Способ регенерации отработанной 20-50%-ной азотной кислоты

Способ регенерации отработанной 20-50%-ной азотной кислоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к химической технологии, в частности к способам регенерации отработанной 20-50%-ной азотной кислоты, получаемой в производстве пара-нитробензойной кислоты (п-НБК). Цель изобретения - увеличение степени регенерации. Способ регенерации отработанной 20-50%-ной азотной кислоты в производстве пара-нитробензойной кислоты включающий охлаждение и пропускание отработанной кислоты через слой активированного угля типа СКТ при соотношении объемов угля к раствору равном 1:(10÷110). 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 01 В 21 46

1 Т

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4324423/23-26 (22) 04.11.87 (46) 23.08.90. Бюп. № 31 (71) Ленинградский технологический институт им. Ленсовета и Чебоксарское производственное объединение "Химпром (72) В. Н.Андреев, . В.Ю.Долматов, Т.С.Пулыцина, О.В. Булгаков, И. В. Целинский, Е, Н. Вишневский, В. Г.Сумев, В.A. Градов, И,A.Ìèëèöèí, Г,Л.Кандыба, В.Н.Майоров, Б.M.Ëàñêèí и Н.П.Удалова (53) 661. 156 (088.8) (56) Авторское свидетельство ЧССР

1Ф 212819, кл. С 02 В 1/14, 1 983.

Изобретение относится к химической TexHosIDI в частности к способам регенерации отработанной азотной кислоты (20-50K), получаемой в производстве пара-нитробензойной кислоты (п-НБК), которая является полупродуктом для синтеза лекарственных препаратов — новокаина и анестезина, используется в качестве ингибитора коррозии в тормозной жидкости, Цель изобретения — повышение степени регенерации.

Пример 1. Способ регенерации отработанной, азотной кислоты при исходной концентрации с=207 и С

=0,78 г/л, Через колонку, заполненную актив-, ным углем (АУ) типа СКТ6а с гра„„SU„„1586997 A1

2 (54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ОТРАБОТАННОЙ

20-507 — НОЙ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ (57) Изобретение относится к химической технологии, в частности к способам регенерации отработанной 20 †507ной азотной кислоты, получаемой в производстве пара-нитробензойной кислоты (п-НБК). Цель изобретения — увеличение степени регенерации. Способ регенерации отработанной 20-50Х-ной азотной кислоты в производстве паранитробензойной кислоты включает охлаждение и пропускание отработанной кислоты через слой активированного угля типа CKT при соотношении объемов угля к раствору, равном 1:(10110) . 1 табл. нулометрическим составом 0,25

0,5 мм при загрузке слоя G дч =

=О, 025 кг и сечении слоя S=2, 65 см2, пропускают со скоростью Ч =0,6 мг/мин количество отработанной кислоты, рассчита нное по формул е

9,3ь <

Ч = Сд9 1681 е С где V — объем регенерируемой кислоты,л; . Одч — загрузка слоя АУ, кг, с — концентрация отработанной

HNO y, мас.доли;

С вЂ” концентрация п-НБК, г/л.

V=0,025-1681. е-9, " . Î,2 0 78-043.

=7, 192 л.

Следовательно, на стадии адсорбции отрегенерировали 7, 192 л HNO> ..Соот1586997 ношение между объемами слоя АУ и очищенной кислоты 1:110. Затем из слоя

АУ десорбируют п-НБК 0,5Х-ным водным раствором аммиака при 90-95 С и скорости подачи десорбирующего агента

0,5-0,6 мл/мин. Для полной десорбции п-НБК необходимо 280 мл водного аммиака, при этом концентрация элюента по п-НБК 21-23 г/л. Для выделения п-НБК иэ элюента его подкисляют концентрированной Н $0 до рН О, 5-1, 0 „

Для регенерации слоя АУ от примесей п"НБК используют ацетон при t

50 С в количестве 35 мл. Затем слой продувают водяным паром в течение

30 мин при Р =0,5 кг/см, Результаты остальных экспериментов, проведенных в аналогичных условиях, сведены в таблицу.

Осуществление процесса регенерации отработанной HNO3 получаемой в производстве п-НБК на пилотной устанонке с загрузкой адсорбента 6 кг, подтверждает его высокую эффективность.

Предлагаемый способ прост в технологическом оформлении и экономичен, так как использует стандартное оборудование: насадочные колонны, емкости и насосы, осуществление процесса регенерации HNO потребует минимального количества обслуживающего персонала. Процесс легко автоматизируется, Изобретение позволит сократйть г расход HNO> в 2-2,5 раза, сократить расход ИНз, используемого для нейтрализации отработанной кислоты, и выделить приблизительно 20 кг п-НБК на каждую 1 т готовой продукции, существенно увеличивается чистота конечного продукта (количество динитропроизводных уменьшается с 0,25 до О, 05Х в целевом продукте).

За счет практически полного сокращения стоков и сброса их на биоочистные сооружения значительно повышается экологичность процесса, Сущность предлагаемого способа заключается в том, что раствор отработанной азотной кислоты 20-50Х-ной концентрации пропускают через слой АУ при соотношении объемов угля к раствору, равном 1: 10-110, после чего и-нитробензойную кислоту извлекают из слоя путем пропускания через него

0,5-2Х-ного водного раствора NH, На СО,> NaOH или KOH а оставшиеся в слое нитропродукты извлекают из слоя с помощью ацетона при 30-50 С.

При разбавлении OK ниже 20Х умень5 шается эффективность рецикла — необходима более концентрированная свежая азотная кислота, что неэкономично, а более 50 -ной азотной кислоты со стадии окисления и-нитротолуола не .

1О выходит, кроме того, при более высоких концентрациях азотной кислоты резко падает эффективность ее очистки на углях, Процесс адсорбции. п-НБК лимитируется взаимным влиянием органической и минеральной кислот, т.е. энергией, и характером гидратации — сольватации и-НБК и конкурирующей спос об ност ью азотной кислоты. По мере роста концентрации азотной кислоты с 20 до 50Х происходит постепенное сокращение адсорбируемости и НБК, что связано с увеличением гидратации — сольватации этого соединения, а также увели25 чением влияния самой азотной кислоты.

Для удобства использования предлагаемого технического решения в технологической практике, находят эмпирическую зависимость объема регенерируемой азотной кислоты за один цикл адсорбция — десорбция от композиции

OK и загрузки угольной шихты:

V=G 1681 ° е С где V - об ъем р ег енерируемой ОК, л;

35 G<> — количество АУ в шихте, кг; е — основание натурального логарифма;

I с — концентрация азотной кислоты, мас.доли;

l0 С вЂ” концентрация: п-НБК в ОК,г/л.

Из этой зависимости следует, что в зависимости от концентрации азотной кислоты соотношение угля и отрегенерируемой кислоты составляет 1: 5 ;10-110. Для отработанной азотной кислоты 2ОХ-ной концентрации это соотношение равно 1: 110, а для азотной кислоты 50Х-ной концентрации оно равно 1:10.

Фильтрат, полученный на стадии адсорбции, представляет собой полностью очищенную азотную кислоту, готовую к повторному использованию на стадии окисления нитротолуола.

На стадии десорбции веществ из слоя АУ осуществляется селективное разделение и-НБК и сопутствующих примесей, Это достигается за счет пере5

15869 вода и-НБК в солевую форму, используя для этого в качестве десорбирующего агента О, 5 — 2,0X-ный водный раст . вор щелочи (NH OH, Na0H, На СО или

КОН). Концентрация щелочного десорби-

5 рующего агента определяется следующими причинами, При концентрации щелочи менее 0,57 концентрация десор-1 бируемой соли п-НБК (а затем и самой п-НБК, получаемой при подкислении элюента) слишком мала для достаточно полного выделения целевого продукта, а при концентрации щелочи 2, OX в процессе десорбции начинают элюироваться и примеси других нитропродуктов (в основном динитропроизводные).

Уже при рН 7-8 п-НБК полностью переходит в соль. Благодаря сильной гидратируемости неорганических солей 20 п-НБК растворимость аммониевой, натриевой и калиевой солей почти в

100 раз больше, чем кислоты. Вследствие этого адсорбируемость солей п-НБК значительно меньше, чем самой п-НБК 25 и соответственно этому при десарбции щелочными растворами получаются элю-. енты с концентрацией, в 20-70 раз превышающей концентрацию исходных растворов. 30

Для осуществления многократности адсорбционного цикла .необходима возможно полная регенерация слоя АУ перед стадией адсорбции. В условиях десорбции п-НБК низкоконцентрирован35 ными водными растворами щелочей сопутствующие целевому компоненту нитропримеси остаются в слое АУ. Для ,десорбции примесей необходимо использование органических растворителей; 4О в которых растворимость этих соедине-. ний резко возрастает по сравнению с растворимостью в воде. Наиболее эффективным десорбирующим агентом примесей п-НБК является ацетон, В 45 случае использования ацетона адсорбционная активность слоя восстанавливается на 98-997.

При десорбции остаточных примесей ацетоном при температуре ниже 30 С эффективность процесса низка — необходимо повышенное его количество для полной цесорбции примесей, при темпец7 6 о ратуре выше 50 С возможно вскипание ацетона, приводящее к нарушению гидродинамики процесса и осмолению угля.

Для удаления ацетона из слоя АУ достаточно слой продуть воздухом в течение 15-20 мин, а затем промыть слой небольшим количеством воды иль пара при 92-94 С, После этого адсорбент готов к повторению цикла адсорбция — десорбция — регенерация.

Практика использования адсорбционных процессов показывает, что в столь мягких условиях десорбции и регенера1ции слой АУ может работать в сотняХ циклов без заметной потери адсорбционной емкости.

Установлено, что активность АУ по п-НБК, а именно этот процесс опреде- ляет эффективность регенерации отработанной азотной кислоты, симбатно возрастает по мере увеличения микропористости адсорбента, вследствие чего в работе используют один из наиболее микропористых АУ типа СКТ-6а.

Могут использоваться и другие АУ, но при этом сокращается производи-. тельность процесса адсорбции п-НБК в соответствии с уменьшением объема микро- и мелких переходных пор адсорбента.

Использование предлагаемого способа позволяет снизить расход азотной кислоты за счет повышения коэффициента рециркуляции, увеличить выход товарной и-НБК за счет ее повышенного из влече ния . формула изобретения

Способ регенерации отработанной

20-507-ной азотной кислоты в производстве паранитробензойной кислоты,. включающий охлаждение кислоты и очистку от органических примесей, о т личаюшийся тем,что,с целью повышения степени регенерации, очист ку в едут пр опус ка ни ем отработа иной кислоты через слой активированного угля типа сернисто-калиевой активации торфяной при соотношении объемов угля к раствору, равном 1:(10110) .

1586997

Соотношение объемов АУ и

Щелочной элюат

Концентра цня и-НБК в ОК, г/л

Температура десорбции ацетоном, ОС

Концентрация отработанной азотной кислоты, Х

Опыт

Показания

1Целочь Концентрация в воде, мас.Х регенерируемой ОК

0,78

1: 110

Целевая и-НБК содержит примеси динитробенэола в количестве 0,5X, регенерируемая азотная кислота примесей не содержит

Целевая п-НБК не содержит примесей> регенерируемая азотная кислота чистая

То же

Регенерируемая кислота чистая, десорбция п-НБК затруднена, выход п-НБК падает на ЗОХ

Регенерируемая кислота чистая, но АУ плохо отмыл от примесей и асмолен

Регенерируемая кислота чистая, уголь чист

Регенерируемая кислота чистая, уголь загрязнен примесями

Регенерируемая кислота чистая, выход п-НБК 96Х, АУ чист

То же

Регенерируемая кислота чистая, выход и-НБК падает па 23Х

Регенерируемая кислота чистая, выход п-НБК близок к количественному, АУ чист

То же

НН ОН

50

1: 110 Нн, ОН 2,0

2 20

0i 78

1; 110 Нн.(ОН 1, О

1:110 NHqAH Oi3

О, 78

0,78

3 20

4 20

1:110 NH ОН 20

0,78

5 20

0,78 1;110 NH OH 2,0

0,78 1:110 NH OH

6 20

7 20

8 20

1:110 Нагсоэ 2,0

0,78

1: 110 Нагсоз 0,5

1 110 НагСОЗ О 4

9 20

10 20

0,78

0,78

1: 110 NaOH 1,5

11 20

0,78

0,78

0,78

0> 78

0i 78

0,78

0,78

1: 110

1: 110

1: 110

1:45

1:10

1:7

12 20

13 .20

14 20

15 35

16 50

17 55

0,6

1,9

0,5

1,0

1,0

1,0

НаОН

КОН

КОН

NH OH нн40н

НН+Он

Регенерируемая кислота загрязнена, выход п-НБК падает на 42Х

Регенерируемая кислота чистая, выход и-НБК близок к количественному, АУ чист

То же

1;40

18 35

0,6

NH ОН 1,0

19 35

20 20

21 50

22 50

1 25 NHqOH 1эО

NHqOH

NH qO H

NH4ОH

0,2

0,1

0,9

1„1

45.

Составитель P.Ãåðàñèìîí

Редактор Н.Гунько Техред J1,()лийиык Корректор О. Кравцова

Заказ 2395 Тираж 419 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113075, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул, Гагарина, 101