Способ получения азота из воздуха Российский патент 2017 года по МПК C01B21/02 C01B25/20 

Описание патента на изобретение RU2623398C1

Изобретение относится к области технологии получения неорганических веществ, в частности к способам получения азота.

Известны способы получения азота: криогенный - получение азота из воздуха (РФ №2069293); получение азота под давлением (RU №2029204); разделение газовых смесей в ректификационных колоннах при высоких давлениях (RU №2489655) и др. Сущность методов заключается в охлаждении и переводе воздуха в жидкое состояние с последующим разделением на фракции.

Известны также аналоги:

А. В описании изобретения 2443622 приведен способ получения фосфорной кислоты в автоклаве, путем сжигания загрязненного белого фосфора в сосуде, расположенном внутри автоклава. Вне сосуда, внутри автоклава заливается вода для абсорбции полученной пятиокиси фосфора и получения фосфорной кислоты.

Отличительная особенность предлагаемого метода в том, что процесс проводится в автоклаве. Внутри автоклава расположен сосуд с белым фосфором, используемым как восстановитель. При повышении давления воздуха в автоклаве, равновесие абсорбция-десорбция смещается в сторону абсорбции и концентрация растворенного кислорода в воде увеличивается. Согласно Закону действующих масс, скорость окисления белого фосфора, находящегося под водой увеличивается. Кислород воздуха расходуется по схеме:

4Р+5O2→2P2O5; P2O5+3H2O→2H3PO4

И образуется фосфорная кислота. Процесс проводится при обычной температуре.

Б. В описании изобретения SU 2447014 приводится установка для получения кислорода и азота путем разделения составных частей воздуха.

Отличительная особенность предлагаемого способа - поглощение кислорода восстановителем, расположенным под водой в сосуде, находящемся внутри автоклава. Азот остается внутри автоклава над раствором.

В. В описании изобретения US 4698216 приводится способ получения водного раствора фосфорной кислоты контактированием фосфорсодержащего материала кислородсодержащим газом, путем продувания фосфорсодержащего материала воздухом под водой, где продукт взаимодействия фосфора с кислородом улавливается водой. Для этого в аппарате получают водно-фосфорную суспензию с помощью смесителя (Патентная формула, поз. 2), температуру в реакторе поддерживают около 400°С.

Недостатками указанных способов являются сложность используемого оборудования, большие энергозатраты, требуемые для охлаждения воздуха до низких температур, и создание высокого давления.

Предлагаемый способ включает подачу воздуха в автоклав, внутри которого расположена емкость, содержащая белый фосфор, залитый водой при комнатной температуре. При этом кислород абсорбируется и взаимодействует с фосфором, образуя пятиокись фосфора с последующей гидратацией в фосфорную кислоту, а над раствором в автоклаве остается свободный азот.

По поводу отражения сущности заявленного изобретения, хотим немного пояснить ситуацию. На Кизилюртовском заводе фосфорных солей скопилось большое количество отходов химического производства, в том числе белый фосфор, загрязненный шламом, который мог вызвать техногенную катастрофу. Перед нами встала задача утилизации отходов. Таким образом, была разработана технология утилизации, при решении которой были получены ряд интересных результатов, в том числе получен и азот.

Задача заявляемого изобретения - экологическая чистота процесса, простота производства и экономическая выгода за счет уменьшения энергозатрат.

Технический результат - получение азота из воздуха и получение фосфорной кислоты как побочного продукта в одном аппарате.

Процесс осуществляют в автоклаве, внутри которого расположена емкость с водой, где помещается восстановитель, в данном случае белый фосфор.

Согласно представленному описанию изобретения к патенту, для осуществления способа был использован автоклав. Схема автоклава иллюстрирована на рис. 1, где: поз. 1 - корпус, поз. 2 - манометр, поз. 3 - вентиль, поз. 4 - крышка, поз. 5 - емкость, поз. 6 - вода, поз. 7 - фосфор со шламом (рис. 1).

Согласно приведенной на рисунке схеме внутри автоклава (поз. 1) помещается емкость (поз. 5). В емкости располагается образец белого фосфора (поз. 7), который заливается водой (поз. 6). Для осуществления способа в автоклав через вентиль (поз. 3) подается воздух. Под давлением кислород воздуха растворяется в воде и происходит окисление белого фосфора до Р2О5. Полученный оксид фосфора взаимодействует с водой и в результате этой химической реакции получается фосфорная кислота.

Способ осуществляется следующим образом: в автоклав помещается емкость, до определенного уровня заполненная водой, во внутреннюю емкость белый фосфор. При комнатной температуре в автоклав подается воздух под давлением 4 и 6 атм (4⋅0,101325⋅106 Па и 6⋅0,101325⋅106 Па) или 0,4 МПа и 0,6 МПа. Давление воздуха в автоклаве затем поддерживается постоянным путем подкачивания компрессором.

Примеры осуществления способа:

Пример 1. В емкость внутри автоклава помещается белый фосфор в количестве 2,0 г и заливается 200 мл воды. Подается воздух под давлением 0,4 МПа. При окислении белого фосфора водой образуется пятиокись фосфора, который взаимодействует с водой с образованием фосфорной кислоты. Концентрация образующейся фосфорной кислоты 0,35 моль/л. Над раствором остается свободный азот.

Пример 2. Процесс проводится по примеру 1 с тем отличием, что в емкость внутри автоклава помещается 5 г белого фосфора. Подается воздух под давлением 0,6 МПа. Концентрация образующейся фосфорной кислоты 0,6 м/л, давление кислорода 0,6 МПа. Над полученным раствором фосфорной кислоты остается азот.

Таким образом, кинетику химической реакции можно регулировать при помощи изменения давления воздуха и длительности процесса в реакционной системе.

Проведение процесса по предлагаемому способу позволяет получить азот и как побочный продукт - фосфорную кислоту при обычной температуре и давлении 0,4 МПа и 0,6 МПа внутри одного аппарата.

Похожие патенты RU2623398C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ 2015
  • Шапиев Бамматгерей Исламгереевич
  • Алиев Зазав Мустафаевич
  • Гасанова Зульмира Магомедовна
RU2594021C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ 2010
  • Алиев Зазав Мустафаевич
  • Шапиев Бамматгерей Исламгереевич
  • Магомедова Джамиля Шамиловна
  • Томилов Андрей Петрович
  • Чачакова Мадина Крымовна
  • Магомедов Шарапудин Абдурахманович
  • Адиев Магомедхабиб Магомедович
RU2443622C1
Электрохимический способ получения фосфорной кислоты 2015
  • Алиев Зазав Мустафаевич
  • Шапиев Бамматгерей Исламгереевич
  • Бабаева Джамиля Платоновна
RU2625123C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЯТИОКИСИ ФОСФОРА 2013
  • Алиев Зазав Мустафаевич
  • Магомедова Джамиля Шамиловна
  • Шабанов Наби Сайдулахович
  • Рамазанов Мухтар Джамалудинович
RU2539057C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕННОГО БЕЛОГО ФОСФОРА 2016
  • Шапиев Бамматгерей Исламгереевич
  • Абусуев Сагадулла Абдулатипович
  • Алиев Зазав Мустафаевич
  • Атаев Магомед Гаджиевич
RU2625102C1
СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ЗАГРЯЗНЕННОГО ШЛАМОМ БЕЛОГО ФОСФОРА 2016
  • Шапиев Бамматгерей Исламгереевич
  • Алиев Зазав Мустафаевич
RU2616925C1
Способ получения галоидангидридов кислот фосфора 1972
  • Артур Док Фон Той
  • Юджин Генри Юхинг
SU503527A3
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЩАВЕЛЕВОЙ КИСЛОТЫ 1973
  • Иностранцы Еиичи Йонемицу, Томи Иссики, Цуйоси Сузуки Йюкио Ясима Япони
SU361560A1
АБСОРБЦИЯ ФОСФОРА ПУТЕМ ГИДРАТАЦИИ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ФТОРА В ПРОЦЕССЕ ОБЖИГА В ПЕЧИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ 2013
  • Хоу Юнхэ
  • Вэй Шифа
  • Вэй Чендзюан
RU2663032C2
Способ получения фосфорной кислоты 1936
  • Вассерман И.М.
SU48252A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 623 398 C1

Реферат патента 2017 года Способ получения азота из воздуха

Изобретение относится к области технологии неорганических веществ, в частности к способам получения азота. Процесс осуществляют в автоклаве, внутри которого расположена емкость с водой, где помещается белый фосфор. Способ включает подачу воздуха в автоклав под давлением 0,4-0,6 МПа. Кислород абсорбируется и взаимодействует с фосфором, образуя пятиокись фосфора с последующей гидратацией в фосфорную кислоту, а над раствором в автоклаве остается свободный азот. Технический результат: получение азота из воздуха и получение фосфорной кислоты как побочного продукта в одном аппарате. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 623 398 C1

Способ получения азота из воздуха, включающий подачу воздуха в автоклав под давлением 0,4-0,6 МПа, где в емкость помещается белый фосфор, заливается водой, при этом кислород абсорбируется и взаимодействует с фосфором, образуя пятиокись фосфора с последующей гидратацией в фосфорную кислоту, а над раствором в автоклаве остается свободный азот.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2017 года RU2623398C1

УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КИСЛОРОДА И АЗОТА ИЗ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА 2010
  • Болдырев Анатолий Петрович
  • Алексеев Виктор Владимирович
  • Огарков Анатолий Аркадьевич
  • Земсков Василий Николаевич
  • Якимович Андрей Владимирович
  • Вьюнов Сергей Владимирович
RU2447014C1
US 4698216 A, 06.10.1987
Способ получения фосфорной кислоты 1984
  • Дмитриева Спартакиада Ивановна
  • Соколова Галина Михайловна
  • Шипяцкая Рамона Ильинична
  • Таран Алевтина Ивановна
  • Иванов Николай Иосифович
  • Рубченко Станислав Петрович
  • Демидюк Григорий Иванович
  • Фомина Елена Авраамовна
SU1286512A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ 2010
  • Алиев Зазав Мустафаевич
  • Шапиев Бамматгерей Исламгереевич
  • Магомедова Джамиля Шамиловна
  • Томилов Андрей Петрович
  • Чачакова Мадина Крымовна
  • Магомедов Шарапудин Абдурахманович
  • Адиев Магомедхабиб Магомедович
RU2443622C1
АГРЕГАТ ДЛЯ ГИБКИ И ЗАКАЛКИ РЕССОРНЫХ ЛИСТОВ 0
SU303362A1
СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГИДРОДВИГАТЕЛЕЙ 0
SU257827A1

RU 2 623 398 C1

Авторы

Алиев Зазав Мустафаевич

Шапиев Бамматгерей Исламгереевич

Магомедова Джамиля Шамиловна

Даты

2017-06-26Публикация

2015-12-31Подача