Способ получения концентрированныхокислов азота

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

«вр

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 01.0876 (21) 2391165/23-26 (51) M. КЛ. с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

С 01 В 21/20

Государствеииый комитет

СССР ло делам изобретений и открытий

Опубликовано 230581. Бюллетень ¹ 19

Дата опубликования описания 2305.81 (53) УДК 661. 5 (088. 8), Л.Я.Терещенко, В.П.Панов и Т.А.Мямлина " . .. /

-T /

/»

Ленинградский ордена Трудового Красного Знамени--ьщс тут текстильной и легкой промышленности им.С.М.Кирова (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ОКИСЛОВ

АЗОТА

Изобретение относится к разработке технологии производства концентрированных окислов азота, используе мых при получении жидких окислов азота или в технологии азотной кислоты.

Известно применение органического сорбента — трибутилфосфата (ТБФ) для поглощения окислов азота из хвостовых газов с последующей регенерацией трибутилфосфата продувкой газообразным аммиаком с получением кристалличеакой селитры (1).

Органический сорбент используют для очистки газов от окислов азота, например, в производстве азотной кислоты.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению являет- 20 ся способ получения концентрированных окислов азота, состоящий в том, что из нитрозных газов конверсии аммиака удаляют .избыток реакционной воды, окись азота окисляют до двуокиси азота сначала кислородом, затем 97-9ЬЪ-ной азотной кислотой.Окис,ленвые газы поглощают 80-98%-ной азотной кислотой при -10 С. Полученный нитроолеум подвергают разгонке с 30 использованием вакуума или повышеннбй температуры с получением концентрированных окислов азота под давлением до 1 атм, содержащих пары азотной кислоты, которые затем конденсируют при -10 С (2) .

Недостатками известного способа являются сложность технологической схемы из-за большого числа операций по подготовке нитрозного газа к поглощению и необходимость полного окисления окиси азота до двуокиси, большое содержание в продукционных жидких окислах азота азотной кислоты, а также низкое парциальное давление получаемых окислов азота, что затрудняет их дальнейшую переработку.

Цель изобретения — получение,концентрированных окислов азота . парциальным давлением 1,1-3,0 атм и упрощение способа.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения концентрированных окислов азота иэ читрозного газа путем поглощения их жидким сорбентом с последующим их выделением, в качестве жидкого сорбента используют трибутилфосфат, а выделение осуществляют обработкой полученного. раствора окислов азота в трибузилфос831724 фате 40-55 Ъ-ной азотной кислотой при 50-90 С и соотношении раствор окислов азота: азотная кислота 1-4:1.

При использовании обычного нитрозного газа в процессах аэотнокислого производства под давлением 1-7,3 атм парциальное давление в подобных газах составляет 0,1-0,46 атм. В предлагаемом способе при обработке жидкого раствора окислов азота в ТБФ получают концентрированные окислы азота с парциальным давлением 1,1-3 атм.

Воэможность получения указанных параметров получаемого газа обусловлена значительным высаливающим действием азотной кислоты вследствие связывания в комплексы с азотной кислотой и разрывом связей между окислами азота и ТБФ. Это действие еще более усиливается при использовании горячих растворов азотной кислоты, так как повышение температуры также способствует десорбции окислов азота из жидкой фазы.

Выбор весового соотношения 1-4:1 основан на экспериментальных результатах, свидетельствующих о том, что процесс выделения концентрированных окислов азота протекает наиболее интенсивно и полно именно при предлагаемых соотношениях азотной кислоты и раствора окислов азота в трибутилфосфате. Меньшее количество подаваемой кислоты приводит к снижению скорости выделения окислов азота в газовую фазу, а при больших количествах HN03 уменьшается количество выделяемых окислов азота в газовую фазу из-за частичного протекания процесса кислотообразования.

Применение 40-55Ъ-ной кислоты обусловлено тем, что кислота такой концентрации оказывает наибольшее высаливающее действие, приводящее к увеличению равновесного парциального давления окислов азота и что азотная кислота с такой концентрацией эффективно взаимодействует с окислами азота при повышенной температуре.

Технологическая схема получения концентрированных окислов состоит в следующем.

Нитроэный газ проходит холодильник-конденсатор, где выделяются пары воды, и поступает в низ абсорбера, орошаемого трибутилфосфатом. Раствор соединений азота в трибутилфосфате направляют в реактор- отстойник, куда подают или кислый конденсат из холодильника-конденсатора, предварительно подогретый до 50-90 С,или

40-55Ъ-ную кислоту. В реакторе получают концентрированные окислы азота, выходящие из. реактора под давлением до 3 атм. Снизу реактора выходит водный раствор азотной кислоты, а из зоны отстоя органического слоя— раствор азотной кйслоты в трибутилИО

О

Н О 2

20 3402,0 100 В холодильнике-конденсаторе происходит выделение кислого конденсата .в количестве 16,91 т в виде 53Ъ-ной азотной кислоты. К нитрозному гаэу добавляют 428 кг-моль воздуха для обеспечения оптимального содержания

О в,выхлопных газах. Состав газа на входе в абсорбционную колонну: кг-моль об.Ъ

N0 25,6 0,86

N0g 169,8 5,69

Oz 91,5 3,07 и 2686,5 90,08 ндо 8,9 0,30

2982,3 100

На орошение колонны подают 19,2 т раствора Н20 и HN09 в трибутилфосфате с концентрацией 1Ъ воды и 3,97Ъ

40 азотной кислоты.

Из колонны после абсорбции уходит раствор, содержащий: кг

НМО 1З93

Иод 7108р7

Nхо3 400

Н О 102,3

ТБФ 18247,0

27251,0 100

Состав газа на выходе иэ колонны: кг моль общ.Ъ

NO 0,31 0,01

NO 79,0 2,85

И, 2686,5 96, 82

55 Н О 8 79 0,32

2774,6 100

К органической фазе добавляют кон— денсат, предварительно нагретый до

90 С.

Из реактора получают 56Ъ-ную азотную кислоту в виде водного раствора и 29Ъ-ный раствор азотной кислоты в

65 трибутилфосфате, содержащий 3,2Ъ Н>0. фосфате, который поступает н противоточный реэкстрактор, где происходит регенерация трибутилфосфата с образованием водной фазы, присоединяемой к основному потоку азотной кислоты. Регенерированный трибутилфосфат осушают в реакторе, охлаждают до 0-30 С и подают на орошение абсорбера.

Поглощение окислов азота проводят под давлением 7,3 атм, температуре

10 С, Производительность установки по соединениям азота в пересчете на моногидрат азотной кислоты 21,2 т/ч.

Состав газа, уходящего и» кон тактного аппарата:

15 кг-моль

337,6

193,2

522,0

2348,2

831724

Количество и состав органической фазы: кг

7804

861

18247

НМО

Н,О

ТБФ

26912

Водная фаза составляет 14100 кг в виде 56%-ной азотной кислоты.

В газовую фазу выделяется: кг об.Ъ

1443 52,7

1391 : 33,2

218 13,2

51 0,9

NO

ИО 2

HgO

НАВОЗ

3103 100

Газ выделяется с давлением 2 атм.

Органическая фаза промывается водой в шестиступенчатом противоточном экстракторе с получением 20,22 кг/т раствора азотной кислоты в трибутилфосфате, содержащего 763 кг азотной кислоты и 1210 кг воды и 12,56 т

56Ъ-ной азотной кислоты. Для промывки подается 5,87 т воды. Всего выделяется .26,66 т 56%-ной азотной кислоты.

Органическая фаза из реэкстракто5 ра нагревается в испарителе до 90120 С для удаления паров воды, откуда 19,2 т раствора подается на орошение колонны, а 1,02 т водных паров удаляется иэ процесса.

Для увеличения выхода концентрированных окислов азота на выделение

1 окислов азота подается не весь конден. сат,а только его половина или третья часть,т.е. соотношение по весу раство15 ра окислов .азота в трибутилфосфате и конденсата изменяется от 1:1 до 4:l.

Для окончательной отдувки жидкости от окислов используют добавочный воздух, а полученный газ направляют в абсорбционную колонну.

Другие примеры осуществления способа получения концентрированных окислов азота приведены в таблице экспериментальных данных.

831724

1 ал с!0 00

1 с с с

I 1O W Cn

1 Зл 0 «з

1

«» сч с с

Г«) аса

ln «3«

СЧ . 00 с с

° 3 С4

° ф «3 о с

О с1

«:3 ц1

Э

Х III хо ф 1«т Ф

3" .ОН

dI Х О 3

ad XC0Н

aloes

3Л л с с с л л л

С«3 О1 с с л

00»

« с л С«3 о м с с сч сч

ln ю с о о

ХХ 0Р ф Х с °

ГО

ХadOО о а 303

Х !»КК

C«I с с

00 О

«-1 133 с с

«3«Г «Г м с с о о о х l

Ц

Р1 1

3 1

Р\ Р) 1 (did 1

«Я и о

1 с

Cd;Р

Х О НОР екхо

Р ХН3:О

xaovv

o e c0 x cd

РРаф Х3 о о с с

00 с«а м сл

10 Î О с с с м г

an «3« ln

О 3Л с С3 тС3

U1 «3 о о с с о

«3««3« и

I

l

«ч о 3 с0 О1 аа0 Зч со ы м с с с с с с с

О1 СЧ О1 Л «Г Э»» С 1 М

«-« л СЧ

l

l

3Л -1 Г с с с

О1 О1 СЧ л сч сч

2 1

Н 00 I о I о о о х Ф х 3 т —.т — I

I

1

l—

Л а 3 0 СЧ Л 3 л тЧ

1 ad ad

z аа

ЕЕ>О

Р» Д Но

1

1 о о о о о о о о o o (ч сч сч сч ln м1 Г Г- о > «л

1 Х !

» х

Х фф00

e Ix х,3

cIe o х aogo

2а510z

Ю 1О «Г «3 «3« Ф С«3 СЧ с \ с с с с с с

Г 1 л «-3 Ю О О О С31 О1

ln 331 «3 «3 «3««3« «I «3««3««3

1

-.3

I

1! о

1 Н сч оех

1 Э Р3

1 Х 03 Э <

ad I3I O O

Ixoeo

1 а3 о«ф! ev,ex

1 ЦХ и о х ф ио««

00 ln с с

О1 М

Л ГЧ

3» м с с с

Ch О1 О1 л

«3 Ф СО с с с

О1 л л

1

1

3Л 1Л а

1 с с

1 г- l сч

С«3 СЧ М

1 I Р3

1 V! ° х д

ы н о к о

1 CdХ цн

I eO! О3: ф dP н е о

> o

O ada

Э 3R х

Э ad х х

° » Я3 с с

М («3

О1 л с с

Г«3 1 м м

«О М с

О1

ГЧ Г 1

1 н

Х ОНЕХХ 0Р е к хо цо-о ° ХН3;НХХЕи

Х йОООХЦРЗО о ф Р3 х e o 0I Id

Х а ф х Р1 3 х. & й

Ф 1 о о

V ! 03

Э I 1»R

1 Х «30 ф Сс °

Х !БАХO ф 1ХЫО

I.Z I Oadcd аф! Ао,К

ОХ! &1 !. Р\ 1 Н Cd х о

Н e13:X

o хн о Хио

u I OCdC0

1 Иа03 — — т—

O 1 Н О

НЕ фф НО 3:

Ос!ЕГ >3РOа03аO оохахх03оаохл

ОХ ХОХХаР3с.Р33сн!

« — — 3 у

Cd e аФ ое

Н Р3

ad ad а н о

v о

103 Г«1 Ю r 00 «3«00 с с с с с с с

М 3 СЧ .3Л Г- 133 Л

М М М СЧ .СЧ 3Ч

Ul

С»

U1

1 !

1

I

1 м

I (4 !

1

1

U1 !

Ю I

1.

1

«

С 4

ln

1 м с

О1 л 1

1

I

1 м с

» м

831724

1О

Формула изобретения

Составитель P.Ãåðàñèìoâ

Редактор Н.Егорова Техред Н. Граб Корректор С.Шекмар

Заказ 3139/25 Тираж 505 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4

Предлагаемый способ создает возможность получения концентрированных окислов азота, выделяющихся под повышенным давлением, которые можно использовать для производства жидких окислов азота или для повышения концентрации продукционной азотной кислоты. При этом сокращаются объекты абсорбционного оборудования, упрощается технология получения продукции и снижается расход дефицитного и дорогого холода.

Способ получения концентрированных 5 окислов азота иэ нитроэных газов путем поглощения их жидким сорбентом с пооледующим выделением, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью получения концентрированных окислов азота с парциальным давлением 1,13,0 атм и упрощения способа, в качестве жидкого сорбента используют трибутилфосфат,а выделение осуществляют обработкой полученного раствора окислов азота в трибутилфосфате 40о

55%-ной азотной кислотой при 50-90 С и соотношении раствор окислов азота: азотная кислота 1-4:1.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 197512, кл. С 01 В 21/40, опублик.03.06.67.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 105415, кл. С 01 В 21/20, опублик.27.11.42 (прототип).