Спосіб одержання гідроксиламінсульфату

Винахід відноситься до хімічної промисловості, а саме - до способу одержання гідроксиламінсульфату, який застосовують у виробництві капролактаму. У виробництві гідроксиламінсульфату (ГАС) необхідний концентрований монооксид азоту, одержання якого каталітичним окислюванням аміаку в присутності водяної пари неминуче супроводжується утворенням розведених розчинів азотної кислоти. Утилізація розведених розчинів азотної кислоти приводить до значних капітальних і експлуатаційних витрат. Відомий спосіб одержання ГАС, який включає приготування реакційної суміші аміаку, кисню і водяної пари, каталітичне окислення аміаку, стабілізацію складу нітрозного газу шляхом гідрування на срібно-марганцевому каталізаторі, його двостадійне концентрування конденсацією пар води, очищення концентрованого нітрозного газу від оксиду азоту (IV), змішування його з воднем, сумішшю сірчаної кислоти, води, конденсату першої стадії концентрування нітрозного газу і синтез гідроксиламінсульфату [див. пат. РФ №2045471, МПК6 С01В21/14, on. 10.10.1995, Бюл. №28]. На першій стадії концентрування нітрозного газу виділяють близько 70% конденсату, що містить азотну кислоту з масовою часткою до 0,3%, на другий - утворюється азотна кислота з масовою часткою до 5-6%. Конденсат першої стадії направляють на розведення сірчаної кислоти. Конденсат другої стадії після випарювання до 40-45мас.% нагрівають до 300°С і змішують з основним потоком нітрозного газу, що надходить на стабілізацію, а пари води направляють на готування суміші аміак, кисень, пара. Зазначений спосіб дозволяє утилізувати розведені розчини азотної кислоти, забезпечуючи безвідхідну технологію виробництва ГАС, але складний у керуванні і недостатньо надійний в експлуатації. Крім того, у процесі двостадійної конденсації пар води, які містяться в нітрозному газі, безповоротно втрачається тепло, що виділяється при цьому. Найбільш близьким по технічній суті до способу, що заявляється, є спосіб одержання гідроксиламінсульфату, який включає приготування реакційної суміші аміаку, кисню і водяної пари, каталітичне окислення аміаку, концентрування нітрозного газу за рахунок конденсації водяних пар, змішування сконцентрованого нітрозного газу з воднем, сумішшю сірчаної кислоти, води, конденсату першої стадії концентрування нітрозного газу, каталізату після каталітичного гідрування азотної кислоти, каталітичне гідрування азотної кислоти і синтез ГАС [див. заявка ЄПВ №945401, МПК6 С01В21/14, on. 29.09.1999 - прототип]. При цьому після каталітичного окислення аміаку також проводять стабілізацію складу нітрозного газу шля хом гідрування на срібно-марганцевому каталізаторі та його двостадійне концентрування. Відрізняється ж він від вищенаведеного тим, що конденсат другої стадії концентрування нітрозного газу гідрують у присутності платинового каталізатора. Отриманий при цьому каталізат, що містить азотну кислоту з масовою часткою більш 0,45%, також використовують для розведення сірчаної кислоти. Таким чином досягається безвідходність технології одержання ГАС. Як і у вищенаведеному способі тепло, що виділяється при конденсації пар води нітрозного газу, втрачається безповоротно. Крім того, окислення аміаку при тиску, близькому до атмосферного приводить до необхідності стиску нітрозного газу, що здорожує й ускладнює керування і регулювання процесу виробництва ГАС. Складність утилізації, як правило, пов'язана з відносно низькою масовою часткою азотної кислоти в конденсаті другої стадії. Наслідком цього є значне коливання концентрації каталізатора в реакторі гідрування, тому що він виводиться з реактора безупинно разом з каталізатом, а повертається в нього з фільтра періодично. І, тому що продуктивність реактора пропорційна концентрації каталізатора, коливається і кількість монооксиду азоту, що надходить на стадію синтезу ГАС, а це ускладнює регулювання процесу. Задачею заявленого винаходу є удосконалення способу одержання ГАС шляхом зміни схеми і параметрів процесу так, щоб знизити капітальні й енергетичні витрати на виготовлення продукту, а також спростити керування і регулювання процесом. Поставлена задача вирішується тим, що в способі одержання гідроксиламінсульфату, який включає готування реакційної суміші аміаку, кисню і водяної пари, каталітичне окислення аміаку, концентрування нітрозного газу за рахунок конденсації водяних пар, змішання сконцентрованого нітрозного газу з воднем, сумішшю сірчаної кислоти, води, конденсату концентрування нітрозного газу, каталізату після каталітичного гідрування азотної кислоти, каталітичне гідрування азотної кислоти і синтез ГАС, відповідно винаходу каталітичне окислення аміаку здійснюють під тиском більш 0,3МПа, тепло нітрозного газу використовують для концентрування азотнокислого конденсату і розчину ГАС, при цьому азотнокислий конденсат концентрують до масової частки азотної кислоти не менше 40%, котрий потім піддають каталітичному гідруванню, а розчин ГАС концентрують до масової частки 38% за рахунок тепла конденсації пар дистиляту, що утворюється при концентруванні азотнокислого конденсату. Здійснення каталітичного окислення аміаку під тиском більш 0,3МПа дозволяє виключити стадію стиску нітрозного газу. При цьому спрощується узгодження роботи стадій каталітичного окислення аміаку і синтезу ГАС і автоматичне регулювання процесом, істотно знижуються капітальні витрати. Завдяки використанню тепла нітрозного газу для концентрування азотнокислого конденсату і розчину ГАС досягається зниження енергетичних витрат на виго товлення кінцевого продукту. Здійснення заявленого способу пояснюється схемою, представленою на фіг.1. Спосіб здійснюють таким чином. Для одержання 1 тонни гідроксиламіну у годину в змішувачі 1 приготовляють реакційну суміш з 678кг/год аміаку, 1703кг/год кисню і 3352,4кг/год водяної пари і направляють у реактор 2, де на платиноїдних сітках здійснюють парокисневу конверсію аміаку під тиском більш 0,3МПа, наприклад 0,3-0,35МПа. Тепло реакції окислювання аміаку використовують для одержання пари, охолоджуючи нітрозний газ у котловій частині реактора 2 до температури 260-280°С. Отриманий нітрозний газ (NOx) далі надходить у кип'ятильник 3 колони дистиляції азотнокислого конденсату 6, де конденсуються пари води з виділенням азотнокислого конденсату (АКК) і концентрується нітрозний газ. Тепло конденсації пар води використовують для концентрування азотнокислого конденсату від масової частки 7-8,5% до масової частки 40%. Газоподібний дистилят, який утворився при цьому, що містить азотну кислоту з масовою часткою до 0,25% надходить у теплообмінник 7, куди як охолоджувальна рідина подається розчин ГАС з масовою часткою близько 24%. Нагрітий за рахунок конденсації водяних пар дистиляту розчин ГАС надходить у сепаратор 8, де під розрідженням з розчину випаровуються водяні пари при температурі 60-85°С. Сконцентрований розчин містить ГАС з масовою часткою близько 38%. Нітрозний газ після кип'ятильника 3 колони дистиляції 6 надходить у теплообмінник 4, де відбувається конденсація залишкових пар води з утворенням азотнокислого конденсату з масовою часткою 7-8,5% і охолодження концентрованого нітрозного газу до 40°С, потім його очищають від оксиду азоту (IV) у скрубері 5 і подають на стадію 11 синтезу ГАС у кількості 906кг/год. Сконденсований дистилят з масовою часткою азотної кислоти 0,25%, а також частину конденсату вторинної пари (ВП) після сепаратора 8 і конденсатора 9 спрямовують на розведення концентрованої сірчаної кислоти 10. Кубовий залишок з колони дистиляції 6 з масовою часткою азотної кислоти близько 40% у кількості 935кг/год (374кг/год моногідрату азотної кислоти) направляють на установку 12 гідрування в присутності платинового каталізатора. Монооксид азоту, що одержується при цьому, в кількості до 186кг/год у суміші з воднем також направляють на стадію 11 синтезу ГАС. Відхідні гази реакторів синтезу ГАС направляють на спалювання в рекуперативну установку 13. У таблиці 1 наведені дані, що ілюструють роботу установки ГАС за способом, що заявляється, і за прототипом. Як видно з даних таблиці, питомі витрати сировини на виготовлення продукту практично однакові. Але при цьому в способі, що заявляється, виключаються дві стадії: стабілізації нітрозного газу і його стиску, тим самим знижуються капітальні витрати і спрощується регулювання процесу. Крім того, у способі, що заявляється, розчин ГАС концентрують від масової частки 24,6% до масової частки 38% без додаткових енергетичних витрат. Таблиця 1 NН3 O2 Н2О Одиниці кг/год кг/год кг/год виміру За прототи680 1707 3345 пом (з ЄПВ №945401) за способом, 678 1703 3336 що заявляється NO із aп. 7 NО із NO в уст. 12 ст. 11 H2 на гидр. О2 Н2 в H2 в ст. % НNО3 å Н2 %ГАС уст. 12 11 в уст. 12 кг/год кг/год кг/год кг/год кг/год кг/год кг/год % % 1071 21 1092 15,5 2,0 128,1 145,6 3,56 24,6 906 186 1092 17,9 40 38 128,1 146