Спосіб отримання оксидів азоту

Реферат: Спосіб отримання оксидів азоту (NO+NO2) шляхом окислення закису азоту парами нітратної кислоти при температурі 600-750 °С. Окислення закису азоту проводять у шарі каталізатора СА-С з вмістом Fe не менше ніж 72 %. UA 71239 U (12) UA 71239 U UA 71239 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до способу отримання солетворних оксидів азоту (NO+NO 2) 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+О2, Ho  184,02 кДж (1) 298 і ендотермічного розкладання закису азоту 2N2O→2NO+N2, Ho  16,4 кДж. (2) 298 В результаті сумарний процес 4N2O→2NO+3N2+О2, Ho  185,52 кДж (3) 298 є екзотермічним, а вихід оксиду азоту (II) досягає 21 % на витрачений N 2O, 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 близький по суті відомий спосіб 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 досягається тим, що реакцію окислення закису азоту проміжними продуктами термічного розкладання азотної кислоти проводять не гомогенно в об'ємі, а гетерогенно на поверхні каталізатора. Суть способу полягає в отриманні і змішанні потоку газу, що містить закис азоту і окислювач у вигляді пари азотної кислоти, і енергетичного потоку для компенсації ендотермічного ефекту, одержуваного спалюванням водню або азотоводневої суміші в кисні. Підтримання заданої температури процесу можливе також і за допомогою зовнішнього нагріву. Отриману реакційну суміш газів пропускають через шар каталізатора. Потік закису азоту з парами окислювача утворюється в окремому апараті шляхом барботування нагрітого закису азоту через розчин азотної кислоти. 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+0,5Н2О, Ho  176,24 кДж. (4) 298 При цьому вихід NО зростає в порівнянні з виходом за способом прототипу. Основними апаратами лабораторної установки є реактор 3 з кварцової трубки діаметром 20 мм (кресл.) і завдовжки 0,5 м, який обігрівають електричною спіраллю 5, намотаною на зовнішню поверхню трубки і випарник 1, який також нагрівають електричною спіраллю 2. Вниз випарника подають закис азоту (І) і пропускають його скрізь шар нітратної кислоти. Збоку, в верх реактора через додатковий патрубок в газову суміш додають пару нітратної кислоти, насичену закисом азоту (II), яку отримують у випарнику 1. В верхній отвір трубки подається суміш повітря і водню (III). Матеріалом шару є каталізатор СА-С - плавлений залізний каталізатор, подрібнений до розміру зерен 5-7 мм. Містить не менше ніж 72 % Fe. У хімічній промисловості використовується при виробництві аміаку. Каталізатор засипають у реактор на металеву сітку 4, що його утримує. На підставі виміру ротаметрами потоків повітря, 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 1 UA 71239 U 5 10 15 Включають обігрів реактора. Подають повітря у кількості 700 л/годину, закис азоту у кількості 155 л/годину, 60 % розчин нітратної кислоти у кількості 0,669 кг/час. На виході з реактора у складі нітрозних газів нітратна кислота і закис азоту відсутні. 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 експерименту 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. 20 Таблиця Порівняльні результати дослідів Номер прикладу Температура у реакційній зоні 1 2 3 4 5 750 700 650 550 750 Практичний вихід оксидів азоту (NO+NO2) щодо виходу по реакції (4) По прототипу По способу, що заявляється 58,2 70 58 69 29 34 0 0 47 69 Здійснення пропонованого способу отримання оксидів азоту дозволяє збільшити вихід оксидів азоту (NO+NO2) щодо виходу по реакції за рахунок проведення процесу у шарі каталізатора СА-С з вмістом Fe не менше ніж 72 %. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Спосіб отримання оксидів азоту (NO+NO2) шляхом окислення закису азоту парами нітратної кислоти при температурі 600-750 °С, який відрізняється тим, що окислення закису азоту проводять у шарі каталізатора СА-С з вмістом Fe не менше ніж 72 %. 2 UA 71239 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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 3