Спосіб одержання гідроксиламінсульфату

1 Спосіб одержання пдроксиламінсульфату, що включає приготування реакційної суміші аміаку, кисню і водяної пари, каталітичне окислення аміаку, змішування отриманого нітрозного газу з воднем, стабілізацію нітрозного газу шляхом часткового гідрування кисню на срібно-марганцевому каталізаторі, його двостадшне концентрування конденсацією водяної пари, очищення концентрованого нітрозного газу від оксиду азоту (IV), змішування його з воднем, сумішшю сірчаної кислоти, водою, конденсатом першої стадії концентрування нітрозного газу, каталітичне гідрування азотної кислоти з поверненням продуктів и гідрування в технологічний процес і синтез пдроксиламінсульфату, який відрізняється тим, що каталітичне окислення аміаку ведуть при співвідношенні кисень аміак 1,40-1,42 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що стабілізацію нітрозного газу шляхом гідрування на срібно-марганцевому каталізаторі проводять до залишкової об'ємної частки кисню в нітрозному газі 0,8-1,0% Винахід відноситься до хімічної промисловості, а саме, - до способу отримання пдроксиламінсульфату (ГАС), що застосовується у виробництві капролактаму Відомий спосіб одержання пдроксиламінсульфату, що включає приготування реакційної суміші аміаку, кисню і водяної пари, каталітичне окислення аміаку, змішування одержанного нітрозного газу з воднем, стабілізацію нітрозного газу шляхом гідрування на срібно-марганцевому каталізаторі, його двостадшне концентрування конденсацією водяної пари, очищення концентрованого нітрозного газу від оксиду азоту (IV), змішування його з воднем, сумішшю сірчаної кислоти, води, частини конденсату першої стадії концентрування нітрозного газу і синтез пдроксиламінсульфату [пат РФ № 2045471, МПІС С01В 21/14, 1995 р ] При ПІДГОТОВЦІ реакційної суміші підтримується співвідношення компонентів кисень аміак, що становить 1,35 1,37 При стабілізації нітрозного газу на срібномарганцевому каталізаторі гідрують вільний кисень у воду, при цьому ступінь гідрування кисню становить 90%, а його об'ємна частка в нітрозному газі після гідрування - 0,2% На першій стадії концентрування нітрозного газу виділяють 60 - 70% конденсату з масовою часткою азотної кислоти до 0,3%, на другій утворюється азотна кислота з ма совою часткою до 5 - 6% Частину конденсату першої стадії направляють на розбавлення сірчаної кислоти Конденсат другої стадії піддають випарюванню до масової частки азотної кислоти 40 45%, яку потім нагрівають до 300°С і змішують з основним потоком нітрозного газу, що поступає на стабілізацію, а водяну пару направляють на приготування суміші аміак, кисень, пара Через нагрітий конденсат першої стадії пропускають кисень, насичують парами води і спрямовують на приготування суміші аміак, кисень, пара Зазначений спосіб одержання пдроксиламінсульфату дозволяє утилізувати розбавлені розчини азотної кислоти, забезпечуючи безвідходну технологію виробництва ГАС Однак через жорсткий взаємозв'язок стадій процесу спосіб характеризується складністю в управлінні і недостатньо надійний в експлуатації Іншим відомим способом є спосіб отримання пдроксиламінсульфату, що включає приготування реакційної суміші аміаку, кисню і водяної пари, каталітичне окислення аміаку, змішування одержаного нітрозного газу з воднем, стабілізацію нітрозного газу шляхом гідрування на срібномарганцевому каталізаторі, його двостадшне концентрування конденсацією водяної пари, очищення концентрованого нітрозного газу від оксиду азо (О ю 59916 ту (IV), змішування його з воднем, сумішшю сірчаної кислоти, води, конденсату першої стадії концентрування нітрозного газу, каталітичне гідрування азотної кислоти і синтез пдроксиламінсульфату [заявка ЄПВ № 0945401, МПК6 С01В 21/14, 1999 р] Істотна ВІДМІННІСТЬ цього способу одержання ГАС від вищенаведеного полягає в тому, що конденсат другої стадії концентрування оксиду азоту (II) з масовою часткою азотної кислоти більше за 3%, піддають рідиннофазному гідруванню воднем на платиновому каталізаторі Утворений внаслідок гідрування азотної кислоти чистий оксид азоту (II) в суміші з воднем змішується з основним потоком синтез-газу, що поступає на стадію одержання ГАС При цьому склад газу, що виходить при гідруванні азотної кислоти, відповідає складу основного потоку об'ємна частка оксиду азоту (II) близька до 20% Продукт гідрування з масовою часткою азотної кислоти до 0,45%, разом з конденсатом першої стадії концентрування оксиду азоту (II) використовують при розбавленні сірчаної кислоти, забезпечуючи таким чином безвідходну технологію виробництва ГАС і збільшуючи міру використання оксиду азоту (II) Недоліком способу є те, що при підтриманні у ньому такого ж, як в вищезгаданому способі, співвідношення компонентів кисень аміак не забезпечується максимальне окислення аміаку в оксид азоту (II), а при стабілізації нітрозного газу при такому ж, як і у вищезгаданому способі, рівні залишкового кисню в нітрозному газі після гідрування на срібно-марганцевому каталізаторі відбувається безповоротна втрата до 2,5% оксиду азоту (II) з утворенням інертних домішок - азоту і оксиду азоту (І), - погіршуючих роботу стадії синтезу ГАС Найбільш близьким до винаходу, що заявляється, по технічній сутності і результату, що досягається, є спосіб одержання пдроксиламінсульфату, що включає приготування реакційної суміші аміаку, кисню і водяної пари, каталітичне окислення аміаку, змішування одержаного нітрозного газу з воднем, стабілізацію нітрозного газу шляхом гідрування на срібно-марганцевому каталізаторі, його двостадіине концентрування конденсацією водяної пари, очищення концентрованого нітрозного газу від оксиду азоту (IV), змішування його з воднем, сумішшю сірчаної кислоти, води, конденсату першої стадії концентрування нітрозного газу, каталітичне гідрування азотної кислоти і синтез пдроксиламінсульфату [Деклараційний патент України № 50681А, МПК7 С01В 21/14, 2002р — прототип] Істотна ВІДМІННІСТЬ цього способу від вищенаведеного полягає в тому, що при стабілізації складу нітрозного газу гідрують не 90%, а 70 - 75% вільного кисню, підтримуючи об'ємну частку кисню в нітрозному газі після гідрування до 0,4% При цьому виділяється додатково до 2,4% оксиду азоту (II) і знижується концентрація домішок азоту в концентрованому оксиді азоту (II) Завдяки цьому підвищується продуктивність стадії синтезу ГАС, збільшується його вихід до 3,4% і знижуються втрати оксиду азоту (II) і водню з газами, що відходять Однак, як і у вищенаведених способах, співвідношення компонентів кисень аміак не забезпечує максимальне окислення аміаку в оксид азоту (II) Крім того, до 4% знижується виробітка пари, отриманої завдяки використанню тепла реакцій Задачею винаходу є удосконалення способу одержання ГАС шляхом зміни технологічних параметрів процесу так, щоб одержати додаткову КІЛЬКІСТЬ концентрованого оксиду азоту (II), знизити сировинні і енергетичні витрати на виготовлення продукту і збільшити продуктивність стадії синтезу ГАС Поставлена задача вирішується тим, що в способі отримання пдроксиламінсульфату, що включає приготування реакційної суміші аміаку, кисню і водяної пари, каталітичне окислення аміаку, змішування одержанного нітрозного газу з воднем, стабілізацію нітрозного газу шляхом гідрування на срібно-марганцевому каталізаторі, його двостадіине концентрування конденсацією водяної пари, очищення концентрованого нітрозного газу від оксиду азоту (IV), змішування його з воднем, сумішшю сірчаної кислоти, водою, конденсатом першої стадії концентрування нітрозного газу, каталітичне гідрування азотної кислоти і синтез пдроксиламінсульфату, згідно винаходу, каталітичне окислення аміаку ведуть при співвідношенні кисень аміак 1 4 - 1 42 При цьому досягається максимальний ступінь окислення аміаку в оксид азоту (II) Для стабілізації складу нітрозного газу гідрують 55 - 65% вільного кисню При цьому навантаження на срібно-марганцевий каталізатор зберігається на тому ж рівні, як і у відомих способах, або трохи підвищується, і об'ємна частка залишкового кисню в нітрозному газі підтримується на рівні 0,8 1,0 % Зазначені параметри технологічного режиму забезпечують мінімальні втрати оксиду азоту (II) на утворення інертних домішок Спосіб здійснюють таким чином Реакційну суміш аміаку, кисню і водяної пари, приготовану в змішувачі, направляють в реактор, де аміак окислюють киснем до оксиду азоту (II) при співвідношенні кисню і аміаку вище за стехіометричний на 12 -14%, тобто (1,4 -1,42) 1, щоб досягнути максимального окислення аміаку в оксид азоту (II) Нітрозний газ, що утворився, охолоджують в котловій частині реактора до температури 260 -ь 280°С, змішують в змішувачі з воднем і направляють в реактор для стабілізації Тут надмірний кисень на срібно-марганцевому каталізаторі гідрують у воду Об'ємна частка залишкового кисню в нітрозному газі становить 0,8 - 1,0% Тепло реакцій окислення аміаку і гідрування кисню використовують для отримання пари Стабілізований нітрозний газ з температурою 150°С подають в конденсатор першої стадії, де при температурі 87 - 92°С виділяють 70 - 75% конденсату з масовою часткою азотної кислоти до 0,5%, а потім в конденсатор другої стадії, де виділяють 25 - 30% конденсату з масовою часткою азотної кислоти більше за 10% Конденсат першої стадії направляють через холодильник в змішувач для отримання розчину з масовою часткою сірчаної кислоти 19%, необхідного для синтезу ГАС Концентрований оксид азоту (II), виділений із нітрозного газу, направляють в змішувач для отримання синтез-газу (NO + Н2) шляхом змішування з воднем і далі в каскад реакторів, де в середовищі розбавленої сірчаної кислоти синтезують ГАС 5 59916 Утворений конденсат другої стадії концентрування нітрозного газу після охолодження в холодильнику направляють в реактор, де при температурі 80 - 90 °С азотну кислоту гідрують на платиновому каталізаторі Утворену внаслідок гідрування азотної кислоти газову суміш, що складається з чистого оксиду азоту (II) і водню, подають в основний потік син тез-газу, а конденсат з масовою часткою азотної кислоти до 0,45%, що виходить з реактора, використовують при одержанні водного розчину сірчаної кислоти в змішувачі Результати, що ілюструють роботу стадії синтезу ГАС для вищезазначених способів, наведені в таблиці Таблиця Концентрований оксид азоту (II) на стадію синтезу ГАС, кг/годину N0 N2 2029,3 105,4 2078,0 90,9 2112,6 70,1 Гази, що відходять із стадії синтезу ГАС Продукти синтезу, кг/ годину NO N2 N2O Сума н2 ГАС 3 кг/г кг/г кг/г нм /г кг/г За способом згідно із заявкою ЄПВ № 0945401 33,0 59,5 34,3 105,4 75,9 551,5 5000,0 За прототипом деклараційним патентом України № 50681 А 19,3 51,6 28,7 90,9 56,5 461,4 5168,9 За способом, що заявляється 14,7 42,2 23,4 70,1 45,8 376,4 5305,4 N2O Таким чином, при співвідношенні кисень аміак 1 40 - 1 42 додатково утвориться до 1,5% оксиду азоту (II), а втрати його на стадії гідрування при підтриманні об'ємної частки залишкового кисню на рівні 0,8 - 1 , 0 % знижуються на 0,2% У порівнянні із способом за прототипом додатково виділяється до 1,7% оксиду азоту (II), а вміст небажаних інертних домішок в синтез-газі знижується на 20 - 25% При Комп'ютерна верстка А Крулевський Сульфат амонію N2O 180,3 42,9 186,5 37,2 191,4 31,1 цьому виробіток пари завдяки використанню тепла реакцій окислення аміаку і кисню збільшується в порівнянні з прототипом на 5 - 6% При зниженні вмісту домішок в концентрованому оксиді азоту (II) підвищується продуктивність стадії синтезу ГАС, збільшується його вихід до 2,5 - 3% і знижуються втрати оксиду азоту і водню з газами, що відходять Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна