Способ получения солей гидроксилами-ha

Способ получения солей гидроксилами-ha

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

<п>798034 (61) Дополнительное к аат. саид-ву (22) Заявлено 100877 (21) 2518422/23-26 с присоединением заявки HP— (51)М. Кл З

С 01 В 21/14

Государственный комитет

СССР во ямам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 230181. Бюллетень Йо 3

Дата опубликования описания 230181 (53) УДК 546.172 (088. 8) М.И.Темкин, В. Н.Кулькова, В.Л.Лопатин, К. A.Ëåæíåâà, В.Г.Котова и A.Н.цыпин (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОЛЕЙ ГИДРОКСИЛАМИНА

Изобретение относится к способу получения солей гидроксиламина путем каталитического гидрирования аниона азотной кислоты.

Известен способ получения солей гидроксиламина путем восстановления иона МОа водородом вводном растворе, содержащем минеральную кислоту, с применением катализатора, представ- 1 ляющего собой металл платиновой группы на инертном носителе 1 .

Недостатком известного способа является невысокая производитель» ность

Известен также способ получения солей гидроксиламина путем взаимодействия иона HO и водорода при давf

3 щвнии 25-50 атм и температуре 6075ОС. Процесс проводят на катализаторе, который содержит 5-10% лалла- 2О дия, нанесенного на активироваииый уголь. Размер частиц катализатора составляет 5 мкм. Для повышения эффективности процесса осуществляют перемешивание раствора с помощью

25 мешалки или подачи газа снизу реактора 2 .

Недостатком этого способа являет-. ся применение высокого давления, что усложняет и удорожает процесс,. à так- 30 же невысокая селективность и производительность процесса.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ получения солей гидроксиламина путем гидрирования аниона азотной кислоты на платиноидном катализаторе, суспензированном в растворе кислоты, при перемешивании, внешнем отводе тепла реакции, давлении 6,0-6,5 атм и температуре 75ОС. Размер частиц катализатора составляет 5. мкм 3) .

Селективность, т.е. отношение мольного содержания гидроксиламина в продуцируемом растворе к сумме мольных содержаний гидроксиламина и аммиака, составляет О, 75, производительность реактора 66,5 г гидроксиламина на 1 г палладия в час.

Известный способ имеет следующне недостатки:

1. Низкую производительность, обусловленную тем, что процесс осуществляется в условиях недостаточно интенсивного перемешивания.

2. Неинтенсивное перемешивание и отсутствие съема. тепла внутри реактора, что приводит к повышению температуры раствора до 750С и вызван7980 34 ному этим протеканию побочных реакций (25Ъ реагирующего иона NO превращается в нежелательные побочные продукты — аммиак, азот и закись азота).

3. С целью снижения диффузионного торможения реакции катализатор применяют в виде очень мелких частиц раз— мером 5 мкм. Их отделение от товарного раствора может быть осуществлено только на специальных фильтрах с очень малым размером пор, обладающих большим сопротивлением. Поэтому требуется применение вакуум-фильтров, где имеют место потери драгоценного металла. Процесс поэтому удорожается.

4. Для увеличения производительности реактора применяют большие количеств катализатора, содержащего металл платиновой группы, что также удорожает процесс. Количество расходуемого катализатора составляет 17,5 г 20 на 1 л раствора, что в пересчете на драгоценный металл составляет 0,875 кг

PJ на 1 м раствора.

Цель изобретения — увеличение выхода готово о продукта H с жение 25 его себестоимости.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения солей гидроксиламина путем каталитического гидрирования аниона азотной кислоты на катализаторе, содержащем металл группы платины, суспендированном в растворе кислоты при перемешивании и отводе тепла реакции, процесс проводят с плотностью мощности перемешивания 0,1-10,0 кВт на 1 м раствора на частицах катализатора размером

20-80 мкм и. внутреннем отводе тепла реакции. Процесс проводят при давлении 1-5 атм, температуре 30-50 С и концентрации катализатора в растворе, 40 соответствующей содержанию платиноидного металла 0,01-0,5 кг на 1 м раствора.

Высокоинтенсивное перемешивание подавляет нежелательные побочные реакции, которые снижая селективность и производительность процесса, приводят к образованию аммиака, закиси азота и азота. В известном способе образование гидроксиламина со- ® провождается образованием 17 кг эакиси азота и 35 кг азота. В предлагаемом способе при интенсивном перемешйвании (плотность перемешивания равнж .0,1-10,0 кВт на 1 м раствора) образования закиси азота и азота не наблюдалось.

Высокоинтенсивное перемешивание позволяет также применять катализатор в форме частиц размером 20-80 мкм, что облегчает отделение катализатора от продуцируемого раствора.

В примерах осуществления способа (1-4) реакцию гидрирования проводят при давлении 1 атм и температуре

30 .

Пример 1. В стеклянный реактор загружают 200 см водного раствора, содержащего О, 2 моль H N О, 0,4 моль Н РО4 и 1 г катализатора—

5% Pd на угле с размером частиц

20-80 мкм. Через реактор продувают водород со скоростью 3 л/ч и включают мешалку, дающую 700 об/мин.

Плотность мощности перемешивания составляет 0,1 кВт/м .Скорость реакции равняется лл н

Выход NH ОН по Н равен 0,8.

Выход гидроксиламина по водороду отношение количества водорода, пошедшего на образование гидроксиламина к общему количеству водорода, вступившего в реакцию.

Скорость реакции выражена объемом водорода при нормальных условиях, превратившегося в NH OH за. 1 ч на

1 r палладия.

Пример 2. В стеклянный реактор загружают раствор и катализатор и продувают водород, как в примере 1.

Включают мешалку, дающую 3500 об/мин.

Плотность мощности перемешивания равняется 10 кВт/м . Скорость реакции составляет ц О,- @ . Q

Выход NH ОН по Н равен 0,9.

Опыты показали, что дальнейшее увеличение удельной мощности перемешивания раствора не приводит к увеличению скорости и выхода.

Для сравнения в следующем примере проводится процесс в условиях известного способа, то есть при перемешивании раствора подаваемым: водородом.

Пример 3. В реактор загружают

200 см раствора и катализатор, как в примере 1. Через раствор продувают водород, скорость реакции при различных линейных скоростях водорода приведена в табл.1.

Таблица 1

0,12

0,03

0,06

0,60

0,605

0,24

0,09

0,61

0,28

Из табл.1 следует, что в условиях слабого перемешивання выход МН ОН по

Н не превышает 0,61Ъ. Это обусловлено образованием побочных продуктов аммиака, закиси азота, и азота.

Пример 4. В реактор загружают 200 см раствора, как в примере

1, и 1 г катализатора — 5% Pd на угле. Размер частиц катализатора

798034

3,0

0,9

0,9

0,9

2,5

2,5

2,5

2,0

1 5

0,9

0,75

0 7

100

Формула изобретения

120

Таблица 3

30 1

30 1

30 1

30 5

0,01

2 5

6,0

6,5

3,0

5,0

12,0

13,0

0,9

0,9 40

0,9

0,9

0,8 4g 0,8

0,8

0,82

0,25

0 50

0,01

0,01

0 25

50 1

50 1

50 1

50 5

0,50

0,01 6,0

Составитель Р. Герасимов

Техред С.Мигунова. Корректор Е. Папп

Редактор Н.Егорова

Заказ 9933/23 Тираж 516 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 варьируют от 10 до 20 мкм. Опыты проводят при 30 и 1 атм. Перемешивание производят, как в примере 2. Результаты измерений приведены в табл.2.

Таблица 2

Из таблицы следует, что частицы катализатора размерами 10-80 мкм не оказываются на выходе и мало влия- 20 ют на скорость реакции. При более крупных размерах частиц уменьшается как выход, так и скорость реакции.

Пример 5. В реактор из кислотоупорного сплава загружают 5 л раствора такого же состава, как в примере 1, и катализатор в количествах, указанных в табл.2. Реакцию проводят при 30 и 50 С и давлении водорода 1 — 5 атм. Уделуд ая мощность перемешивания 10 ф . Результаты приведены в табл.3.

Из табл.3 следует, что повышение температуры с 30 до 50оС приводит к увеличению скорости реакции и некоторому снижению выхода продукта. Увеличение количества катализатора с

0,25 до 0,5 кг/м практически не сказывается на скорости реакции и на выходе продукта.

При использовании предлагаемого способа уменьшается расход аммиака, водорода и платиномедного катализатора при селективности процесса примерно 0,9, что дает для установки мощностью 50 тыс.т/год гидроксиламина экономический эффект,равный

1,5 мпн.руб/год.

1. Способ получения солей гидроксиламина путем каталитического гидрирования аниона азотной кислоты на катализаторе, содержащем металл группы пластины, сусЪензированном в растворе кислоты, при перемешивании и отводе тепла реакции, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода готового продукта и снижения его себестоимости, процесс проводят с плотностью мощности перемешивания 0,1-10,0 кВт на 1 м растЬ вора на частицах катализатора размером 20-80 мкм и внутреннем отводе тепла реакции.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что процесс проводят при давлении 1-5 атм и температуре

30-50о С.

3. Способ по пп.1 и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что применяют концентрацию катализатора в растворе, соответствующую содержанию платинового металла 0,01-0,5 кг на 1 м раствора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Англии 9 772831, кл. 2 (3) С, опублик. 07.06.54.

2. Патент Англии 9 1122103, кл. С 1 А, опублик. 31 ° 07.68 °

3. Патент Голландии 9 6717085, кл. С 01 В 21/14, опублик. 10.10.69 (прототип).