Способ концентрирования азотной кислоты

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 53) 4 С 01 В 21 4 ЕТЕНИЯ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Череповецкий филиал Северо-Западного заочного политехнического института (72) М. И. Куча, А. Ф. Ильченко,Р. 3. Хитерер, А. Г. Шкурови Ю. А. Мельников(56) Концентрирование азотной кислоты с помощью водоотжимающих добавок. Обзорная информация, сер. Азотная промышленность (сост. А. К. Чернышев и др.)/ НИИТЭХИМ, 1974, с, 46, 56 - 66.Авторское свидетельство СССР165681, кл. С 01 В 21/44, 1963.(54) СПОСОБ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ(57) Изобретение относится к способам получения азотной кислоты и касается концентрирования 47 в 600-ной азотной кислоты выше 9900 методом экстрактивной ректификации в присутствии нитрата магния и позволяет повысить эффективность процесса за,801286899 счет увеличения растворимости, снижает вязкость раствора дегидратора и повышает концентрацию азотной кислоты при одновременном снижении коррозионной активности системы. Предложеннный способ состоит в том, что в качестве дегидратора применяют смесь нитратов марганца и магния при следующем соотношении исходных компонентов, мас.00: нитрат марганца 25 - 75; нитрат магния 25 - 72. Нитра марганца - наиболее растворимый дегидратор среди других дегидраторов. Совокупность таких свойств нитрата марганца, как высокая растворимость и водоотнимающая способность, обусловливает возможность его применения в смеси с нитратом магния для концентрирования азотной кислоты. При использовании указанного способа возрастает растворимость дегидрата и снижается температура кристаллизации его плава на 20 - 4000, вязкость раствора дегидратора снижается в 1,0 - 2,6 раза, коррозионная активность снижается в 1 - 6 раза, повышается концентрация готового продукта. 4 табл.1286899 10 Таблица 1 Содержание в дегидрататоре, 7 Растворимостьдегидрататорапри 50 С, Ж Еп(ИОз ) Мп(ЮЗ ) Прототип 20 46,6 30 52,1 Предлагаемый способ 23 46,0 24 46,5 47,1 52,6 50 74,2 67,0 76 67,0 50 Изобретение относится к производству неорганических веществ, а именно к способам получения концентрированной азотной кислоты экстрактивной ректификацией, и может быть использовано для концентрирования 47 - 60%-ной азотной кислоты до 99% и более. Цель изобретения - повышение эффективности процесса путем увеличения растворимости и снижения вязкости раствора дегидрататора и повышение концентрации азотной кислоты при одновременном снижении коррозионной активности системы.Пример 1. В л а бор а торную нас адоч ную ректификационную колонну подают 1,801 г/с 58%-ную азотную кислоту и 6,432 г/с 70%-ного плана дегидрататоров, состоящего из Мд(МОз) и Мп(ХОз)г в массовом соотношении 1:1. При флегмовом числе 1,8 дистиллят представляет собой Снбо.= 99,8%-ный раствор НМОз (1,002 г/с), а кубовый остаток - 66,7%-ный раствор нитратов с содержанием 0,6% НМОз. Выход кубового остатка 7,231 г/с.Температура кристаллизации исходного плава (1 кр) 58 С; относительная вязкость раствора питания (т 1 п/т 1,) 1,8; коррозионная активность раствора питания (Пп) 0,005 мм/год.При тех же условиях концентрирование азотной кислоты по прототипу (25% Хп/ХОз) г в дегидрататоре) позволяет до 30 стичь Снбо.= 99;1% в дистилляте при 1 л,= =98 С; тр/т 1,= 3,3; Пп= 0,028 мм/год.Пример 2. Концентрирование азотной кислоты проводят в присутствии дегидрататора, состоящего из нитратов магния и марганца, при содержании Мп(1 МОз)г в смеси 35 25 и 75%, Остальные параметры аналогичны приведенным в примере 1. Получены следующие ррезультаты в зависимости от содержания Мп (ХОз) г в смеси солей: Снбо,= 99,9 и 99,1%; 1 р= 80 и 51 С; т 1 п/т)о= = 3,1 и 1,4; Пп= 0,008 и 0,024 мм/год.Концентрирование азотной кислоты по прототипу обеспечивает в этих условиях следующий диапазон изменения параметров при варьировании концентрации Хп(ХО)г от 20 до 30%: Снбо,= 99,1 - 99,0%; Ьр= 45 =102 - 91 С; т 1 п/т 1,= 3,6 - 3,1; П = 0,030 - 0,024 мм/год. Пример 3. Концентрирование проводят при содержании Мп (МОз) г в смеси 24 и 76% Результаты: Сво= 99,9 и 99,0%; 1 кр=81 и 52 С; тр/т),= 3,2 и 1,4; П= 0,008 и0,025 мм/год,Нитрат марганца является наиболее растворимым дегидрататором. Он легко может быть получен из карбонатной руды по схеме:МпСОз+ 2 НМОз -Мп(МОз) г+ 2 НгО+СОгНитрат марганца можно также получить из природного минерала пиролюзита(МпОг) путем его взаимодействия с окислами азота в присутствии растворов азотной кислоты.Наряду с высокой растворимостью нитрат марганца достаточно эффективен как разделяющий реагент. Совокупность таких свойств нитрата марганца, как высокая растворимость и водоотнимающая способность, а также доступность и низкая стоимость обусловливают возможность его применения в смеси с нитратом магния для концетрирования азотной кислоты. Растворимость смеси нитратов магния и марганца по сравнению со смесью Мд(ИОз) г и Хп (МОз) г, предложенной в прототипе, приведена в табл. 1,ф Остальное - нитрат магния В табл. 2 приведена относительная вязкость растворов дегидрататора в азотной кислоте. Концентрация дегидрататора соответствует величине, наблюдаемой в средней части ректификационной колонны (т 1 -1286899 Таблица 3 Содержание в дегидТаблицарататоре, 7.Еп 10 ), Мп (Ю ) Предельная концентрация НИО, Е РавноПослеректификациис Относительнаявязкость/,раствора Содержание в дегидрататоре, 7,весная 10 1 Еп(ИО ), Мп(ИО, ),Прототип Прототип 20 95 99,1 3,6 20 30 94 99,0 3,1 30 20 Предлагаемый способ Предлагаемый способ 10 95 99,9 23 95 99,9 25 24 3,1 24 95 99,9 28 94 99,9 2,8 28 30 50 93 99,8 1,8 50 87 99,1 1,4 76 86 99,0 1,4 76 35 1,4 77 99,0 77 40 вязкость раствора; Чо - вязкость воды притемпературе, соответствующей условиям ректификации). Из табл. 2 следует, что вязкость растворов предлагаемой смеси ниже вязкости известной смеси при условии содержания нитрата марганца в предлагаемой смеси 28 О; и более. Увеличение содержания нитрата марганца в смеси выше 75 О нецелесообразно, так как это приводит к дальнейшему снижению вязкости. В табл. 3 приведены данные по наибольшей равновесной концентрации азотной кислоты (С ), которая может быть получена при смешении 75 О-ного плава дегидрататора и 58 О-иой азотной кислоты, а также концентрация азотной кислоты, которая была получена при экстрактивной ректификации в лабораторных условиях (Сф). Соотношение плав - кислота при изучении равновесных условий и в процессе ректификации было оптимальным и равнялось 4:1. Из табл, 3 следует, что по предлагаемому способу в дистилляте образуется азотная кислота большей концентрации, чем по прототипу. При этом по дегидратирующей способности в присутствии нитрата магния нитрат марганца не уступает нитрату цинка несмотря на то, что в ряду дегидрататоров катион Уп+ более эффективен, чем Мп+ Это обусловлено тем, что в ряду дегидрататоров оценивается эффективность 1 моль, а на практике приходится иметь дело с массовым содержанием. Учитывая, что моль Хп (1 ЧОз ) тяжелее моля Мп (МО ) на 5,5% при одинаковом массовом количестве того и другого нитратов мольное содержание последнего выше, что и сказывается в конеч ном счете ча повышении брутто-разделяющей способности нитрата марганца. Другая причина наблюдаемой сопоставимой дегидратирующей способности нитратов Уп и Мпзаключается в том, что в присутствии нитратов Мп смеси кипят при температурах на 5 - 10 С, меньше, что также способствует повышению относительной летучести азотной кислоты.Таким образом, по разделяющей способности предлагаемая смесь более эффективна, чем известная. При этом содержание Мп(МОз) менее 28% не способствует увеличению концентрации НМОз в дистилляте, а при содержании Мп(МОз)более 75% предлагаемый способ уступает прототипу. Таблица 4 Проницаемостькоррозии П,мм/год 1 Прототип 20 0,030 0,024 30 23 24 28 35 38 39 40 50 45 50 55 75 76 77 Содержание в дегидрататоре, % 2 п(ИОз)а Мп(ИО, ),Предлагаемый способ 0,008 0,008 0,008 0,007 0,007 0,006 0,006 0,005 0,005 0,005 0,006 0,006 0,024 0,025 0,026 5 10 15 20 25 30 35 40 Формула изобретенияСпособ концентрирования азотной кислоты, включающий ее экстрактивную ректификацию в присутствии дегидрататора, содержащего нитрат магния и нитрат двухвалентного металла, с последующей регенерацией дегидрататора, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса путем снижения вязкости и повышения растворимости дегидрататора в реакционной смеси, повышения концентрации азотной кислоты и снижения коррозионной активности системы, используют дегидрататор, содержащий в качестве нитрата двухвалентного металла нитрат марганца при следующем соотношении компонентов. в смеси, мас.%:Нитрат магния 25 - 72Нитрат марганца 28 - 75