Способ регенерации отработанной 20-50-ной азотной кислоты

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1)5 С 01 821 ОСУДАРСТВЕННПО ИЗОБРЕТЕНИЯПРИ ГКНТ СССР КОМИТЕТ ОТКРЫТИ ОБРЕТЕНИЯ ПИ ВИДЕТЕЛЬСТВУ ВТОРСН=0,6 мг/минслоты, рася к химич ости к с со ннои а о аемой в про йной кислот лупрод х преп ися ен тезина гибито ратов - нпользуетскоррозииЦель и естве й кисло где Ч Сдн сэл ф генериру объе тормозной жидбретения ост кг а слоя АУ рация отрас,доли; рация и-Н з, ъ 61."о,2 01 груз овышение стеботанн;овце нНИОпени регенера Приме отработанной ходной конце=7,192 л,Следоватеотрегенериро БК, г/л8- 0,43. с ислоты при207. и С ации с= аполненную активипа СКТба с гра и и адсор ИО, .Со льно, на вали 7, 1 нку,АУ) ным угле пром"(72) В,Н.Андреев,.В,Ю.Д Т,С.Пулыцина, О,В,Булга И,В,Целинский, Е,Н.Виш В,Г.Сумев, В,А.Градов, Г,Л.Кандыба, В.Н.Майор Б.М.Ласкин и Н,П,Удало (53) 66 1. 156 (088.8) (56) Авторское свидетел В 212819, кл, С 02 В Изобретение относит кой технологии, в част бам регенерации отрабо кислоты (20-503), получ водстве пара-нитробенз(п-НБК), которая являе том для синтеза лекарс овокаина и ан(57) Изобретение относится к хикой технологии, в частности к способам регенерации отработанной 20 в 507 ной азотной кислоты, получаемой впроизводстве пара-нитробензойной кислоты (п - НБК), Цель изобретения - увеличение степени регенерации. Способрегенерации отработанной 20-507-нойазотной кислоты в производстве паранитробензойной кислоты включает охлаждение и пропускание отработаннойкислоты через слой активированногоугля типа СКТ при соотношении объемов угля к раствору, равном 1:(10110), 1 табл,сулометрическим составом0,5 мм при загрузке сло=0,025 кг и сечении слояпропускают со скоростью Чколичество отработанной ксчитанное по формуле9,3 ь 1 СЧ = СА 9 1681 еСФношение между объемами слоя АУ и очищенной кислоты 1:110. Затем из слояАУ десорбируют п-НБК 0,57-ным воднымраствором аммиака при 90-95 ОС и скорости подачи десорбирующего агента0,5-0,6 мл/мин. Для полной десорбциип-НБК необходимо 280 мл водного аммиака, при этом концентрация элюентапо п-НБК 21-23 г/л. Для выделенияп-НБК иэ элюента его подкисляют концентрированной НБО до рН 0,5-1,0Для регенерации слоя АУ от примесей п"НБК используют ацетон при Т50 С в количестве 35 мл. Затем слойпродувают водяным паром в течение30 мин при Р в=0,5 кг/см,Результаты остальных экспериментов, проведенных в аналогичных условиях, сведены в таблицу.ф Осуществление процесса регенерации отработанной НЮЗ, получаемой впроизводстве п-НБК на пилотной устанонке с загрузкой адсорбента 6 кг,подтверждает его высокую эффективность.Предлагаемый способ прост в технологическом оформлении и экономичентак как использует стандартное оборудование: насадочные колонны, емкостии насосы, осуществление процесса регенерации НИО потребует минимального количества обслуживающего персонала. Процесс легко автоматизируется,Изобретение позволит сократйтьграсход ННОЕ в 2-2, 5 раза, сократитьрасход ИНз, используемого для нейтрализации отработанной кислоты, и выделить приблизительно 20 кг п-НБК накаждую 1 т готовой продукции, существенно увеличивается чистота конечного продукта (количество динитропроизводных уменьшается с 0,25 до О, 057в целевом продукте).За счет практически полного сокращения стоков и сброса их на биоочистные сооружения значительно повышаетсяэкологичность процесса,Сущность предлагаемого способа заключается в том, что раствор отработанной азотной кислоты 20-507-ной концентрации пропускают через слой АУ при соотношении объемов угля к раствору, равном 1: 10-110, после чего и-нитробензойную кислоту извлекаютиз слоя путем пропускания через него0,5-23-ного водного раствора ИН,На СО, ИаОН или КОН, а оставшиеся в слое нитропродукты извлекают из слоя с помощью ацетона при 30-50 С,При разбавлении ОК ниже 207, уменьшается эффективность рецикла - необходима более концентрированная свежая азотная кислота, что неэкономично, а более 507-ной азотной кислоты состадии окисления и-нитротолуола не .10 выходит, кроме того, при более высоких концентрациях азотной кислотырезко падает эффективность ее очисткина углях,Процесс адсорбции.п-НБК лимитируется взаимным влиянием органическойи минеральной кислот, т,е. энергией,и характером гидратации - сольватациии-НБК и конкурирующей способностьюазотной кислоты. По мере роста концентрации азотной кислоты с 20 до 503происходит постепенное сокращениеадсорбируемости п НБК, что связанос увеличением гидратации - сольватации этого соединения, а также увели 25 чением влияния самой азотной кислоты.Для удобства использования предлагаемого технического решения в технологической практике, находят эмпирическую зависимость объема регенерируемой азотной кислоты за один цикладсорбция - десорбция от композицииОК и загрузки угольной шихты:Ч=СА 1681еСгде Ч- объем регенерируемой ОК, л;35 С - количество АУ в шихте, кг;е - основание натурального логарифма;с - концентрация азотной кислоты,мас,доли;Ю С - концентрация п-НБК в ОК,г/л.Из этой зависимости следует, чтов зависимости от концентрации азотной кислоты соотношение угля и отрегенерируемой кислоты составляет 1:5 10-110. Для отработанной азотнойкислоты 20 Е-ной концентрации это соотношение равно 1: 110, а для азотнойкислоты 507-ной концентрации оноравно 1;10.50Фильтрат, полученный на стадииадсорбции, представляет собой полностью очищенную азотную кислоту, готовую к повторному использованию настадии окисления нитротолуола.На стадии десорбции веществ изслоя АУ осуществляется селективноеразделение и-НБК и сопутствующих примесей, Зто достигается за счет пере515869вода и-НБК в солевую форму, используя для этого в качестве десорбирующего агента 0,5 - 2,07-ный водный раствор щелочи (ИНОН, ИаОН, На СО илиКОН). Концентрация щелочного десорби-5рующего агента определяется следующими причинами, При концентрациищелочи менее 0,57 концентрация десор бируемой соли п-НБК (а затем и самойп-НБК, получаемой при подкисленииэлюента) слишком мала для достаточнополного выделения целевого продукта,а при концентрации щелочи 2, ОЕ в процессе десорбции начинают элюироватьсяи примеси других нитропродуктов (восновном динитропроизводные),Уже при рН 7-8 п-НБК полностьюпереходит в соль. Благодаря сильнойгидратируемости неорганических солей 20п-НБК растворимость аммониевой, натриевой и калиевой солей почти в100 раз больше, чем кислоты. Вследствие этого адсорбируемость солей п-НБКзначительно меньше, чем самой п-НБК 25и соответственно этому при десорбциищелочными растворами получаются элю-.енты с концентрацией, в 20-70 разпревышающей концентрацию исходныхрастворов. 30Для осуществления многократностиадсорбционного цикла .необходима .возможно полная регенерация слоя АУ перед стадией адсорбции. В условияхдесорбции п-НБК низкоконцентрирован 35ными водными растворами щелочей сопутствующие целевому компоненту нитропримеси остаются в слое АУ, Для,десорбции примесей необходимо использование органических растворителей;в которых растворимость этих соедине-.ний резко возрастает по сравнениюс растворимостью в воде. Наиболееэффективным десорбирующим агентомпримесей п-НБК является ацетон, В 45случае использования ацетона адсорбционная активность слоя восстанавливается на 98-997.При десорбции остаточных примесейацетоном при температуре ниже 30 Сэффективность процесса низка - необходимо повышенное его количество дляполной цесорбции примесей, при темпе 97 6оратуре выше 50 С возможно вскипаниеацетона, приводящее к нарушению гидродинамики процесса и осмолению угля.Для удаления ацетона из слоя АУдостаточно слой продуть воздухом втечение 15-20 мин, а затем промытьслой небольшим количеством воды ильпара при 92-94 С, После этого адсорбент готов к повторению цикла адсорбция - десорбция - регенерация.Практика использования адсорбционных процессов показывает, что в стольмягких условиях десорбции и регенера 1 ции слой АУ может работать в сотняХциклов без заметной потери адсорбционной емкости,Установлено, что активность АУ поп-НБК, а именно этот процесс опреде-ляет эффективность регенерации отработанной азотной кислоты, симбатновозрастает по мере увеличения микропористости адсорбента, вследствиечего в работе используют один из наиболее микропористых АУ типа СКТ-ба.Могут использоваться и другие АУ,но при этом сокращается производи-,тельность процесса адсорбции п-НБКв соответствии с уменьшением объемамикро- и мелких переходных пор адсорбента.Использование предлагаемого способа позволяет снизить расход азотнойкислоты за счет повышения коэффициента рециркуляции, увеличить выход товарной и-НБК за счет ее повышенногоизвлечения.Формула изобретенияСпособ регенерации отработанной 20-507-ной азотной кислоты в производстве паранитробензойной кислоты,. включающий охлаждение кислоты и очистку от органических примесей, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью повышения степени регенерации, очистку ведут пропусканием отработанной кислоты через слой активированного угля типа сернисто-калиевой активации торфяной при соотношении объемов угля к раствору, равном 1:(10110) .1586997 Соотношение объемов АУ и Мелочной элюат Концент"ра цняи-НБКв ОК,г/л Температура десорбции ацетоном,ьС Концентрация отработаннойазотнойкислоты, Е Опыт показания Щелочь Концентрация в воде,мас,Х регенерируемой ОК 0,78 1: 110 Целевая и-НБК содержит примеси динитробенэола в количестве 0,5 Х регенерируемая азотная кислота примесей не содержит Целевая п-НБК не содержит примесей регенерируемая азотная кислота чистаяТо жеРегенерируемая кислота чистая, десорбция п-НБК затруднена, выход п-НБК падает на 303Регенерируемая кислота чистая, но АУ плохо отмыл от примесей и асмолен Регенерируемая кислота чистая, уголь чист Регенерируемая кислота чистая, уголь загрязнен примесямиРегенерируемая кислота чистая, выход п-НБК 96 У. АУ чистТо жеРегенерируемая кислота чистая, выход и-НБК падает па 233Регенерируемая кислота чистая, выход п-НБК близок к количественному, АУ чистТо же 20 50 1; 11 О МН 4 ОН 2, О 2 20 0,78 50 1; 110 МН 4 ОН 1, 0 1;110 МН, ОН 0,3 О) 78 0,78 50 50 3 20 4 20 1:110 МН ОН 2,0 0,78 5 20 0,78 1;110 МН ОН 2,0 О 78 1:110 МН ОН -30 6 20 7 20 8 20 1:110 МадСОЗ 2 О О, 78 1:110 Ма СОэ 0,5 1: 110 МаЭСО Э 0,4 9 201 О20 0,78 0,78 35 35 1: 110 МаОН 1 5 11 20 0,78 О, 780,78 0,78 О, 78 0,78 0,78 1: 11 О 1: 110 1: 1 О 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 35 35 35 45 45 45 МаОНКОНКОНМН 40 НМН ОН Регенерируемая кислота загрязнена, выход п-НБК падает на 423Регенерируемая кислота чистая, выход и-НБК близок к количественному, АУ чистТо же 1;40 18 35 0,6 МН ОН 1,0 19 35 20 20 21 50 22 50 1:25 МН 40 Н 1,0МН 40 Н1 Н 1 40 НМН 401 0,2 0,1 0,9 11 454545.45Составитель Р.ГерасимовРедактор Н.Гунько Техред Л,Олийнык Корректор О,Кравцова Заказ 2395 Тираж 419 ПодписноеБНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР1130)5, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101