Спосіб одержання гідроксиламінсульфату

ДЛЯ СЛУЖЕБНОГО ПОЛЬЗОВАНИЯ ЭКЗ Г* СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК (19) (505 С 01 В 21/14 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21)4721480/26 (22)20.07.89 (71) Днепродэержинский филиал Гос/дэрственного научно-исследовательского и проектного института азотной промышленности и продуктов органического синтеза (72)АА Мамедов, А.С. Грищенко,А.В.Шишкин, Е.А. Пинскер, 8.С, Подерягин, И.В. Таракановский, Н.В. Гиркина, Г.А. Карлова и СВ. Виноградов (53)546.172.1(088.8) (56) Патент Великобритании № 1257363. кл. С 01 В 21/14, 1972. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОКСИЛАМИНОСУЛЬФАТА (57) Изобретение относится к химической технологии, в частности к способам получения гидроксил аминсул ьфата (ГАС) каталитическим восстановлением монооксида азота водородом и может быть использовано на производствах капролактама. Цель изобретения - повышение степени конверсии монооксида азота и водорода в ГАС и уменьшение количества оксидов азота в отходящих газах. Способ получения гидроксиламинсульфата включает восстановление монооксида азота водородом в среде сер ной кислоты в присутствии суспендированного платинового катализатора на носителе в каскаде реакторов. При этом водный раствор серной кислоты подают в первый реактор, образовавшуюся жидкую реакционную массу последовательно передают из реактора в реактор, продукционный раствор выводят из последнего реактора, смесь водорода и монооксида азота подают параллельными потоками в каждый из реакторов каскада и газы отводят из каждого реактора. Процесс осуществляют при поддержании мольного отношения водорода к монооксиду азота 7-25 и суммарном объеме жидкой реакционной массы в каскаде реакторов (V), определяемом по формуле: V=n(ViK~ViK где п - число реакторов в каскаде, полный геометрический объем реактора, К=0,85 - максимальный коэффициент заполнения реактора жидкой реакционной массой. Изобретение по сравнению с прототипом позволяет повысить степень конверсии N0 на 1,4-10%, Нг- на 0,2-6,6%. а также уменьшить количество N0 на 1,47,1 % и №О на 0,5-3,5% в отходящих газах. 2 табл. С о 00 00 Изобретение относится к химической технологии, в частности к способу промышленного производства гидроксиламинсульфата (ГАС) путем каталитического восстановления монооксида азота водородом и может быть использовано на предприятиях, получающих ГАС в производствах капролактама. Целью изобретения является повышение степени конверсии монооксида азота и 39-91 водорода в ГАС и уменьшение количества оксидов азота в отходящих газах. ГАС получают в каскаде реакторов путем восстановления монооксида азота водородом в водном растворе серной кислоты в присутствии платинового катализатора на носителе. Смесь монооксида азота и водорода подают одновременно в каждый реактор и в газовой фазе реактора поддерживают мольное отношение H2:NO, равное 1686789 7-25. Водный раствор серной кислоты подают в первый реактор, а образовавшуюся жидкую реакционную массу последовательно передают из реактора в реактор. ГАС выводят из последнего реактора, а из каждого реактора отводят отходящие газы. Процесс ведут при суммарном объеме жидкой реакционной массы в каскаде реакторов, определяемом по формуле V=n(ViK-ViK 10 где V - суммарный объем жидкой реакционной массы в каскаде реакторов; п - число реакторов в каскаде; Vj - полный геометрический объем ре- '* акторя; К'0,85 - максимальный коэффициент заполнения реактора жидкой реакционной массой; Значение коэффициента К определено *® экспериментально на промышленных и лабораторных реакторах, L - мольное отношение водорода к монооксиду азота. Справедливость формулы проверена в Z D интервале варьирования параметров L от 5 до 30 и Vi от 0,0005 до 51 м 3 . Размерность суммарного объема жидкой фазы в каскаде реакторов определяется размерностью 30 подставляемого в формулу объема Vi. П р и м е р 1. Синтез ГАС проводили в лабораторном реакторе с мешалкой объемом 0,5 дм . В реактор загрузили 0,25 дм водного раствора 19%-ной серной кислоты, 10 г катализатора "платина на носителе" с 35 размером частиц 25-90 мкм и при перемешивании подавали смесь водорода и монооксида азота таким образом, чтобы в газовой фазе реактора мольное отношение водорода к монооксиду азота составляло 7- ^® 25. Скорость вращения мешалки 1200 об./мин, температура в реакторе 40°С, давление 0,1 МПа. Непрореагировавшие водород, монооксид азота, а также побочный продукт - оксид диазота составляли газо- ^ вую фазу реактора, количество и состав которой постоянно контролировали. После завершения опыта жидкую реакционную массу отфильтровывали от катализатора и в фильтрате определяли концентрацию про- ™ дуктов реакции: ГАС и сульфата аммония. Данные экспериментов представлены в стигаемый эффект сопровождается снижением скорости образования ГАС и оксида д из зо та. Так, а опыте 2 скорость образования ГАС, по сравнению с опытом 1, уменьшилась только в 1,066 раза, а скорость образования побочного продукта - оксида диазота ~ в 1,2 раза. В опыте 4 эти цифры составляют соответственно 1,25 и 2,42, а в опыте 5 - 1,33 и 2,72. Для сохранения общей производительности каскада промышленных реакторов на заданном уровне необходимо, соответственно снижению скорости образования ГАС в единице реакционной массы, увеличить объем этой массы в каскаде, П р и м е р 2. Синтез ГАС осуществляли на промышленном пятиреакторном каскаде в непрерывном режиме. Полный геометрический объем одного реактора 50,9 м 3 . В первый реактор каскада подавали водный раствор 19%-ной серной кислоты с суспендированным катализатором "платина на носителе". Жидкая реакционная масса передавалась последовательно из реактора в реактор, а смесь водорода и монооксида азота подавалась раздельно в каждый реактор каскада Из каждого реактора отводили параллельными потоками отходящие газы, которые >атем собирали в один поток. Продукционный раствор, выходящий из последнего реактора каскада, отделяли от катализатора фильтрацией. Катализатор возвращали з первый реактор каскада потоком водного раствора серной кислоты. Результаты опытов при разных значениях мольных отношений водорода к монооксиду азота и суммарного обьема жидкой реакционной массы в каскаде реакторов приведены в табл 2. Там же приведен опыт, проведенный в режиме прототипа (L=6, V=140M3). Все опыты были проведены при постоянной производительности каскада по продукционному раствору: количество и состав подаваемого водного раствора серной кислоты в первый реактор каскада и выводимого ^продукционного раствора были постоянными. Изменением состава и количества подаваемой исходной смеси водорода и моиооксида азота поддерживали определенное мольное отношение водорода к моноокояду ачота в-газовой фазе реэк Соответственно мольному отношению Как видно из табл. 1, с увеличением 55 H2:NO устанавливали суммарный объем мольного отношения H2:NO, степень конжидкой реакционной массы а каскаде реакверсии исходных газообразных веществ в торов, определяемый по формуле 1. ГАС увеличивается, а количество непрореаТак, для опыта 4 объем жидкой реакцигировзвших NO, Нг и побочного продукта онной массы рессчита/ш следующем обрадиоксида азоте - уменьшается. Однако, дозом: 1686789 50,9 -0,85 ' 8 • In 15 15 50,9 • 0,85 затора на носителе в каскаде реакторов, включающий подачу водного раствора серной кислоты в первый реактор, одновремен=5(50,9.0.85ную подачу монооксида азота и водорода в каждый реактор, отвод из него отходящих При L=15 и \ М 9 б M степень конверсии газов при последовательной передаче обраоксида азота в ГАС составляет 87%, водорозовавшейся жидкой реакционной массы из да - 76%, а содержание в газовой фазе, реактора в реактор и отвод гидроксилэминоб.%: NO-4,2;N 2 O-6.5. сульфата из последнего реактора, о т л и Как видно из табл. 2, с ростом мольного 10 ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения отношения водорода к монооксиду азота и степени конверсии монооксида азота и восуммарного обьема жидкой реакционной дорода в гидроксиламинсульфат и уменьшемассы в каскаде степень конверсии растет, ния количества оксидов азота в отходящих количество оксидов азота в отходящих гагазах, процесс ведут при мольном отношезах уменьшается. Однако осуществлять спо15 нии водорода к монооксиду азота в газовой соб при мольном отношении водорода к фазе реактора, равном 7-25, и суммарном монооксиду азота выше 25 экономически объеме жидкой реакционной массы в канецелесообразно, т.к. становятся ощутимыскаде реакторов, определяемом по форми дополнительные затраты энергии на пемуле ремешивание жидкой реакционной массы. Таким образом, данное изобретение по 20 V=n(ViK-ViK ^\yrl сравнению с прототипом позволяет повысить степень конверсии: NO - на 1,4 - 10%, где V - суммарный объем жидкой реакционНг - на 0,2 - 6,6%, а также уменьшить колиной массы в каскаде реакторов; чество оксидов азота в отходящих газах: N0 п - число реакторов в каскаде; -на 1,4-7,1%; N20-на0,5-3,5%. Послед- 2 5 Vi - полный геометрический объем ренее обстоятельство способствует решению актора; проблемы защиты окружающей среды. К==0,85 - максимальный коэффициент заполнения реактора жидкой реакционной Формула изобретения массой; Способ получения гидроксипаминсулfaфата путем восстановления монооксида 30 L - мольное отношение водорода к моазота водородом в водном растворе серной нооксиду азота. кислоты в присутствии платинового катали* V=5(50.9-0,85 Т а б л и ц а Опыт Нагрузка Мольное отношение ко НО, ндм /ч H 2 :N0 в газовой фазе реактора, чб 1 g 12 20 25 Z,50 2,28 2,05 1,82 1,71 Количество прорелгировавшего МО, ядм*/ч в ГАС 4,74 4,28 3,84 3,39 3,21 в сульфат аммония 1,770 1,660 1,550 1,417 1,335 0,370 0,350 0,325 0,300 0,234 196 о. о 120 »164 0, 081 о, 072 о, 0 ,160 0 ,105 0,056 0 ,024 0 ,018 - . 1,06 0,8А 0,64 0,47 0,46 6,4 4,б 2,7 1,3 1,1 24,9 21,6 18,3 15,2 14,3 56,0 53,2 60,5 62,4 62, 7 70,8 72,8 75,6 77,9 78,1 Т а б л и ц а Опыт Мольное отношение Н Й :ЯО э газовой фазе реактороа, Количест- Суммарное количество и конценво посту- трация Н 2 и МО, подаваемых в фазы в пающего в реакторы каскада каскаде каскад реакто- водного ров, м , раствора серяой кислоты, »/ Количест- Состав продукционво проного раствора, кг/м дукционСуль- серная ного ра- ГАС фат створа, кислоаммовыводящения гося из касчада, Объем ЖИДКОЙ V 1 Количество непрореаги- Количество иепрореагяро- Степень Степень конверсии конверсии ровавшего N0 вавшего Н а N0 в ГАС, Н^ в ГАС, ндм /ч об.Х об.% ндм /ч Содержание компонентов в газовой £>азе реактора, ' об.Х к о 2 Суммар- Степень конное ко- версии в ГАС, личество газовой N0 фазы, 3 1 6 (в режиме прототшіа) 140 3 ,2 1394 99 361 93 3,7 280 15 15 58,8 9,8 8,5 380 82,0 72,4 2 7,6 150 1390 99 15 15 59 8,4 8,0 370 . 178 1І44 99 280 15 15 60 6,0 7,6 336 83,4 72 ,6 85,0 7S , о 4 15 196 1326 99 • 822 8,7 8,7 8,7 230 10 359 842 93 3 3Л 8 S 280 15 15 63 4,2 6,5 318 87,0 76,0 5 20 • 204 1300 99 280 15 15 64 3,2 6,0 290 89,0 77, о 6 25 208 ,.1270 99 300 775 230 15 15 67 2,7 5,0 270 92,0 79,0 л л 8л 3 л 93 93 93 93 3,7 8,7 СП со •ЗУ со 1686789 _ Корректор О. Кравцова ^ v и ь Заказ 3944/ДСП Тираж 375 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Редактор А. 3робок Составитель Л. Попова Техред М.Моргентал Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101