Способ выделения сульфата аммония из водных растворов Советский патент 1980 года по МПК C01C1/24 

(54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ СУЛЬФАТА АММОНИЯ ИЗ ВОДНЫХ

РАСТВОРОВ

1

Изобретение относится к способам вьщеления сульфата аммония из его водных растворов, загрязненных органическими примесями и солями тяжелых металлов, образующихся, например в 5 процессах получения акрилонитрила, эфиров акриловой и метакриловой кислот и других производных акриловой и метакриловой кислот.

Известен способ выделения сульфата аммония из его водных растворов, загрязненных органическими примесями, образующихся в процессах производства акрилонитрила и мётакрилонитрила пу- 5 тем упаривания их в присутствии азотной кислоты с предварительной нейтрализацией кислых растворов аммиаком до рН 5-6 1 .

Однако при использовании зтого 20 способа нельзя очистить раствор от ионов тяжелых металлов, содержание органических примесей в исходном растворе не должно превышать 0,6-1,0%, а при упаривании растворов в присут- 25 ствии азотной кислоты, особенно с большим содержанием органических примесей, а также при уничтожении отработанного маточника, происходит разложение азотной кислоты и загрязнение30

атмосферы, кроме сернистого газа

.окислами азота.

Наиболее близким к изобретению по техническому решению и достигаемому результату является способ вьщеления сульфата аммония из кислых отходов акрилатных производств путем упаривания их при 110-115с до содержания влаги 3% и обработки получающейся кристаллической массы органическими растворителями, смешивающилшся с водой, взятыми в количестве 0,17-0,34 к объему исходного раствора, например уксусной кислотой 2.

Недостатками этого способа являются ограниченность исходных раство.ров по содержанию органических примесей (); большой расход растворителей; низкий выход продукта (93%), а следовательно, большие потери сульфата аммония с отходами, при сжигании которых образуются вредные выбросы сернистого газа в атмосферу; высокая температура при упаривании (110-115 С) и слишком глубокое упаривание (до 3% влаги), что делает метод неприменимым к растворам с более значитеЛьнь загрязнением органическими примесями, например/ образующимися в процессе произведетва акрилонитрила, в которых содержание сульфата аммония составляет 1-10% а органических примесей от 20 до 400% относительно количества сульфата аммония, так как при выпаривании таких растворов по известному способу образуется липкая смолоподобная трудно перемешивающаяся с растворителями масса, что чрезвычайно затрудняет осуществление процесса в непрерывном варианте. Кроме того, при упаривании по этому способу в случае высокой концентрации органических примесей последние могут частично переходить в нерастворимое состояние и загрязнять кристаллы сульфата аммония.

Цель изобретения - повышение чистоты и выхода продукции.

Поставленная цель достигается тем что в способе выделения сульфата аммония из водных растворов, загрязненных органическими примесями, пу|Тем их упаривания и последующей об- . работки водорастворимыми органическими реагентами, упаривание ведут до содержания сульфата аммония в суспензии 30-80 вес.%, а органический реагент применяют в количестве 0,0080,15 вес.% к исходному раствору.

В качестве органического реагента применяют ацетонитрил или уксусную кислоту, а упаривание ведут при 40100 С и остаточном давлении 0,080,5 ати.

При меньшем количестве растворителя чем 0,008 вес.% к исходному раствору его недостаточно для растворения смол, при большем объеме растворителя чем 0,15 вес.% слишком велик расход растворителя, что удорожает стоимость процесса переработки загрязненных растворов, на качество же выделенного сульфата аммония увеличение количества растворителя более вес.% не влияет.

При содержании сульфата аммония в упаренном растворе менее 30 вес.% выход его ниже за счет того, что при добавлении уксусной кислоты он не полностью оса5кдается, а большая част остается в растворе, а при степени упаривания до содержания сульфата аммония более 80 вес.% не полностью экстрагируются смолы, так как значительная часть их вместе с маточным раствором захватывается внутрь выпадающими при упаривании кристаллами и не отмываются растворителем, в результате сульфат аммония содержит как смолы, так и соли металлов (цвет грязно-серы{5 или грязно-коричневый) . Кроме того, при степени упаривания более 80 вес.% получается густая масса, содержащая кристаллический сульфат аммония и вязкие полимеры, которая трудно технологически перерабатывается (перемешивается, транспортируется и т.п.), что в производстве вызывает забивки трубопроводов, аппаратов, а следовательно, простой и снижение мощности.

Технология способа состоит в следующем .

Растворы, содержащие сульфат аммония и загрязненные органическими примесями и солями тяжелых металлов, подают на отгонку с водяным паром легких органических примесей, которые отделяют от воды и возвращают в процесс. Далее раствор подают на упаривание. Образующуюся суспензию смешивают с органическим растворителем и подают на фильтр или центрифугу. Кристаллический сульфат аммония.промывают в случае необходимости на фильтре органическим растворителем. Маточный раствор подвергают регенерации, причем отгоняемую воду смешивают с конденсатом ( и направляют на доочистку, органический растворитель на рециркуляцию, кубовый остаток, представляющий, собой органические примеси с частью растворителя и содержащимися солями тяжелых металлов, уничтожают путем сжигания.

Пример 1. 40 кг сточной воды, полученной при производстве акрилонитрила и содержащей ионы тяжелых металлов, % висмут 0,0002, молибден 0,0004, сульфат аммония 1, органические примеси 4, в том числе акрилонитрил 0,95, синильная кислота О.,б, ацетонитрил 1,24, ацетальдегид 0,2 направляют в отпарную.колонну. С верха колонны отбирают, кг: акрилонитрил 0,36, синильная кислота 0,2 ацетонитрил 48, ацетальдегид 0,076, вода 0,044 и возвращают в процесс получения акрилонитоила на стадию выделения продуктов. Из кубовой жидкости отпарной колонны в количестве 33,854 кг в выпарном аппарате в вакууме при 40-80°С выпаривают 37,756 кг воды и 0,054 кг растворенных в ней органических примесей, которые не были выделены в отпарной колонне.

В полученную суспензию, содержащую, %: сульфат аммония 40, водорастворимые смолы 40, висмут 0,007, молибден 0,0154 вводят 0,32 кг уксусной кислоты (0,008 вес.% исходного раствора) . После перемешивания сульфат аммония выделяют центрифугированием и сушат воздухом. После сушки получают 0,388 кг сульфата аммония белого цвета с содержанием сульфата аммония 20,8%, металлы отсутствуют, выход 97%

Уксусную кислоту регенерируют и возвращают в процесс вьщеления сульфата аммония.

Пример 2. 10 кг сточной воды, содержащей 6% сульфата аммония, 3,1% органических примесей и ионы тяжелых металлов, в том числе 0,0002% висмута и 0,0007% молибдена, направляют в отпарную колонну, где с верха колонны отгоняют легколетучие органические примеси в количестве 0,160 кг и 0,030 кг воды и возвращают в процесс получения акрилонитрила. Кубов жидкость в количестве 9,80 кг напра ляют в выпарноп аппарат, где в ваку уме при бО-вО С испаряют 8,80 кг во .ды и 0,01 кг органических примесей. В полученную суспензию, содержащую, %; сульфат a лмoния 60, водораствори мые смолы 14, висмут 0,002 и молибде 0,0057, вводят 0,5 кг ацетонитрила (0,052 вес.% исходного раствора). Сульфат аммония выделяют центрифугированием и сушат воздухом. После сушки получают 0,594 кг сульфата аммония белого цвета с содержанием азо та 20,8%, металлы отсутствуют, выход 99%. Пример 3. Из 3 кг сточной воды, содержащей 20% сульфата аммония и 0,5% водорастворимых смол, на отпарной колонне отгоняют присутствующий в ней акрилонитрил, ацетонитрил,. ацетальдегид и синильную кислоту в количестве 0,1 кг и возвращают в процесс, а кубовую жидкость отпарной колонны д количестве 2,9 кг упаривают в вакууме при 60-80°С, при этом отгоняют 2,175 кг воды. Получен ную суспензию смешивают с 0,2175 кг ацетонитрила (0,103 вес.% исходного раствора). Кристаллы сульфата аммония вьщеляют фильтрованием в вакууме (300-400 мм рт.ст.). Маточный раствор отправляют на регенерацию ацетонитрила, а кристаллы сушат и получают 0,590 кг сульфата аммония белого цвета с содержанием азота 20,8-21%, выход 98,3%. П р иМ е р 4. 10 кг сточной воды производства акрилатов, содержащей 20% сульфата аммония и 1% водорастворимых смол, упаривают в выпарном аппарате в вакууме при 60-100°С. При упаривании удаляют 7,5 кг воды, а в полученную суспензию, содержащую 80,0% сульфата аммония и 4% водораст воримых смол, вводят 1,41 кг уксусной кислоты (0,15 вес.% исходного раствора). Кристаллы сульфата аммония выделяют центрифугированием и сушат на воздухе. После сушки получают 1,94 кг сульфата аммония с содержанием азота 20,8-21%, выход 97%. . Уксусную кислоту регенерируют и воЗвращают для выделения сульфата аммония. Таким образом, предлагаемый способ выделения сульфата аммония позволяет получить свободный от органических примесей и солей тяжелых метгшлов продукт, который может использоваться в качестве удобрения из растворов, образующихся в производствах акрилонитрила и эфиров акриловой и метакриловой кислот с практически любой концентрацией сульфата аммония и органических примесей. Выход сульфата аммония составляет 97,0-99,0%. Формула изобретения 1.Способ выделения сульфата аммония из водных растворов, загрязненных органическими примесями, путем их упаривания и последующей обработки водорастворимыми органическими реагентами, отличающийся тем, что с целью повышения чистоты и выхода конечного продукта, упаривание ведут до содержания сульфата аммония в суспензии 30-80 вес.%, а органический реагент применяют в количестве 0,008-0,15 вес.% к исходному раствору. 2.Способ по п. 1, отлича ющ и и с я тем, что в качестве органического реагента применяют ацетонитрил иЛи уксусную кислоту. 3.Способ по пп. 1 и 2, о т л ичающийся тем, что упаривание ведут при 40-100с и остаточном давлении 0,08-0,5 ати. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 400074, кл. С 01 С 1/24, опублик. 03.10.73. 2.Авторское свидетельство СССР № 255217, кл. С 01 С 1/24, опублик. 28.10.69 (прототип).