідно з винаходом ця задача вирішується за допомогою способу очищення газової суміші G-0, що містить оксид азоту (І), який включає щонайменше такі стадії: А1 абсорбція газової суміші G-0 в органічний розчинник, А2 десорбція газової суміші G-1 із насиченого органічного розчинника, B1 абсорбція газової суміші G-1 у воду, B2 десорбція газової суміші G-2 із насиченої води. Перевага способу згідно з винаходом зокрема полягає в тому, що поряд із небажаними компонентами частково видаляються також інертні компоненти. Очищений згідно з винаходом оксид азоту (І) одночасно концентрують. Згідно з винаходом газова суміш G-1 характеризується більш високим вмістом оксиду азоту (І) порівняно з газовою сумішшю G-0. Крім того газова суміш G-2 згідно з винаходом характеризується більш високим вмістом оксиду азоту (І) порівняно з газовою сумішшю G-1. При цьому перевага способу згідно з винаходом полягає в тому, що при здійсненні другої абсорбції, тобто у випадку більш високого вмісту оксиду азоту (І), як абсорбент використовують воду. Таким чином вдається уникнути контактування оксиду азоту (І) як сильного окислювача у високих концентраціях з органічним розчинником, що могло б призвести до великих витрат з огляду на обладнання та високих затрат коштів. Крім того завдяки відповідному винаходу використанню води як розчинника при здійсненні другої абсорбції та десорбції згідно зі стадією В1 та В2 вдається уникнути забруднення газової суміші G2 органічним розчинником, що могло б призвести до необхідності здійснення додаткових стадій очищення. Перевага двостадійної абсорбції/десорбції з використанням органічного розчинника відповідно до стадії А1 і А2 та води відповідно до стадії В1 і В2 полягає зокрема в тому, що на першій стадії високу розчинність N2O в органічних розчинниках використовують з метою досягнення високих показників концентрування при використанні малих апаратів та незначної кількості циклів. Після здійснення першої абсорбції/десорбції газова суміш G-1 містить таку концентрацію N2O, яка з точки зору техніки безпеки робить вигідним застосування води як розчинника при здійсненні такої абсорбції/десорбції. Більш високі концентрації N2O на другій стадії дозволяють використовувати менші апарати. Очищений таким чином оксид азоту (І), зокрема у рідкій формі, може бути вигідно використаний як окислювач. Газова суміш G-2 окрім оксид азоту (І) може містити також діоксид вуглецю. СО2 створює інертну атмосферу та забезпечує 7 надійну з точки зору техніки безпеки обробку і зокрема зберігання та подальше використання газової суміші G-2, що містить оксид азоту (І). При цьому з'ясували, що в присутності СО2 як інертного газу в газових сумішах, що містять N2O, у порівнянні з іншими інертними газами використовують значно менші кількості діоксиду вуглецю, щоб запобігти спонтанному розпаду оксиду азоту (І). Крім того незначних кількостей СО2 достатньо для створення інертної атмосфери. Згідно з винаходом використовувана газова суміш G-0, що містить оксид азоту (І), може походити з будь-якого джерела. Поняття "газова суміш" в рамках даного винаходу означає суміш двох або більше сполук, які при тиску та температурі навколишнього середовища знаходяться у газоподібному стані. При зміненій температурі або зміненому тиску газова суміш може існувати також в іншому агрегатному стані, наприклад, у рідкому стані, причому в рамках даного винаходу її і надалі позначають газовою сумішшю. Якщо використовують газову суміш G-0, то вміст оксиду азоту (І) в цій суміші може бути будь-яким, доки існує можливість здійснення очищення згідно з винаходом. Газові суміші, які містять N2O та які використовують у способі згідно з винаходом як газову суміш G-0, як правило, характеризуються вмістом N2O від 2 до 80об.%. Така суміш містить також, наприклад, від 2 до 21об.% О2 та до 30об.% ΝΟx як небажаних компонентів. Крім того вона може містити змінні кількості N2, H2, CO2, CO, H2O, NH3 та сліди азотної кислоти і органічних сполук. В рамках даного винаходу склад газових сумішей або зріджених газових сумішей зазначений в об.%. При цьому показники відносяться до складу газових сумішей при тиску та температурі навколишнього середовища. Відповідно до переважної форми виконання способу згідно з винаходом використовують газову суміш G-0, що містить щонайменше 3об.% оксиду азоту (І), причому переважно використовують суміші, вміст оксиду азоту (І) в яких становить від 4 до 60об.%, особливо переважно від 5 до 25об.% та зокрема від 8 до 14об. -%. Загалом склад сумішей в рамках даного винаходу може бути визначений будь-якими відомими фахівцям методами. Склад газових сумішей в рамках даного винаходу переважно визначають газовою хроматографією. Крім того він може бути визначений УФ-спектроскопією, ІЧспектроскопією або мокрими хімічними способами. Відповідно до переважної форми виконання даного винаходу як газову суміш G-0, що містить оксид азоту (І), використовують щонайменше один відпрацьований газ, що містить оксид азоту (І), з хімічного способу. Даний винахід включає також форми виконання, згідно з якими як газову суміш, що містить оксид азоту (І), використовують щонайменше два відпрацьованих гази, що містять оксид азоту (І), однієї установки. Крім того винахід включає також такі форми виконання, згідно з якими як газову суміш, що містить оксид 90931 8 азоту (І), використовують щонайменше один відпрацьований газ, що містить оксид азоту (І), однієї установки та щонайменше один інший відпрацьований газ, що містить оксид азоту (І), щонайменше однієї іншої установки. Таким чином даний винахід стосується також описаного вище способу, причому як газову суміш, що містить оксид азоту (І), використовують щонайменше один відпрацьований газ, що містить оксид азоту (І), із щонайменше одного промислового способу. Поняття "газова суміш, що містить оксид азоту (І)" в рамках даного винаходу означає як форми виконання, відповідно до яких зазначений відпрацьований газ очищують згідно з винаходом у немодифікованій формі, так і форми виконання, згідно з якими щонайменше один із зазначених відпрацьованих газів піддають модифікації. Поняття "модифікація" в рамках даного винаходу означає будь-який придатний спосіб, за допомогою якого змінюють хімічний склад газової суміші. Таким чином поняття "модифікація" включає також форми виконання, згідно з якими відпрацьований газ, що містить оксид азоту (І), концентрують з огляду на такий вміст оксиду азоту (І) щонайменше одним придатним способом. Переважно відпрацьований газ не піддають модифікації. Відповідно до іншої форми виконання винаходу хімічний склад відпрацьованого газу може бути змінений шляхом додавання до цього відпрацьованого газу чистого оксиду азоту (І). Використовуваною газовою сумішшю G-0, що містить N2O, може бути, наприклад, відпрацьований газ одного промислового способу. Переважно такий газ походить від відпрацьованого газу установки для одержання карбонових кислот окисленням спиртів або кетонів азотною кислотою, наприклад, установки для одержання адипінової або додекандикарбонової кислоти, від відпрацьованого газу установки для одержання азотної кислоти, в якій зазначені вище потоки відпрацьованго газу використовують як едукт, від відпрацьованого газу установки для часткового окислення NH3 або від відпрацьованого газу установки, в якій використовують одержану в ній газову суміш, наприклад, установки для одержання гідроксиламіну. Згідно з винаходом може бути використана також суміш різних відпрацьованих газів. Відповідно до іншої переважної форми виконання даного винаходу щонайменше один відпрацьований газ, що містить оксид азоту (І), походить із установки для одержання адипінової кислоти, установки для одержання додекандикарбонової кислоти, установки для одержання гідроксиламіну та/або установки для одержання азотної кислоти, причому остання переважно працює на щонайменше одному відпрацьованому газі установки для одержання адипінової кислоти, установки для одержання додекандикарбонової кислоти або установки для одержання гідроксиламіну. Відповідно до ще однієї переважної форми виконання використовують потік відпрацьованого 9 90931 газу установки для одержання адипінової кислоти, в якій при одержанні адипінової кислоти окисленням сумішей циклогексанол/циклогексанону азотною кислотою утворюється загалом від 0,8 до 1,0моль N2O. Як, наприклад, описано в А. K. Uriarte et al., Stud. Surf. Sei. Catal. 130 (2000) стор.743-748, відпрацьовані гази установок для одержання адипінової кислоти в різних концентраціях містять також інші компоненти, зокрема азот, кисень, діоксид вуглецю, монооксид вуглецю, оксиди азоту, воду та леткі органічні сполуки. У випадку зазначеної вище установки для одержання додекандикарбонової кислоти йдеться в основному при ідентичний тип установки. Нижче в таблиці наведений приклад типового складу відпрацьованого газу установки для одержання адипінової кислоти або установки для одержання додекандикарбонової кислоти: Компоненти ΝΟx Ν2 Ο Ν2 O2 СО2 Н2 О Концентрації/мас.% 19-25 20-28 30-40 7-10 2-3 ~7. Потік відпрацьованого газу установки для одержання адипінової кислоти або установки для одержання додекандикарбонової кислоти може бути безпосередньо використаний у способі згідно з винаходом. Відповідно до ще однієї переважної форми виконання винаходу використовують потік відпрацьованого газу установки для одержання азотної кислоти, яка повністю або частково завантажена відпрацьованими газами, що містять оксид азоту (І) та оксиди азоту, з інших способів. В таких установках для одержання азотної кислоти оксиди азоту адсорбують та більшу частину перетворюють на азотну кислоту, в той час як оксид азоту (І) залишається неперетвореним. Так, наприклад, така установка для одержання азотної кислоти може бути завантажена оксидами азоту, одержаними цілеспрямованим спалюванням аміану, та відпрацьованими газами установки для одержання адипінової кислоти та/або відпрацьованими газами установки для одержання додекандикарбонової кислоти. Крім того можливо також завантажувати таку установку для одержання азотної кислоти лише відпрацьованими газами установки для одержання адипінової кислоти та/або відпрацьованими газами установки для одержання додекандикарбонової кислоти. Відпрацьовані гази таких установок для одержання азотної кислоти в різних концентраціях містять також інші компоненти, зокрема азот, кисень, діоксид вуглецю, монооксид вуглецю, оксиди азоту, воду та леткі органічні сполуки. Нижче в таблиці наведений приклад типового складу відпрацьованого газу такої установки для одержання азотної кислоти: Компоненти ΝΟx Концентрація/мас.%