Спосіб отримання оксидів азоту

Реферат: Спосіб отримання оксидів азоту (NO+NO2) окисленням закису азоту парами нітратної кислоти у шарі електропровідного каталізатора при пропусканні через шар електричного струму. UA 79498 U (54) СПОСІБ ОТРИМАННЯ ОКСИДІВ АЗОТУ UA 79498 U UA 79498 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до способу отримання солетворних оксидів азоту (NO+NO2) із закису азоту і може знайти застосування в хімічній промисловості. Відомий спосіб отримання солетворних оксидів азоту із закису азоту, що утворюється як відхід у виробництві адипінової кислоти (патент Японії 61-257940 від 15.11.1986). Суть способу полягає у одночасному здійсненні екзотермічної реакції при спалюванні водню або метанолу і закису азоту при температурі 1210 °C 2N2O→2N2+O2 (1) і ендотермічного розкладання закису азоту 2 N2O → 2NO+N2 (2) В результаті сумарний процес 4N2O→2NO+3N2+O2 (3) є екзотермічним, а вихід оксиду азоту (II) досягає 21 % на витрачений N2O, з якого одержують нітратну кислоту і повторно використовують у виробництві адипінової кислоти. Недоліком відомого способу отримання солетворних оксидів азоту із закису азоту є низький ступінь перетворення цільової реакції (2) і тому велика частина нітратної кислоти, раніше витрачена на утворення N2O, втрачається безповоротно. Найбільш близьким по суті відомим способом отримання оксидів азоту окисленням закису азоту є спосіб, у якому закис азоту насичують парою нітратної кислоти при температурі 80-95 °C і подають в зону реактора з температурою 600-750 °C (Пат. на корисну модель № 55946 Україна). Недоліком даного способу є низький вихід оксидів азоту на витрачений закис азоту, який досягає 58,2 %, тому значна частина азотної кислоти, що раніше витратилася на утворення закису азоту, втрачається безповоротно. Задачею способу, що заявляється, є підвищення ефективності перетворення закису азоту за рахунок утворення з нього більшої кількості солетворних оксидів азоту (NO+NO2). Поставлена задача вирішується тим, що реакцію окислення закису азоту проміжними продуктами термічного розкладання азотної кислоти проводять не гомогенно в об'ємі, а гетерогенно на поверхні електропровідного каталізатора. Суть способу включає отримання і змішання потоку газу, що містить закис азоту і окислювач у вигляді пари азотної кислоти. Потік закису азоту з парами окислювача утворюється в окремому апараті шляхом барботування нагрітого закису азоту через розчин азотної кислоти. Отриману реакційну суміш газів пропускають через шар каталізатора. Підтримання заданої температури процесу досягається за допомогою електричного струму, що пропускається скрізь шар каталізатора. Новизна способу полягає в тому, що окислення закису азоту проміжними продуктами розкладання азотної кислоти проводять у присутності каталізатора при 600-750 °C по бруттореакції HNO3+N2O → 2,5NO+0,5NO2+0,5H2O (4) При цьому вихід NO зростає в порівнянні з виходом за способом прототипу. Основними апаратами лабораторної установки є реактор (3) з кварцової трубки діаметром 20 мм і завдовжки 0,5 м і випарник (1), який нагрівають електричною спіраллю (2). Вниз випарника подають закис азоту (І) і пропускають його скрізь шар нітратної кислоти. Отриману пару нітратної кислоти насичену закисом азоту (II) подають в верх реактора (3). Як матеріал шару використовують каталізатор СА-С - плавлений залізний каталізатор подрібнений до розміру зерен 5-7 мм, який має електропровідні властивості. У хімічній промисловості використовується при виробництві аміаку. Каталізатор (6) засипають у реактор на металеву сітку (4), що його удержує. На електропровідні шини (5), що контактують з шаром каталізатора, подають електричну напругу. Величину струму, що пропускають через шар каталізатора змінюють шляхом зміни напруги, що подається на електричні шини. Варіюючи величину електричного струму, змінюють температуру шару каталізатора. Продукти реакції (III) виводять знизу реактора. На підставі виміру ротаметрами потоків закису азоту, об'єму нітратної кислоти і результатів хімічного аналізу нітрозних газів розраховують практичний вихід оксидів азоту (NO+NO2) щодо виходу по реакції (4). Доказом здійснення запропонованого способу отримання оксидів азоту є приведені нижче приклади. Приклад 1. Пропускають електричний струм через шар каталізатора. Подають закис азоту у кількості 155 л/годину, 60 % розчин нітратної кислоти у кількості 0,669 кг/годину. На виході з реактора у складі нітрозних газів нітратна кислота і закис азоту відсутні. 1 UA 79498 U 5 10 Приклад 2. Експеримент проводили при тих же витратах, що і в прикладі 1, тільки температуру в реакторі підтримують рівною 700 °C Приклад 3. Експеримент проводили в умовах прикладів 1 і 2, тільки температуру в ректорі підтримують на рівні 650 °C. Приклад 4. Експеримент проводили в умовах прикладів 1-3, тільки температуру в реакторі підтримують 600 °C. Приклад 5. Умови експеримента ті ж, що і в прикладах 1-4, тільки температуру в реакторі підтримують 550 °C. Приклад 6. Експеримент проводили при тих же умовах, що і в прикладі 1, тільки використовували 47 % розчин нітратної кислоти у кількості 0,854 кг/час. Результати дослідів представлені в таблиці. Порівняльні результати дослідів. Таблиця Номер Величина Температура у прикладу струму, А реакційній зоні 1 2 3 4 5 15 10,0 9,3 8,7 7,3 10,0 750 700 650 550 750 Практичний вихід оксидів азоту (NO+NO2) щодо виходу по реакції (4) По способу, що По прототипу заявляється 58,2 71 58 70 29 35 0 0 47 70 Здійснення пропонованого способу отримання оксидів азоту дозволяє збільшити вихід оксидів азоту (NO+NO2) щодо виходу по реакції за рахунок проведення процесу у шарі електропровідного каталізатора. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Спосіб отримання оксидів азоту (NO+NO2) окисленням закису азоту парами нітратної кислоти при температурі 600-750 °C, який відрізняється тим, що окислення закису азоту проводять у шарі електропровідного каталізатора при пропусканні через шар електричного струму. Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2