Спосіб концентрування азотної кислоти з одночасним одержанням кальцієвої селітри

Спосіб концентрування азотної кислоти з одночасним одержанням кальцієвої селітри, в якому здійснюють дистиляцію розчинів неконцентрованої азотної кислоти за присутності концентрованого розчину нітрату кальцію з виведенням пари концентрованої азотної кислоти і розведеного розчину нітрату кальцію, концентрують розчин нітрату кальцію з наступним поверненням одержаного концентрованого розчину нітрату кальцію на дистиляцію, який відрізняється тим, що виводять розведений розчин нітрату кальцію із вмістом азотної кислоти, який необхідний для одержання кальцієвої селітри, кислий розведений розчин нітрату кальцію обробляють вапняним молоком і фільтрують з одержанням розчину концентрації 62-65 % мас. нітрату кальцію, потім частину його виводять як готовий продукт або подають на гранулювання, а іншу частину концентрують та повертають на дистиляцію неконцентрованої азотної кислоти. UA (21) a201005028 (22) 26.04.2010 (24) 25.10.2011 (46) 25.10.2011, Бюл.№ 20, 2011 р. (72) ШЕСТОЗУБ АНАТОЛІЙ БОРИСОВИЧ, БЄЛОВ ОЛЕГ ВЯЧЕСЛАВОВИЧ, АЛЕКСАНОВ ОЛЕГ ПЕТРОВИЧ, КАЛУГІН ЮРІЙ ОЛЕКСАНДРОВИЧ, ВОЛОШИН МИКОЛА ДМИТРОВИЧ, ОЛІЙНИК МИКОЛА АНДРІЙОВИЧ (73) ТОВАРИСТВО З ОБМЕЖЕНОЮ ВІДПОВІДАЛЬНІСТЮ "АВТО-МУСТАНГ" (56) EP 0858985, A2, 19.08.1998 US 1893946, 10.01.1933 Атрощенко В.И., Каргин С.И. Технология азотной кислоты.- 3-е изд. перераб. и допол. - М.: Химия.1970.- С. 248-257 Справочник азотчика. Производство азотной кислоты. Производство азотных удобрений. Техника безопасности производства связанного азота и органических продуктов.- 2-е изд. перераб.- М.: Химия.- 1987.- С. 121-130 C2 2 (19) 1 3 цію [Справочник азотчика. Производство азотной кислоты. Производство азотных удобрений, Техника безопасности производства связанного азота и органических продуктов.-2-е изд., перераб., М.: Химия, 1987.-464 с]. Порівняно з попереднім способом, в прототипі скорочуються затрати на концентрування за рахунок зниження температури кипіння розчину нітрату кальцію та зменшення шкідливих викидів. Але енергетичні витрати залишаються значними через необхідність мінімізації вмісту HNO3 в розчині, що виводиться з дистиляції. Недоліком відомого способу є утворення значної кількості відходів і втрати азотної кислоти та нітрату кальцію з цими відходами, та багатостадійність обробки водовіднімальної речовини. Деякий залишковий вміст HNO3 в розчині нітрату кальцію, що виводиться з дистиляції, підвищує його корозійну активність. Відомий спосіб також дозволяє одержати тільки один кінцевий продукт - КАК. В основу винаходу поставлена задача створення способу концентрування азотної кислоти з одночасним одержанням кальцієвої селітри шляхом об'єднання та зміни послідовності технологічних процесів та технологічних параметрів для забезпечення зниження температури кипіння розчину нітрату кальцію на стадії дистиляції, виключення HNO3 з розчину нітрату кальцію перед його концентруванням і, як наслідок, скорочення втрат азотної кислоти при термічному розкладенні, що дасть можливість знизити енергозатрати, непродуктивні втрати азотної кислоти й нітрату кальцію та шкідливі викиди в довкілля, поліпшити умови експлуатації обладнання та якість кальцієвої селітри, а також регулювати співвідношення кількостей одночасно одержуваних продуктів. Поставлена задача вирішується тим, що в способі концентрування азотної кислоти з одночасним одержанням кальцієвої селітри, що включає дистиляцію розчинів неконцентрованої азотної кислоти за присутності концентрованого розчину нітрату кальцію з виведенням парів концентрованої азотної кислоти і розведеного розчину нітрату кальцію, концентрування розчину нітрату кальцію та наступне повернення отриманого концентрованого розчину нітрату кальцію на дистиляцію, згідно з винаходом, виводять розведений розчин нітрату кальцію із вмістом HNO3, який необхідний для одержання кальцієвої селітри, кислий розведений розчин нітрату кальцію обробляють вапняним молоком і фільтрують з одержанням розчину концентрації 62-65 % Ca(NO3)2, потім частину його виводять як готовий продукт або подають на гранулювання, а іншу частину концентрують та повертають на дистиляцію неконцентрованої азотної кислоти. Суттєвими відмінностями винаходу, що заявляється, у порівнянні з прототипом є: - виведення зі стадії дистиляції розчину нітрату кальцію, що містить значну кількість HNO3, необхідну для отримання кальцієвої селітри, внаслідок чого знижується температура кипіння цього розчину; - обробка кислого розчину нітрату кальцію після дистиляції вапняним молоком до повного пере 96364 4 творення HNO3 в нітрат кальцію та звільнити цей розчин від HNO3 перед його концентруванням; - одержання при обробці вапняним молоком розчину концентрації 62-65 % Са(NO3)2 та виведення його частини як другого продукту. На кресленні представлена схема установки для здійснення запропонованого способу концентрування азотної кислоти з одночасним одержанням кальцієвої селітри. Установка включає колонний апарат екстрактивної дистиляції 1, кип'ятильник 2, холодильникконденсатор-дефлегматор 3, реакторнейтралізатор 4, фільтр 5, випарний апарат 6 та холодильник-конденсатор 7. Заявлений спосіб здійснюють таким чином. Неконцентровану азотну кислоту (НАК) концентрацією 55-58 % HNO3 подають на одну з тарілок в нижню частину колони 1. Розчин кальцієвої селітри концентрацією 83-85 % Са(NO3)2 (РКС83) також подають в нижню частину колони 1 вище за введення НАК. Розчин нітрату кальцію з водою і азотною кислотою з куба колони спрямовують в кип'ятильник 2, де він кипить з виділенням парів, збагачених HNO3. Пари, піднімаючись вгору, контактують на тарілках колони 1 з нітратом кальцію і далі збагачуються HNO3. Пари КАК виводять із верху колони 1, конденсують в холодильникуконденсаторі-дефлегматорі 3 з відведенням продукційної КАК на склад. Відпрацьований розведений розчин нітрату кальцію із вмістом 75-78 % Ca(NO3)2 і до 5 % HNO3 (кислий РКС) подають у реактор-нейтралізатор 4, куди також подають вапняне молоко до повної нейтралізації HNO3. Звільнений від HNO3 РКС очищають від нерозчинних домішок на фільтрі 5, частину розчину з концентрацією 60-65 % в кількості, яка відповідає отриманому у реакторі 4 нітрату кальцію, відділяють та виводять як готовий продукт. Іншу частину РКС подають у випарний апарат 6 та концентрують до 83-85 % і подають в колону 1. Сокову пару, отриману в процесі концентрування РКС, конденсують в холодильнику-конденсаторі 7. Отриманий конденсат сокової пари направляють на гасіння негашеного вапна (приготування вапняного молока), а надлишок у виробництво НАК. Практичне виконання способу здійснювали згідно з представленою на кресленні технологічною схемою. При цьому концентрували НАК з концентрацією 57 % HNO3, отримували продукційну КАК з концентрацією 98,6 % HNO3. В таблиці наведені результати практичної реалізації способу, що заявляється. Таким чином, пропонований спосіб концентрування азотної кислоти з одночасним одержанням кальцієвої селітри вирішую поставлену технічну задачу, забезпечуючи - зменшення енергетичних витрат; - зменшення втрат азотної кислоти через зниження температури процесу та обробку кислого розчину нітрату кальцію вапняним молоком, - зменшення корозійного впливу на обладнання внаслідок відсутності HNO3 в розчині нітрату кальцію, зокрема, при його концентруванні впарюванням; 5 96364 - зменшення втрат нітрату кальцію через зменшення кількості шламу при фільтруванні розчину, що досягається застосуванням вапняного молока, при приготування якого виділяється основна кількість нерозчинних домішок у кальцієвмісній сировині; - скорочення довжини комунікацій, зменшення кількості обладнання та втрат тепла в довкілля, а 6 також об'єднання ряду стадій, характерних для одержання обох продуктів; - можливість отримання продукційної кальцієвої селітри, яка має високий ринковий попит, і можливість регулювання співвідношення кількостей одержуваних продуктів. Таблиця Маси потоків (кг) при практичній перевірці здійсненності способу концентрування азотної кислоти з одночасним одержанням кальцієвої селітри Приклади НАК HNO3 Н2О 1 (прототип) 2 3 4 5 6 7 8 Розчин нітрату кальцію після дистиляції Ca(NO3)2 Н2О 1030 777 7499 2298,8 1430 2030 2430 2430 2730 3030 3430 1078,8 1531,4 1833,2 1833,2 2059,5 2285,8 2587,5 10411,1 14779,8 17692,2 17692,2 19876,4 22060,6 24972,6 3197 4558,6 5456,9 5456,9 6130,6 6804,2 7702,4 Вапняне молоко HNO3 Са(ОН)2 Н2О 30 Розчин нітрату кальКальцієва селі- КАК про- Втрати цію після концентрутра продукт дукт HNO3 вання Ca(NO3)2 Н2О HNO3 Ca(NO3)2 Н2О HNO3 Н2О 7499 430 246 487,3 10411,1 1030 604,9 2378,6 14779,8 1430 833,9 3279,4 17692,2 1430 833,9 3766 17692,2 1730 1010,4 4562,7 19876,4 2030 1186,3 5357,1 22060,6 2430 1427,1 6444,7 24972,6 1536 1000 14,2 30 2132,4 3027,2 3623,7 3623,7 4071,1 4518,4 5114,8 546,6 191,0 1000 14,2 1327,6 602,0 1000 14,2 1848,3 873,8 1000 14,2 1848,3 918,6 1000 14,2 2238,7 1143,0 1000 14,2 2629,2 1372,6 1000 14,2 3149,8 1681,1 1000 14,2 10 10 10 10 10 10 10 7 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 96364 8 Підписне Тираж 23 прим. 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