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 водяних пар 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 C01B21/14, оп. 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 другій - утворюється азотна кислота з масовою часткою до 5-6%. Конденсат першої стадії направляють на розведення сірчаної кислоти. Конденсат другої стадії після випарювання до масової частки 40-45% 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 пари води, яка міститься у 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, стабілізацію складу нітрозного газу шляхом гідрування на срібно-марганцевому каталізаторі, концентрування нітрозного газу за рахунок конденсації водяних пар з виділенням азотнокислого конденсату (АКК), каталітичне гідрування азотної кислоти АКК з одержанням каталізату та монооксиду азоту, змішування одержаного монооксиду азоту з сконцентрованим нітрозним газом, воднем та сумішшю, що містить сірчану кислоту, воду, конденсат першої стадії концентруваня нітрозного газу і каталізам і синтез ГАС [див. заявка ЄПВ №945401, МПК6 С01В21/14, oп. 29.09.1999 - прототип]. При цьому також проводять двостадійне концентрування нітрозного газу. Відрізняється 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 пари 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 Г АС, 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 приготування реакційної суміші аміаку, кисню і водяної пари, каталітичне окислення аміаку, стабілізацію складу нітрозного газу шляхом гідрування на срібно-марганцевому каталізаторі, концентрування нітрозного газу за рахунок конденсації водяної пари з виділенням азотнокислого конденсату (АКК), каталітичне гідрування азотної кислоти АКК з одержанням каталізату та монооксиду азоту, змішування одержаного монооксиду азоту з сконцентрованим нітрозним газом, воднем та сумішшю, що містить сірчану кислоту, воду і каталізат, і синтез ГАС, відповідно винаходу каталітичне окислення аміаку здійснюють під тиском більш 0,3МПа, додатково здійснюють концентрування АКК і розчину ГАС, використовуючи тепло нітрозного газу, при цьому АКК концентрують до масової частки азотної кислоти до 8%, який потім піддають каталітичному гідруванню, а розчин ГАС концентрують до масової частки 38% за рахунок тепла конденсації пари дистиляту, що утворюється при концентруванні АКК. Пару дистиляту разом із частиною вторинної пари, утвореної після концентрування розчину ГАС, використовують у ви гляді конденсатів для розбавлення сірчаної кислоти. 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 фігурі. Спосіб здійснюють таким чином. Для одержання 1 тони гідроксиламіну у годину в змішувачі 1 приготовляють реакційну суміш з 681,5кг/год аміаку, 1711,3кг/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). Нітрозний газ (NOx), що утворився, охолоджують у котловій частині реактора 2 до температури 260¸280°С, змішують у змішувачі 3 з воднем і направляють у реактор 4 для стабілізації складу. Тут надлишковий кисень на срібномарганцевому каталізаторі гідрують у воду. Стабілізований нітрозний газ охолоджують до температури 150°С в котловій частині реактора 4. Тепло реакцій окислення аміаку і гідрування кисню використовують для одержання пари. Отриманий нітрозний газ далі надходить у кип'ятильник 5 колони 8 дистиляції азотнокислого конденсату, де він концентрується конденсацією пар води з виділенням азотнокислого конденсату (АКК). Тепло конденсації нітрозного газу використовують для концентрування азотнокислого конденсату від масової частки 1,4% до масової частки 8%. Утворюваний при цьому газоподібний дистилят, що містить азотну кислоту з масовою часткою до 0,25%, надходить у теплообмінник 9, куди як охолоджувальну рідину подають розчин ГАС з масовою часткою близько 24%. Нагрітий за рахунок конденсації водяних пар дистиляту розчин ГАС надходить далі в сепаратор 10, де під розрідженням з розчину випаровуються водяні пари при температурі 85°С. Сконцентрований розчин містить ГАС з масовою часткою близько 38%. Нітрозний газ після кип'ятильника 5 колони дистиляції 8 надходить у теплообмінник 6, де відбувається конденсація залишкових пар води з утворенням азотнокислого конденсату з масовою часткою 1,4% і охолодження концентрованого нітрозного газу до 40°С, котрий потім очищають від оксиду азоту (IV) у скрубері 7 і подають на стадію 14 синтезу ГАС у кількості 1066,1кг/год. Сконденсований дистилят з масовою часткою азотної кислоти 0,25%, а також частину вторинної пари (ВП) після сепаратора 10 і конденсатора вторинної пари 11 направляють на розведення концентрованої сірчаної кислоти в стадію 12, а кубовий залишок з колони дистиляції 8 з масовою часткою азотної кислоти 7,8% у кількості 660,7кг/год (52,8кг/год моногідрату азотної кислоти) подається на установку 13 гідрування в присутності платинового каталізатора. Монооксид азоту, що одержується при цьому, в кількості 23,6кг/год у суміші з воднем направляють на стадію 14 синтезу ГАС, а каталізат, що містить азотну кислоту з масовою часткою близько 0,5%, використовують для розведення сірчаної кислоти. Відхідні гази (ВГ) реакторів синтезу ГАС направляють на спалювання в рекуперативну установку 15. У таблиці 1 приведені дані, що ілюструють роботу установки ГАС по способу, що заявляється, і по прототипу. Як видно з даних таблиці, питомі витрати сировини на виготовлення продукту практично однакові, однак у способі, що заявляється, виключається стадія стиску нітрозного газу й одержують ГАС з масовою часткою 38% замість 24,6% без додаткових енергетичних витрат; на стадії гідрування використовують азотну кислоту з масовою часткою 8% замість 3,56%, що спрощує регулювання процесу. Таблиця 1 NH3 Од. виміру По прототипу (заявка ЄПВ №945401) По способу, що заявляється О2 Н2О NO із NО 3 NO в Н2 на Н2 у ст. Н2 в ΣΗ2 % ΗΝΟ3 в %ГАС ап.7 уст. 13 ст. гідр.О2 14 уст. 13 уст. 13 14 кг/год кг/год кг/год кг/год кг/год кг/год кг/год кг/год кг/год кг/год % % 680 1707 3345 1071 21 681,5 1711,33352,41066,1 23,6 1092 15,5 128,1 2,0 145,6 3,56 24,6 1092 16,6 128,1 2,3 147 8 38