Способ регенерации отработанной 20-50%-ной азотной кислоты Советский патент 1990 года по МПК C01B21/46 

Изобретение относится к химической технологии, в частности к способам регенерации отработанной азотной кислоты (20-50%), получаемой в производстве пара-нитробензойной кислоты (п-НБК), которая является полупродуктом для синтеза лекарственных препаратов - новокаина и анестезина, используется в качестве ингибитора коррозии в тормозной жидкости.

Цель изобретения - повышение степени регенерации.

Пример 1. Способ регенерации отработанной .азотной кислоты при ис- х.одной концентрации с 20% и С 0,78 г/л.

Через колонку, заполненную актив-v ным углем (АУ) типа СКТ-ба с гранулометрическим составом 0,25 - 0,5 мм при заг-рузке слоя Сду 0,025 кг и сечении слоя ,65 см, пропускают со скоростью ,6 мг/мин количество отработанной кислоты, рассчитанное по форм1,.ле

,. -0,43

V G

АЧ

1681 е

сл

GO

СО CD

где V - объем регенерируемой кислоты,л; .Оду - загрузка слоя АУ, кг; с - концентрация отработанной

HNO J, мае .дели; С - концентрация п-НБК, г/л. ,025-1681.e- - ° -0,78-° ; V

7,192 л.

Следовательно, на стадии адсорбции отрегенерировали 7,192 л HNOj..CopTношение между объемами слоя АУ и очи щенной кислоты 1:110, Затем из слоя ЛУ десорбируют п-НБК 0,5%-ньгм водным раствором аммиака при 90-95°С и скорости подачи десорбирующего агента 0,5-0,6 мл/мин. Для полной десорбщто п-НБК необходимо 280 мл водного амз-Ш ака, при этом концентрация элюента по п-НБК 21-23 г/л. Для вьделения п-НБК из элюента его подкисляют концентрированной H2,S04 до рН 0,5-1,0, : Для регенерации слоя АУ от приме- ;сей используют ацетон при t в количестве 35 мл. Затем слой ; продувают водяным паром в течение :30 МИН при Рк,,5 кг/см.

Результаты остальных экспериментов, проведенных в аналогичных условиях, сведены в таблицу, Осуществление процесса регенера- ;Ции отработанной HNOg, получаемой в ;1фоизводстве п-НБК на пилотной уста- :новке с загрузкой адсорбента 6 кг, ;подтверждает его высокую эффективность.

Предлагаемый способ прост в технологическом оформлении и экономичен, так как использует стандартное оборудование: насадочные колонны, емкости и насосы, осуществление процесса регенерации HNOg потребует минимального количества обслуживающего персонала. Процесс легко автоматизируется.

Изобретение позволит- сократить расход HNOg в 2-2,5 раза, сократить расход №Ц, используемого для нейтрализации отработанной кислоты, и вьще- лить приблизительно 20 кг п-НБК на каяадую 1 т готовой продуки 1и, существенно увеличивается чистота конечного продукта (количество динитропро- изводных уменьшается с 0,25 до 0,05% в целевом продукте),

За счет практически полного сокращения стоков и сброса их на биоочистные сооружения значительно повьпиается экологичность процесса.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что раствор отработанной азотной кислоты 20-50%-ной концентрации пропускают через слой АУ при соотношении объемов угля к раствору, равном 1:10-110, после чего п-нитробензойную кислоту извлекают из слоя путем пропускания через него 0,5-2%-ного водного раствора NH.J , Na,,CO.,, NaOH яли КОН, а оставшиеся

в слое нитропродукты извлекают из слоя с помощью ацетона при 30-50°С.

При разбавлении ОК ниже 20% умень- J шается эффективность рецикла - необходима более концентрированная свежая азотная кислота, что неэкономично, а более 50%-ной азотной кислоты со стадии окисления п-нитротолуола не . 10 выходит, кроме того, при более высоких концентрациях азотной кислоты резко падает эффективность ее очистки на углях.

Процесс адсорбции. п-НБК лимитиру- J5 ется взаимным влиянием органической и минеральной кислот, т.е. энергией, и характером гидратации - сольватации п-НБК и конкурирующей способностью азотной кислоты. По мере роста кон- 20 Центрации азотной кислоты с 20 до 50% происходит постепенное сокращение адсорбируёмости п- НБК, что связано с увеличением гидратации - сольвата - ции этого соединения, а также увели- 25 чением влияния самой азотной кислоты. Для удобства использования предлагаемого технического решения в технологической практике, находят эмпирическую зависимость объема регенери- 3Q руемой азотной кислоты за один цикл . адсорбция - десорбция от Kot-тозиции ОК и загрузки угольной шихты:

,y..1681. ,. где V - объем регенерируемой ОК, л; 35 G,j - количество АУ в шихте, кг;

е - основание натурального логарифма;

с - концентрация азотной кислоты, .мае.доли;

С - концентрация; п-НБК в ОК,г/л.

Из этой зависимости следует, что. в зависимости от концентрации азотной кислоты соотношение угля и отре- генерируемой кислоты составляет 1: :10-110. Для отработанной азотной кислоты 20%-ной концентрации это соотношение равно 1:110, а Для азотной кислоты 50%-ной концентрации оно равно 1:10, 50

10

15

Фильтрат, полученный на стадии адсорбции, представляет собой полностью очищенную азотную кислоту, готовую к повторному использованию на стадии окисления нитротолуола.

На стадии десорбции веществ из слоя АУ осуществляется селективное разделение п-НБК и сопутствующих примесей. Это достигается за счет переИз этой зависимости следует, что. в зависимости от концентрации азотной кислоты соотношение угля и отре- генерируемой кислоты составляет 1: :10-110. Для отработанной азотной кислоты 20%-ной концентрации это соотношение равно 1:110, а Для азотной кислоты 50%-ной концентрации оно равно 1:10, 0

Фильтрат, полученный на стадии адсорбции, представляет собой полностью очищенную азотную кислоту, готовую к повторному использованию на стадии окисления нитротолуола.

На стадии десорбции веществ из слоя АУ осуществляется селективное разделение п-НБК и сопутствующих примесей. Это достигается за счет пере

вода п-НБК в солевую форму, используя для этого в качестве десорбирую-: -щего агента 0,5-2,0%-ный водный раствор щелочи (NH40H, NaOH, или КОН). Концентрация щелочного десорби- рующего агента определяется следующими причинами. При концентрации щелочи менее 0,5% концентрация десорбируемой соли п-НБК (а затем и самой п-НБК, получаемой при подкислении элюента-) слищком мала для достаточно полного вьиеления целевого продукта, а при концентрации щелочи 2,0% в процессе десорбции начинают элюироваться и примеси других нитропродуктов (в основном динитропроизводные).

Уже при рН 7-8 п-НБК полностью переходит в соль. Благодаря сильной гидратируемости неорганических солей п-НБК растворимость аммониевой, натриевой и калиевой солей почти в 100 раз больше, чем кислоты. Вследствие этого адсор бируемость солей п-НБК

значительно меньше, чем самой п-НБК и соответственно этому при десорбции щелочными растворами получаются элю- енты с концентрацией, в 20-70 раз превышающей концентрацию исходных растворов.

Для осуществления многократности адсорбционного цикла .необходима .возможно полная регенерация слоя АУ перед стадией адсорбции. В условиях десорбции п-НБК низкоконцентрированными водными растворами щелочей сопутствующие целевому компоненту нит- ропримеси остаются в слое АУ. Для «десорбции примесей необходимо использование органических растворителей-,- в которых растворимость этих соедине НИИ резко возрастает по сравнению с растворимостью в воде.,Наиболее эффективным десорбирующим агентом примесей п-НБК является ацетон. В случае использования ацетона адсорбционная активность слоя восстанавливается на 98-99%.

При десорбции -остаточных примесей ацетоном при температуре ниже 30°С эффективность процесса низка - необходимо повышенное его количество для полной десорбции примесей, при темпе1586997

0

5

0

5

0

5

0

5

0

ратуре выше эО С возможно вскипание ацетона, приводящее к нарушению гидродинамики процесса и осм.олению угля.

Для удаления ацетона из слоя АУ достаточно слой продуть воздухом в течение 15-20 мин, а затем промыть слой небольшим количеством воды иль пара при 92-94 С. После этого адсорбент готов к повторению цикла гщсорб- ция - десорбция - дегенерация.

Практика использования адсорбционных процессов показывает, что в столь мягких условиях десорбции и регенера- ции слой АУ может работать в сотняХ циклов без заметной потери адсорбционной емкости.

Установлено, что активность АУ по п-НБК, а именно этот процесс опреде- ляет эффективность регенерации отработанной азотной кислоты, симбатно возрастает по мере увеличения микропористости адсорбента, вследствие чего 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-НБК в соответствии с уменьшением объема микро- и мелких переходных пор адсорбента.

Использоваште предлагаемого способа позволяет снизить расход азотной кислоты за счет повышения кoэффиц ieн- та рециркуляции, увеличить выход товарной п-НБК за счет ее повьшенного извлечения.

Формула изобретения

Способ регенерации отработанной 20-50%-ной азотной кислоты в производстве паранитробензойной кислоты,, включающий охлаждение кислоты и очистку от органических примесей, отличающийся 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:(10- 110) .

Изобретение относится к химической технологии, в частности к способам регенерации отработанной 20-50%-ной азотной кислоты, получаемой в производстве пара-нитробензойной кислоты (п-НБК). Цель изобретения - увеличение степени регенерации. Способ регенерации отработанной 20-50%-ной азотной кислоты в производстве пара-нитробензойной кислоты включающий охлаждение и пропускание отработанной кислоты через слой активированного угля типа СКТ при соотношении объемов угля к раствору равном 1:(10÷110). 1 табл.