Спосіб переробки окислювача на основі азотної кислоти

Запропонований винахід відноситься до способів переробки некондиційного окислювача на основі азотної кислоти, зокрема тих некондиційних окислювачів, які містить в ролі інгібіторів корозії йод та його сполуки. Найбільш близьким з технічної суті та досягнуто результату є спосіб переробки некондиційноного окислювача на основі азотної кислоти шляхом його ректифікації при підвищеній температурі з конденсацією виділеного пару та поверненням частини конденсату у вигляді флегми на ректифікацію, виділення з продуктів ректифікації азотної кислоти та фільтрації одержаної суспензії. (Спавочник азотчика. – М.: Химия, 1987. - с.98-132). Суть способу полягає в тому, що некондиційний окислювач, який містить йод та його сполуки, змішують з азотнокислим алюмінієм, потім нагрівають в ректифікаційній колоні до температури 120-122°С, внаслідок чого молекулярний йод окислюється до кисневих сполук. З верхньої частини колони пари нітроолеуму направляють на конденсацию, конденсують та використовують для приготування свіжого окислювача або у виробництві концентрованої азотної кислоти. Знизу колони водний розчин азотної кислоти, який містить кисневі сполуки йоду з азотнокислим алюмінієм, подають в другу ректифікаційну колону в якій виділяють пари азотної кислоти та потім їх конденсують і використовують як товарний продукт або концентрують відомим способом. Суспензію кисневих сполук йоду та азотнокислого алюмінію в водному розчині азотної кислоти, що знаходиться внизу колони, направляють на фільтрацію для виділення твердої та рідкої фази. Тверду фазу ви водять з системи та після переробки використовують як товарний продукт, а рідку фазу повертають в куб колони. Недоліком відомого способу є агресивне корозійне середовище, яке обумовлене відносно високою температурою ректифікації, що потребує використання хоча б частини технологічного обладнаний, зокрема ректифікаційних колон, виготовлених з дорогих та дефіцитни х матеріалів – титану та фторопласту. Крім того, високі температури ректифікації потребують значних витрат на нагрівання та конденсацію, тому відомий спосіб характеризується значимими енерговитратами. В основу винаходу поставлена задача створення способу переробки некондиційного окислювача на основі азотної кислот, у якому шляхом зміни умов процесу ректифікації та введення додаткової операції, забезпечується можливість одержання менш корозійно-агресивного середовища, не викликаючого потреби використання обладнання з дорогих та дефіцитних матеріалів - титану та фторопласту з одночасним скороченням енерговитрат. Ця задача вирішується тим, що у відомому способі переробки окислювача шляхом його ректифікації і при підвищеній температурі з конденсацією виділеного пару та поверненням частини конденсату у вигляді флегми на ректифікацію, згідно винаходу виділення азотної кислоти та фільтрації одержаної суспензії, ректифікацію некондиційного окислювача проводить при температурі 80-90°С, а виділення азотної кислот проводять шляхом випарювання. Ще однією відмітною ознакою є те, що випарювання проводять при температурі 80-90°С та вакуумі 200250мм.рт.ст. Наступною відмітною ознакою є те, що виділені в результаті ректифікації пари повторно конденсують. Наступною відмітною ознакою є те, що виділену при фільтрації рідку фаз у повертають на випарювання. Суть запропонованого способу полягає в тому, що при температурі ректифікації 80-90°С випарюються тільки оксиди азоту, незначна частина азотної кислоти та молекулярний йод, а в рідкій фазі залишається значно більша частина азотної кислоти, вода та кисневі сполуки йоду. В паровій фазі, йод взаємодіє з азотною кислотою по реакція: 3J2+10HNО3=6HJO3+10NO+2H2O (1) 3J2+10HNО3=3J2O5+10NO+5H2O (2) 3J2+8HNО3=3J2O4+8NO+4H2O (3) Монооксид азот у також окислюється азотною кислотою по реакції і NO+2НNО3=3NО2+H2О (4) Кисневі сполуки йоду кристалізуються та розчиняються в сконденсованій воді і поступаюn в куб ректифікаційної колони. Завдяки цим процесам реакції 1, 2, 3, 4 зміщуються вправо і на виході із верхньої частини ректифікаційної колони пари практично містять тільки оксиди азоту та азотну кислоту, тому після охолодження та конденсації одержують рідкі оксиди азоту (N2O4), які використовують для виробництва концентрованої азотної кислоти методом прямого синтезу. З нижньої частини ректифікаційної колони виводять водний розчин азотної кислоти, який містить кисневі сполуки йоду. В присутності води оксиди йоду, полученої в результаті реакцій (2 и 3), переходять в йодновату кислоту. Водний розчин азотної та йодноватої кислот розділяють шляхом випарювання азотної кислоти та води при температурі 80-90С та вакуумі 200-250мм рт.ст. йодновата кислота, яка мак температур у плавлення 110°C, кристалізується. Одержану суспензію розділяють на рідку азотну кислоту та тверду йодновату кислоту шля хом фільтрації. Виді пені при випарюванні пари азотної кислоти і води конденсують і у вигляді слабкого водного розчину азотної кислоти використовують у виробництві аміачної селітри. Запропонований спосіб дозволяє: - одержат рідкі оксиди азоту (N2O 4) - продукт, який може бути використаний у виробництві концентрованої азотної кислоти методом прямого синтезу; - одержати тверду йодновату кислоту у вигляді товарного продукту; - одержати 93%-ну азотну кислоту, яка може бути використана у виробництві аміачної селі гри; - скоротити матеріальні витрати за рахунок використання обладнання виготовленого з нержавіючої сталі замість обладнання, виготовленого з титану та фторопласту; - скоротити енерговитрати на ректифікацію, випарювання та конденсацію; - виключити використання додаткових матеріалів, як тої води, або водного розчину азотної кислоти, або азотнокислого алюмінію та разом з цим скоротити об'єми матеріальних потоків. Пошук, проведений у джерелах патентної та науково-технічної інформації показав, що сукупність всіх істотни х ознак заявленого способу переробки окислювача невідома. Отже запропонований винахід відповідає вимогам новизни, тому що не відомий з рівня техніки. Запропонований спосіб має винахідницький рівень, так як відмітні ознаки, хоча і відомі самі по собі, але у запропонованій сукупності істотних ознак в такій якості та з таким результатом заявнику не відомі. Запропонований спосіб включає наступні стадії: - ректифікацію некондиційного окислювача при температурі 80-90°С з конденсацією виділеного пару те поверненням частини конденсату у вигляді флегми на ректифікацію, повторну конденсацію несконденсованого пару; - виділення з продукту в ректифікації азотної кислоти шляхом випарювання при температурі 80-90°С та вакуумі 200-250мм.рт.ст.; - фільтрацію одержаної суспензії на тверду та рідку фази з поверненням рідкої фази на випарювання. Запропонований спосіб пояснюється прикладом здійснення способу, та кресленням схеми. На Фігурі показані: ректифікаційна колона 1 з кип’ятильником 2, головним холодильником-конденсатором 3, конденсатором оксидів азоту 4 і збірником рідких оксидів азоту 5, випарний апарат 6 з теплообмінником 7, конденсатором 8, збірником азотної кислоти 9, фільтр 10. Некондиційний окислювач вагою 100 кг, який тримає в % мас: N2O4 - 25,0, HNO3 - 69,8, Н2O - 5,0 і 0,2 сполук йоду подають в середню частину ректифікаційної колони 1, в кип’ятильник 2 якої подають пар. Ректифікацію проводять при температурі 80-90С. з верхньої частини ректифікаційної колони 2 виділяються пари оксидів азоту та азотної кислоти, які поступають в головний холодильник-конденсатор 3, з якого рідку фазу у вигляді флегми повертають на зрошення ректифікаційної колони 2, а парову фазу направляють в конденсатор оксидів азоту 4 і далі в збірник оксидів азоту 5, звідки рідкі оксиди азоту направляють на виробництво концентрованої азотної кислоти прямим синтезом. Одержують 25,77кг рідких оксидів азоту такого складу, %мас: N2O4 - 97,0, HNO3 - 3,0. З нижньої частини ректифікаційної колони 2 продукти ректифікації, які містять азотну кислоту - 92,99%; мас, воду - 6,74% мас і НJО3 (йодновату кислоту) - 0,27% мас, з температурою 80-90°С направляють у випарний апарат 6, де при вакуумі 200-250мм.рт.ст. виділяють азотну кислоту у вигляді пару, який конденсують в конденсаторі 8 звідкіля сконденсована азотна кислота зливається в збірник азотної кислоти 9, яку потім використають у виробництві аміачної селітри. Одержують 74,03кг азотної кислоти, яка містить 93,25% мас НNО3 і 6,75% мас води. Суспензію із випарного апарату 6 направляють в фільтр 10 на якому виділяють рідку та тверду фази. Рідку фазу масою 0,8кг, яка містить в %мас: HNО3 - 75,0, Н2О - 22,0 і НJО3 - 3,0 з фільтру 10 повертають в випарний апарат 6 через теплообмінник 7. Тверду йодновату кислоту, виділену на фільтрі 10, масою 0,2кг використовують як товарний продукт, або ж переробляють відомими способами.