Спосіб одержання гідроксиламінсульфату

1 Спосіб одержання пдроксиламінсульфату (ГАС), що включає приготування реакційної суміші аміаку, кисню і водяної пари, каталітичне окислення аміаку, концентрування нітрозного газу конденсацією водяної пари, очищення концентрованого нітрозного газу від домішок оксиду азоту (IV), змішування його з воднем, сумішшю сірчаної кислоти, води і продуктом гідрування азотнокислого конденсату, синтез пдроксиламінсульфату, який відрізняється тим, що каталітичне окислення аміаку і синтез пдроксиламінсульфату здійснюють під тиском, більшим за 0,25 МПа, при цьому тиск стадії парокисневого окислення аміаку перевищує тиск стадії синтезу ГАС на величину, рівну аеродинамічному опору обладнання і трубопроводів газового тракту між стадіями 2 Спосіб по п 1, який відрізняється тим, що концентрування нітрозного газу здійснюють в одну стадію, використовуючи весь надмірний кисень для отримання азотної кислоти 3 Спосіб по п 2, який відрізняється тим, що азотнокислий конденсат піддається рідинно-фазному гідруванню в присутності платинового каталізатора, чистий оксид азоту (II), що утворюється, використовується для отримання ГАС, а продукт гідрування з масовою часткою азотної кислоти до 0,45% використовується для розбавлення концентрованої сірчаної кислоти Винахід відноситься до хімічної промисловості, а саме, до способу одержання пдроксиламінсульфату (ГАС), що застосовується у виробництві капролактаму Відомий спосіб одержання ГАС, що включає приготування реакційної суміші аміаку, кисню і водяної пари, каталітичне окислення аміаку, змішування одержаного нітрозного газу з воднем, стабілізацію нітрозного газу шляхом гідрування надмірного кисню в присутності срібномарганцевого каталізатора, його двостадійне концентрування конденсацією водяної пари, змішання концентрованого оксиду азоту (II) з воднем і синтез пдроксиламінсульфату в середовищі розбавленої сірчаної кислоти Конденсат другої стадії концентрування нітрозного газу гідрують воднем в присутності платинового каталізатора в рідкій фазі Чистий оксид азоту (II), що утворюється при цьому, використовують для синтезу ГАС, а продукт гідрування з масовою часткою азотної кислоти до 0,45% разом з конденсатом першої стадії використовують для розбавлення концентрованої сірчаної кислоти, забезпечуючи тим самим безвідходність технології [заявка ЄПВ № 0945401, МПК6С01В 21/14, 1999 р] Достоїнством такого способу є одержання концентрованого оксиду азоту (II) і утилізація ВІДХОДІВ виробництва у вигляді розбавлених розчинів азотної кислоти Однак при стабілізації нітрозного газу гідруванням надмірного кисню на срібно-марганцевому каталізаторі безповоротно втрачається оксид азоту (II) і утворюються азот і оксид азоту (І), які знижують ефективність роботи стадії синтезу ГАС Найбільш близьким до винаходу, що заявляється, по технічній суті і ефекту, 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 надмірного кисню на 70-75%, його двостадійне концентрування конденсацією водяної пари, змішування концентрованого оксиду азоту (II) з воднем і синтез пдроксиламінсульфату в середовищі розбавленої сірчаної кислоти Істотною ВІДМІННІСТЮ цього способу одержання ГАС від вищезгаданого є те, що на стадії стабілізації нітрозного газу надмірний кисень гідрують на О (О о о (О 60060 70-75% замість 90% Внаслідок цього на другій під підвищеним тиском - більше за 0,3 МПа, констадії концентрування нітрозного газу утвориться центрують нітрозний газ шляхом конденсації воконденсат, що містить в 1,5-2,5 рази більше азотдяної пари, очищують від домішок оксиду азоту ної кислоти, ніж у вищезгаданому способі При (IV), змішують з воднем і синтезують пдроксиламійого рідинно-фазовому гідруванні утвориться, нсульфат в середовищі розбавленої сірчаної кисВІДПОВІДНО, більше чистого оксиду азоту (II) Крім лоти Азотнокислий конденсат, що виділяється при того, при гідруванні надмірного кисню на 70-75% в концентруванні нітрозного газу, з масовою часткою процесі стабілізації нітрозного газу оксид азоту (II) азотної кислоти 7-8,5 % піддають рідиннофазовопрактично не втрачається, і, отже, не утворюються му гідруванню в присутності платинового каталізадодатково інертні домішки, а об'ємна частка окситора Чистий оксид азоту (II), що отримується при ду азоту (II) в концентрованому нітрозномугазі на цьому, в суміші з воднем направляють на стадію 2,3-2,5% більше, ніж у вищезгаданому способі синтезу ГАС, а продукт гідрування з масовою ча[деклараційний патент України № 50681 А, МПК7 сткою азотної кислоти до 0,45% використовують С01В21/14, 2002р] для розбавлення концентрованої сірчаної кислоти, забезпечуючи тим самим безвідходну технологію Загальним недоліком обох вищезгаданих способів є складність схеми загалом, що передбачає як стадію стабілізації нітрозного газу гідруванням частини надмірного кисню, так і стадію рідиннофазового гідрування конденсату другі стадії концентрування нітрозного газу Крім того, схема відрізняється жорстким взаємозв'язком між стадіями окислення аміаку і синтезу ГАС, зумовленим необхідністю стиснення оксиду азоту (II), що ускладнює автоматичне регулювання процесом З метою виключення стадії стиснення нітрозного газу каталітичне окислення аміаку здійснюють під підвищеним тиском до 0,4 МПа [Атрощенко В И , Черкашин В Н , Ушакова Н М , Клещов Н Ф Від ВУЗ СРСР «ХІМІЯ І хімічна технологія», 1978, т 2 1 , в 6, з 868-870] При цьому спрощується узгодження роботи стадій окислення аміаку і синтезу ГАС і автоматичне регулювання процесом, істотно знижуються капітальні витрати Однак при парокисневому каталітичному окисленні аміаку під підвищеним тиском до 0,4 МПа знижується вихід оксиду азоту (II) на 1-1,5% і ВІДПОВІДНО більше утвориться інертних домішок, що збільшує витрати сировини на виготовлення продукту і знижує продуктивність стадії синтезу ГАС Метою винаходу є удосконалення способу одержання ГАС шляхом зміни параметрів процесу і технологічної схеми так, щоб знизити капітальні і питомі витрати на виготовлення продукту, а також спростити регулювання і управління процесом Поставлена задача вирішується тим, що в способі одержання пдроксиламінсульфата, що включає приготування реакційної суміші аміаку, кисню і водяної пари, згідно з винаходом, каталітичне парокисневе окислення аміаку здійснюють Концентрований оксид азоту (II) з ап 4, кг/г NO3an 7кг/г NO N2 N2O 1207,0 32,4 11,8 1060,3 34,4 11,8 Сума NO, кг/г Спосіб здійснюють таким чином Реакційну суміш аміаку, кисню і водяної пари, приготовану в змішувачі 1, направляють в реактор 2, де аміак окислюють киснем до оксиду азоту (II) під тиском більше за 0,3 МПа (наприклад, 0,3-0,35 МПа) Тепло реакції окислення аміаку використовують для одержання пари, охолоджуючи нітрозний газ в котловій частині реактора 2 Нітрозньш газ, що утворився, концентрують, конденсуючи водяну пару в теплообміннику 3, очищують від домішок оксиду азоту (IV), промиваючи частиною азотнокислого конденсату, змішують з воднем в змішувачі 5 і направляють в каскад реакторів 6, де в середовищі розбавленої сірчаної кислоти синтезують ГАС під тиском 0,2-0,25 МПа Азотнокислий конденсат з масовою часткою азотної кислоти 7-8,5 % направляють в реактор 7, де в присутності платинового каталізатора гідрують воднем Суміш чистого оксиду азоту (II), що утворюється при цьому, і водню змішують з основним потоком концентрованого оксиду азоту (II) Продукт гідрування з масовою часткою азотної кислоти до 0,45% направляють в змішувач 8 для розбавлення концентрованої сірчаної кислоти Гази, що відходять з каскаду реакторів 6 синтезу ГАС, направляють в рекуперативно-екологічну установку 9 Спосіб одержання ГАС, що заявляється, пояснюється схемою, наведеною на фіг 1, і, для порівняння, на фиг 2 наведена схема одержання ГАС по прототипу Результати, що ілюструють роботу установки синтезу ГАС для вищезазначених способів, наведені в таблиці Гази, що відходять із стадії синтезу ГАС, нм3/г NO н2 N2 N2O Сума За прототипом декларацюним патентом України № 50681 А 49,3 1256,3 13,8 114,5 25,9 10,2 164,4 За способом, що заявляється 189,4 1249,7 14,6 121,6 27,5 10,8 174,5 З наведених даних витікає, що незважаючи на зниження ступеню окислення аміаку в оксид азоту (II) і підвищене утворення інертних домішок на стадії окислення аміаку, сумарна частка оксиду азоту (II) в газі, що поступає на стадію синтезу Продукти синтезу, кг/г ГАС Сульфат амонію N2O 3208,8 115,8 8,3 3184,2 114,9 9,4 ГАС, знижується незначно і ВІДПОВІДНО незначно знижується продуктивність стадії синтезу ГАС Але при цьому істотно спрощується схема процесу і автоматичне регулювання, а капітальні витрати на стадії окислення аміаку знижуються на 65-70% 60060 Ж ї О й FlODQ № NO, Ив OB ND.HE K7 Попа НЭ Ы ГАС 24 TT I наО Фіг І ЫНз tte Пова OS Комп'ютерна верстка М Клюкш 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", вулАртема, 77, м Київ, 04050, Україна