СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИТРАТА КАЛИЯ Советский патент 1971 года по МПК C01D9/08 

Изобретение относится к производству нитрата калия.

Известен способ получения нитрата калия взаимодействием хлористого калия с разбавленной азотной кислотой при температуре около 75°С с последующим о.члаждением раствора, отделением кристаллов нитрата калия и возвратом очищенного от соляной кислоты маточного раствора в процесс.

Недостатком известного способа является выделение соляной кислоты путем перегонки, что требует дополнительных затрат энергии. Кроме того, в качестве побочной реакции происходит окисление соляной кислоты азотной кислотой с образованием питрозилхлорида и хлора, что загрязняет соляную кислоту и повышает расход азотной кислоты.

Для упрощения способа предлагается смесь после растворения хлорида калия охлаждать до температуры не ниже 25°С; при этом выделившийся твердый нитрат калия отделяют, маточный раствор, в состав которого наряду с соляной и азотной кислотой входит раствореппый нитрат калия, обрабатывают жидким или газообразным N364 с получением нитрозилхлорида. Образующуюся при этом практически свободную от ионов хлора содержащую

нитрат калия азотную кислоту возвращают в процесс растворения.

Выделившийся твердый нитрат калия отделяют обычными способами, например центрифугированием или фильтрацией. Однако находящаяся над ним в виде раствора смесь, содержащая азотную и соляную кислоты, вызывает коррозию аппаратуры и требует изготовления аппаратов из специального материала,

например титана. Поэтому целесообразно до операции отделения удалять содержащий ионы хлора маточный раствор, например, посредством промывки свободной от ионов хлора азотной кислотой в противотоке. Полученный

в результате такой обработки твердый нитрат калия отделяют па обычных аппаратах из нержавеющей стали.

Для осуществления способа твердый хлорид калия растворяют до насыщения при температуре 35-90°С в азотной кислоте концентрацией не ниже 50%-пой. При этом температура реакции определяется концентрацией азотной кислоты. При применении 50%-ной азотной кислоты температура в процессе раствоNOCl и хлора. При применении 40%-ной азотной кислоты указанный процесс происходит при 70°С, а при применении 30%-ной азотной ислоты - приблизительно при 90°С. Таким образом, температура растворения может быть ем выше, чем меньше концентрация кислоты. Предпочтительно использовать более разбавенную азотную кислоту: примерно 25-35%ную, если она содержит нитрат калия от прежней реакции, или 30-40%-ную, если она вводится вновь и применяется соответственно более высокая температура растворения.

Полученный таким образом теплый раствор хлаждают при температуре не ниже 25°С, чтобы обеспечить получение необходимой конценрации нитрата калия в маточном растворе. После отделения нитрата калия центрифугированием или фильтрацией следует промывка в противотоке свободной от ионов хлора азотной кислотой. Промывку осуществляют, например, в остроконечном резервуаре, чтобы предотвратить потери твердого нитрата калия.

: Содержащий ионы хлора маточный раствор вместе с растворами противоточной промывки для устранения содержания ионов хлора замещается N264 в жидком или газообразном состоянии. Выбор того или иного из этих двух состояний зависит от желаемой температуры реакции. При применении жидкого N204 испарение его в реакционном сосуде вызывает поижение температуры. Образовавшийся нитрозилхлорид в газообразном состоянии улетучивается. Поскольку реакционная смесь задеривает определенное количество нитрозилхлорида, то для очистки азотной кислоты от ионов хлора остаточный нитрозилхлорид выдувают потоком инертного газа. В качестве такого инертного газа можно использовать азот; наиболее целесообразно применять кислород, ак как нитрозилхлорид сразу окисляется и, кроме того, он должен смешиваться с кислородом.

Пример 1. Технический хлорид калия с содержанием калий-ионов 49,2% и хлор-ионов 45,6% при температуре 75°С растворяют в поступающей из предыдущего обмена содержащей нитрат калия азотной кислоте, состоящей из 28,9% ПЫОз; 0,1% НС1; 5,4% К+ (соответственно содержанию 14,1% KNOs и 56,9% П2О). В 1 час расходуется 260 кг хлорида калия и 1000 кг содержащей нитрат калия азотной кислоты.

Чистый раствор из сосуда для растворения поступает в кристаллизатор и охлаждается до 25°С. Образующую при этом смесь подают в остроконечный отстойник и осажденный на дне кристаллизат выводят восходящим шнеком. После двух третей длины шнека в качестве промывочного раствора загружают 500 кг/час находящейся при температуре 25°С практически свободной от ионов хлора азотной кислоты того же состава, что и состав применяемой для растворения азотной кислоты. На верхнем конце щиека отбирают 428,6 кг/час

практически свободного от ионов хлора материала, представляющего собой совокупность кристаллов и маточного раствора и состоящего из 79,8% нитрата калия (загрязненного неактивными веществами); 0,1% ПС1; 7,05% HNOs и 13,09% П20. Из этой смеси в центрифуге получают 350 кг/час сырого нитрата калия, который содержит 94,5% нитрата калия и наряду с этим 0,01% КС1; 1,4% nNO,,; 2,5% П2О и 1,5% неактивных веществ.

Содержащий ионы хлора маточный раствор вместе с промывочным раствором щнека и стоком центрифуги дает 1406 кг содержащей ионы хлора и нитрат калия азотной кислоты, которая в колонне с перфорированным дном при температуре 30°С замещается 312 кг/час азотноватого ангидрида. В процессе реакции сквозь колонну продувают поток кислорода 34 нл/час,

который полностью удаляет образовавщийся нитрозилхлорид из реакционной смеси. При этом в нижней части колонны получают 1490 кг/час практически свободной от ионов хлора азотной кислоты, содержащей 29,1%

HNOs; 56,6% ПдО; 5,48% К+ (соответственно содержанию 14,2% KNOs и 0,1% Cl). Указанную кислоту снова используют для растворения свежего хлорида калия. Количество, теряемое вследствие того, что в продукте центрифугирования удерживается еще известное количество жидкости, восполняется за счет добавки 35%-ной азотной кислоты.

Образующийся сверху в колонне в смеси с

кислородом нитрозилхлорид путем окисления превращают в хлор и двуокись азота, а смесь посредством перегонки разделяют, и образующийся при этом азотноватый ангидрид возвращают в колонну для обмена.

При м ер 2. Технический хлорид калия с содержанием ионов К 49,2% и ионов хлора 45,6% при температуре 70°С растворяют в содержащей нитрат калия азотной кислоте из предыдущего обмена следующего состава:

32,8% HNOs; 6,68% К (соответственно 17,3% KNOs); 0,1% НС1 и 49,8% Н2О, причем в час расходуют 261 кг КС1 и 1213 кг кислоты. Полученный раствор поступает в кристаллизатор и охлаждается до 25°С. Образующуюся при

этом смесь кристаллов и маточного раствора отводят в остроконечный отстойник. Из конической части отстойника 702 кг промытой и практически свободной от ионов хлора суспензии ежечасно выводят по горизонтально расположенному шнеку и подают в центрифугу. После центрифугирования получают 347 кг/час сырого нитрата калия, содержащего 94,5% нитрата калия; 0,01% КС1; 1,4% HNOj; 2,6% Н2О и 1,5% неактивных веществ. Перелив из

остроконечного отстойника и спуск центрифуги совместно поступают в колонну, где они замещаются 315 кг/час превратившегося в пар азотноватого ангидрида при 60°С. В процессе обмена подают кислород 34 нл/час. Таким об1750 кг/час содержащей нитрат калия азотной кислоты, следующего состава: 32,8% HNOs; 49,7% НгО; 17,4% KNOs и 0,1% НС1, которую носле восполнения потерь за счет влажности нитрата калия свежей 40%-ной HNOa снова возвращают в процесс растворения нитрата калия. Отводимую в головке колонны смесь кислорода и китрозилхлорида снова иодают для окисления к хлору и двуокиси азота. Полученный иосле дистилляционного разделения азотноватый ангидрид используется для замещения содержащего ионы хлора маточного раствора.

Предмет изобретения

Способ получения нитрата калия взаимодействием хлорида калия с разбавленной азотной кислотой при повышенной температуре с последующим охлаждением раствора, отделением твердого нитрата калия и циркуляцией маточного раствора после удаления образовавшейся соляной кислоты, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа, охлаждение раствора осуществляют до температуры не ниже 25°С и соляную кислоту удаляют из маточного раствора взаимодействием с н.идкой или газообразной четырехокисью азота.