Способ получения гидроксиламинсульфата

Способ получения гидроксиламинсульфата

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к способу получения гидроксиламинсульфата (ГАС), применяемого в производстве капролактата.

Известен способ получения монооксида азота, включающий приготовление катализатора, состоящего из платины, сульфида платины (2) и оксида платины (4) на носителе - графите, активацию катализатора в среде 1-15 мас.% раствора азотной кислоты при температуре 60-90°С в течение 0,5-2 час, гидрирование азотной кислоты водородом при температуре до 90°С таким образом, чтобы массовая доля азотной кислоты в реакторе не превышала 0,45 мас.%. Получающийся при этом монооксид азота не содержит примесей, таких как азот и гемиоксид азота, и в смеси с водородом может быть использован для синтеза гидроксиламинсульфата (ГАС). [Патент Украины №12858, МПК 5 C 01 B 21/24, 1997 г.].

Достоинством такого катализатора и способа гидрирования азотной кислоты является возможность использования разбавленных растворов азотной кислоты, являющихся отходом производства ГАС, и получение чистого монооксида азота, что существенно улучшает экономические показатели производства ГАС.

Недостатком такого способа гидрирования азотной кислоты является частичное растворение платины катализатора и ее практически безвозвратрые потери с продуктом гидрирования.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения ГАС, включающий приготовление реакционной смеси из аммиака, кислорода и паров воды, каталитическое окисление аммиака, смешение нитрозного газа с водородом, стабилизацию нитрозного газа путем гидрирования избыточного кислорода на серебряно-марганцевом катализаторе, двухступенчатое концентрирование нитрозного газа конденсацией паров воды, очистку концентрированного нитрозного газа от диоксида азота, смешение сконцентрированного нитрозного газа с водородом, жидкофазное гидрирование азотнокислого конденсата второй ступени концентрирования нитрозного газа в присутствии платинового катализатора, смешение образующегося в результате гидрирования чистого монооксида азота с основным потоком нитрозного газа и водородом (синтез-газом), смешение продукта гидрирования конденсата второй ступени с конденсатом первой ступени, обессоленной водой и концентрированной серной кислотой и прямой синтез ГАС в среде разбавленной серной кислоты гидрированием монооксида азота водородом в присутствии платинового катализатора (заявка ЕПВ №0945401, МПК7 С 01 В 21/14, 1999 г.).

Достоинством такого способа получения ГАС является полная утилизация отходов производства - азотнокислых конденсатов, образующихся на стадии концентрирования нитрозного газа, а также получение в результате гидрирования азотной кислоты чистого монооксида азота, не содержащего инертных примесей. Кроме того, благодаря автономности стадий синтеза ГАС и гидрирования конденсата второй ступени управление процессом в целом упрощается и становится надежным.

Недостатком такого способа получения ГАС является растворение платины в среде азотной кислоты в условиях жидкофазного гидрирования конденсата второй ступени и ее безвозвратные потери на стадии разбавления серной кислоты и ее очистки. По этому способу концентрированную серную кислоту разбавляют в одну ступень от 94-98 мас.% до 19 мас.% смесью конденсата первой ступени, продукта гидрирования конденсата второй ступени и обессоленной воды. Полученную 19 мас.% серную кислоту обычно (Патент ФРГ №2111118, МКИ С 01 В 17/90, 1973 г., Заявка Франции №2128662 заявлена 06.03.1972 г., приоритет ФРГ от 09.03.1971 г.) очищают на активированном угле от органических и неорганических примесей и диоксида серы в присутствии кислорода (на схеме не показано). Например, при двухступенчатой конденсации паров воды в процессе концентрирования нитрозного газа образуется около 14300 кг/час конденсата на первой ступени, содержащего до 0,25 мас.% азотной кислоты, и 3570 кг/час на второй ступени с содержанием азотной кислоты более 3 мас.%. Гидрирование 3570 кг/час конденсата второй ступени концентрирования нитрозного газа в присутствии около 400 кг платинового катализатора приводит к растворению до 2,3-2,4 гр/час платины, т.е. 18,4-19,2 кг/год. В процессе очистки 19 мас.% серной кислоты на активированном угле безвозвратно теряется до 12-13 кг/год платины. На стадии синтеза ГАС в восстановительной среде значительная часть платины осаждается на платиновом катализаторе синтеза ГАС и ее потери не превышают 1,5 кг/год.

Задачей настоящего изобретения является усовершенствование способа получения ГАС путем изменения технологической схемы процесса так, чтобы максимально снизить потери платины.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения ГАС, включающем подготовку реакционной смеси из аммиака, кислорода и водяного пара, каталитическое окисление аммиака, смешение нитрозного газа с водородом, стабилизацию нитрозного газа посредством гидрирования избыточного кислорода на серебряно-марганцевом катализаторе, двухступенчатое концентрирование нитрозного газа конденсацией паров воды, очистку концентрированного нитрозного газа от диоксида азота, жидкофазное гидрирование азотнокислого конденсата второй ступени концентрирования нитрозного газа в присутствии платинового катализатора, смешение концентрированного нитрозного газа с водородом и с монооксидом азота, полученным в результате гидрирования конденсата второй ступени, и прямой синтез ГАС на платиновом катализаторе в среде 19 мас.% серной кислоты, полученной смешением концентрированной серной кислоты, конденсата первой ступени концентрирования нитрозного газа, продукта гидрирования конденсата второй ступени концентрирования нитрозного газа и обессоленной воды, и очищенной, согласно изобретению разбавление концентрированной серной кислоты осуществляют в два этапа: на первом этапе концентрированную серную кислоту смешивают с конденсатом первой ступени концентрирования нитрозного газа и обессоленной водой с получением 21,1-22,3 мас.% кислоты, которую очищают от органических и неорганических примесей и диоксида серы на активированном угле в присутствии кислорода. На втором этапе добавляют продукт гидрирования азотнокислого конденсата второй ступени концентрирования, содержащий растворенную в нем платину. Получаемую 19 мас.% серную кислоту используют для синтеза ГАС.

Заявляемый способ получения ГАС поясняется схемой, представленной на фиг.1, и, для сравнения, на фиг.2 представлена схема получения ГАС по прототипу.

Способ осуществляют следующим образом.

В реакторе 1 аммиак окисляют кислородом в среде водяного пара. Образовавшийся нитрозный газ после стабилизации его состава в реакторе 2 путем гидрирования избыточного кислорода водородом на серебряно-марганцевом катализаторе направляют в конденсатор 3 первой ступени, где из него выделяют до 80% конденсата, содержащего до 0,3 мас.% азотной кислоты, а затем в конденсатор 4, где выделяют до 20% конденсата с содержанием азотной кислоты более 3 мас.%, направляют его в реактор 6, где в присутствии платинового катализатора азотную кислоту гидрируют до ее содержания не менее 0,45 мас.%. Образовавшийся в результате гидрирования чистый монооксид азота в смеси с водородом соединяют с основным потоком концентрированного нитрозного газа и водорода (синтез-газом) и направляют в каскад реакторов 7, где в среде 19 мас.% серной кислоты на платиновом катализаторе происходит синтез ГАС. Для получения 19 мас.% серной кислоты конденсат первой ступени в смеси с обессоленной водой направляют на разбавление концентрированной серной кислоты в смеситель 8, где получают 21,13 мас.% кислоту, которую очищают от органических и неорганических примесей и диоксида серы в присутствии кислорода на активированном угле в колонне 9. В емкости 10 очищенную серную кислоту смешивают с продуктом гидрирования конденсата второй ступени, содержащим растворенную платину, и получают необходимую 19 мас.% серную кислоту. Таким образом, вся растворенная на стадии жидкофазного гидрирования конденсата второй ступени концентрирования нитрозного газа платина попадает непосредственно на стадию синтеза ГАС, где в восстановительной среде осаждается на платиновый катализатор синтеза ГАС. Таким образом, растворенная платина возвращается в технологический процесс.

Способ получения гидроксиламинсульфата, включающий приготовление реакционной смеси из аммиака, кислорода и паров воды, каталитическое окисление аммиака, смешение нитрозного газа с водородом, стабилизацию нитрозного газа путем гидрирования избыточного кислорода на серебряно-марганцевом катализаторе, двухступенчатое концентрирование его конденсацией паров воды, очистку концентрированного нитрозного газа от диоксида азота, каталитическое жидкофазное гидрирование азотнокислого конденсата второй ступени концентрирования нитрозного газа на платиновом катализаторе, смешение концентрированного нитрозного газа с водородом и монооксидом азота, полученным в результате гидрирования азотнокислого конденсата второй ступени концентрирования нитрозного газа, и прямой синтез гидроксиламинсульфата (ГАС) на платиновом катализаторе в среде 19 мас.% серной кислоты, полученной смешением концентрированной серной кислоты, конденсата первой ступени концентрирования нитрозного газа, продукта гидрирования конденсата второй ступени концентрирования нитрозного газа и обессоленной воды и очищенной, отличающийся тем, что 19 мас.% серную кислоту готовят из концентрированной серной кислоты, разбавляя ее сначала конденсатом первой ступени концентрирования нитрозного газа и обессоленной водой до 21,1-22,3 мас.%, затем очищают и смешивают очищенную серную кислоту с продуктом гидрирования азотнокислого конденсата второй ступени концентрирования нитрозного газа.