Способ получения нитрата натрия

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1212948 »4 C»»/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ и4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (2i) 3708659/23-26 (22) 11.03.84 (46) 23.02.86. Бюл. N - 7 (71) Рубежанский филиал Ворошиловградского машиностроительного института (72) С.Л. Гобов, В.N. Абражаев, B.È. Атрощенко, В.М. Каут и Н.И. Смалий (53) 661.833.43(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 302313, кл. С 01 В 21/20, 1971.

Патент СЛА 9 2535990, кл. 23-102, опублик. 1950, (54) (57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИТРАТА . НАТРИЯ путем взаимодействия гидрокарбоната натрия с нитрующим агентом, отличающийся тем, что, с целью повышения степени переработки исходного сырья и снижения коррозии технологического оборудования, в качестве нитрующего агента применяют

1 нитрозные газы, а взаимодействие осуществляют вначале с нитрозным газом, содержащим 0,01-0,5 об.X оксидов азота, а затем с нитрозным газом, содержащим 2-30Х оксидов азота.

2. Способ по и. 1, о т л и ч аю m, и и с я тем, что взаимодействие вначале ведут до суммарного образования 10- 127 нитрата и нитрита натрия.

1 2129 8

Изобретение относится к технологии неорганических веществ., в частности к получению нитрата натрия, и может быть использовано в химической промьпцленности и в производстве минеральных удобрений.

Цель изобретения — повьппение степени переработки исходного сырья и снижение коррозии технологического оборудования.

Пример 1, В колонку на ситчатую тарелку загружают 25 ч гвердого гидрокарбоната натрия. Вначале гидрокарбонат обрабатывают при 25 С малоконцентриронанным нитрозным га-зом, содержащим 0,,113 oб.% оксидов азота при степени окисленности 67,.57, Поддерживают скорость подачи газа

7,А л/мин. Процесс ведут до проскока нитрозных газов, с содержанием оксидов азота 0,005 об., что определяют газовым анализом. Изменение состава твердых продуктов, читрозных газон после колонки и "тепени улавливания оксидов азота " течением времени представлены в табл. 1.

Полученный твердый Оста"..ок при

25 С контактирует н -олонк" с высокОЕОнцеHTpHDQBaliHüÁiè нитрОзными га зами, содержащими 30, 0 об. оксиj1oB азота со стег.:енью Окисленности

93 р 7, Czopocтъ пОдачи rasa ПОддер-живают — àâí.î:é -"0,36 л/мин. Процес ведут до полного превращения гидрокарбоната натрия н нитрат натрия, что определяют аналитически по составу продукта.

В табл. 2 показано изменение «Остава твердых продуктов во времени. г

Из расчетов материального бала †;са при указанной последовательности нзаимодейс .. ния гидрокарбоната ilarpl il и нитрозных -азо —с:ледует,,что общая степень использования оксидон азота на двух ступенях составляет

98,1Х. Из данных табл, 1 видно. что содержание оксидов при контакте с малоконцентрированными нитрозными газами не превьгнает санитарных норм (0,005 об.%) при превращении гидрокарбоната натрия на 12.,57„

Пример 2. В колонк z загружа.ют 25 г кристаллического гидрокарбоната натрия. Первоначально гидрокаро бонат контактирует при 30 С с нитрозными газами, содержащими 0,5 об.% оксидон азота при с-råïåèè окисленно=сти 587, Поддерживают скорость подачи газа б л/мин. Процесс ведут до содержания Оксидон азота на выхлопе несколько ныш"= 0,005 Об.7.. .Данные по ходу процесса представлены в табл.3.

5 Полученный твердый остаток при

О .50 С ко: тактирует в колонке с нысококонцентрированными нитрозными газами, содержащими 7 об.7. оксидов азота со степенью окисленности 937., Скорость подачи газа в колонку поддерживают равной 0,6 л/мин. Контактирование нитрозных газон с гидрокар бонатом натрия продолжают до тех

"cp, пок- гидрокарбонат натрия пол:5 Hocтью превратится в нитрат натрия. В табл.4 показано изменение состава твер. дых продуктон но времени. Из расчетов материально:.О баланса следует, что общая cTQIipHE использования оксидов азота на двух ступенях взаимодействия составляет 98,67.

Из данных табл. 3 видно, что содержание оксидсн азота после колонки г:оддержинается в пределах санитар25 нь.х норм при превращении гидрокарбоната натрия на 11,18%.

П р и и е р 3. В колонку загружа,ют з г твердого гидрокарбоната нат7 рия. Вначале его обрабатывают при ,. 0

l 5 С малоконцентриронанным нитрозньп газом, содержащим 0,01 о6,7 оксидон азата при степени окисленности 72%. Скорость подачи газа поддерживают равной 5.,6 л/мин. Процесс ведут до проскока оксидон азота не.Э .4 иного выще санитарных норм. Изменение состава твердых продуктов, нитрозных газов после колонки и степени улавливания оксидов азота с течением времени представлено в табл. 5.

Полученный твердый остаток при гР °

1О С контактирует н колонке с высококонцентрированными газами, содер45 жащими 2 o6./ оксидов азота со степенью окисленности 687.

Скорость подачи газа поддерживаот равной,35 л/мин. Процесс ведут до полного превращения гидрокарбоната натрия в нитрат натрия, 50

В таол. н ilоказано изменение состана твердых продукз он но времени.

«ls pai.четон материального баланса при указанном взаимодействии гидрокарбоната натрия и нитрозных газов следует, что общая степень использования оксидов азота на двух ступенях превращения составляет 95,6%.

1212948

5 !

О !

20

Из данных табл. 5 следует, что содержание оксидов азота достигает после колонки санитарных норм при превращении гидрокарбоната натрия на 10,72Х.

Из приведенных примеров (табл.

1,3 и 5) видно, что при контактировании со свежим гидрокарбонатом натрия из малоконцентрированных нитрозных газов с содержанием оксидов 0,01-0,5 об.7 оксиды азота из газа извлекают с высокой степенью полноты. Их концентрация на выходе из колонки не превышает санитарных норм (0,005 об.7), если степень превращения гидрокарбоната в нитрит и нитрат натрия не превышает соответственно 10,0 и 12,07. Из этих данных следует, что практически с гидрокарбонатом реагируют нитрозные газы и с более низким содержанием оксидов азота, чем 0,01 об,7. Однако использовать такие газы для полу— чения нитрата натрия нецелесообразно, так как значительно падает скорость реакции,в процессе используется малое количество оксидов азота, а длительность процесса сильно возрастает, до 40 ч (табл. 5).

Более высокие концентрации оксидон азота, чем 0 5 об.7. при реагировании свежего гидрокарбоната натрия с малоконцентрированными нитроэ. ными газами приводят к быстрому про— скоку оксидов азота выше санитарных норм (табл. 1 и 3), что приводит к понижению степени использования оксидов азота и происходит загрязнение ими атмосферного воздуха.

Из табл. 2, 4 и 6 видно, что при использовании высококонце нтрирован— ных нитрозных газов с содержанием оксидов 2-30 об ° 7 для полного превращения остаточного гидрокарбоната натрия в нитрат натрия продолжительность процесса лежит в пределах 1-4 ч. При применении нитроэных газов с концентрацией оксидов менее 27 процесс пренращения остаточного гидрокарбоната становится длительным, более 4 ч, Использование более концентрированных нитроэных газов, содержащих оксидов азота больше, чем 30 об. .,òåõíoëoгически нецелесообразно, так как даже при их получении из жидкой двуокиси необходимо разбавление газон избыточным воздухом с целью введения кислорода для доокисления оксидов

55 азота и получения нитратов. При указанной концентрации оксидов создается оптимальный 907.-ный избыток кислорода в нитрующей газовой смеси.

Температурный интервал 15-30 С выбран с целью упрощения технологического процесса и уменьшением коррозии н той газовой среде, которая получается при новом нитрующем агенте (оксиды азота) (табл. 7), В указанном интервале температур при осуществлении процесса нет необходимости ни охлаждать, ни нагревать как реагирующие компоненты, так и образуюшиеся продукты реакции, Это упрощает процесс. С точки зрения коррозионных процессов при Гоо лее низких температурах, чем 15 С, н данной среде произошло бы их замедление. Однако это привело бы к необходимости принудительного охлаждения оборудования, а следовательно, к усложнению технологического процесса.

Данные, характеризующие коррозионную стойкость металлов и сплавов, приведены в табл. 7.

Из данных табл. 7 видно, что IIpo ведение процесса нитронания оксидами азота при 15-30 С вместо паров 50-65Х азотной кислоты существенно снижают коррозию аппаратуры.

Преимущества использования предлагаемого способа по сравнению с известным заключается в том, что при использовании в качестве нитрующего агента оксидов азота и проведения процесса контактирования гидрокарбоната сначала с малоконцентрированными, а затем с высококонцентриронанными нитрозными газами степень использования нитрующего агента повышается с 91,47 до 95,6-98,6Х. Кроме того, проведение процесса с кристаллическим твердым гидрокарбонатом и газообразными оксидами азота, получение нитрата натрия также н виде твердого кристаллического продукта, пониже— о ние температуры до 15-30 С существенно упрощает процесс по сравнению с применением нитрующего агента в виде паров азотной кислоты и получением продукта в расплаве, когда необходимо поддерживать 305-350 С. Одо нако замена нитрующего агента на оксиды азота снижает агрессивность среды и в совокупности с понижением температуры ведет к уменьшению ско1212948 ных производств, утилизировать иэ них оксиды азота и одновременно производить их санитарную очистку. Уменьшение температуры проведения процесса приводит к значительному снижению энергозатрат.

Та блица 1

Степень поглощеСодержание оксидов азота

Время, мин ния оксидов азо та, % после колонки, Об.%

O,О

О,О

100

2,55

Следы

0,001

0 005

99,8

3,35

5,60

98,8

Таблица 2

Время, мин

Состав твердой фазы, мас.%

NaHCA

87,30

61,15

5,60

7,00

18,2

24, 13

1,32

0,22

99 92

О 919

Таблица 3

Содержание окси-! . дов азота после

1 колонки, об.%

Время, мин

Степень по1 I глощения оксидов азота,%

NaHCG>

NaNO

0,0

NaN0

О,О

О,О

2,28

2,34

100

5,37

99,85

99„16

5,76

5,42

5,92

10,06

0,0057

98„87 рости коррозии оборудования. Причем применение малоконцентрированных нитрозных газов при контактировании со свежим гидрокарбонатом натрия позволяет использовать на этой стадии хвостовые нитрозные газы раэличСостав твердой Ааэы, мас.%

NaHC0> МаИО NANO>

99,9 0,00

94,2 3,12

89,48 6,95

87,30 .7,00

Состав твердой фазы, мас.%

95 03

90,05

88,38

83,82

Следы

0,0009

0,0042

20, 58

59, 15

90,29

96,57

l2l2948

Таблица4

Состав твердой фазы, мас.7.

Время, мин

NaNO

NANO

NaHCO

5,92

8,62

18,45

11, 76

70

6,34

2,23

i10

2,24

0,31

0,008

150

Та блица 5

Время, ч

Содержание оксидов азота после колонки, об.7

NaHCO

99,9

0,0

0,0

0,0

0,46

0,37

100

1,45

0,52

100

3,43

0,55

100

0,68

4,35

100

80,0

0,81

7,31

74,0

0,89

8,9

54,0

0,98

9,74

1,14

48,0

10,4

Время, ч

NaHCO>

88,36

55,12

1, l4

10 4

f8,42

26, 32

99,06

97,93

95,91

93,85

91, 77

90, 12

89,18

88,36

83,82

76, 11

55,24

40,86

32, 12

14,58

Состав твердой фазы, мас.7

Следы

0,002

0,0026

0,0046

0,0052

f0 06

15, 18

25,92

47,11

61, 38

82,8П

97,24

99,66

Степень поглощения оксидов азота, Таблица 6!

2!2948!

Продолжение табл,6

Время, ч

Т T

МаНО

NaHCO>

NaNOз

1,5

42,17

20,18

10,48

30,76

2,0

2,5

6 52

18,91

3,0

8,3

1,68

1,14

3,5

1,8

4,0

0,012

Та блица 7 а концентра

Скорость кор розни, мм/r розин, мм/г.

Стали углеродистые

20-кипения

20- I 00

0,1-0,73

>10

Стали легированные типа

20-100

0,1-0,0025

0,007-0,002

Кипения

80-кипения

3-10

100

X-17

Х18Н10Т Кипения

ОХ23Н28МЗДЗТ

О, 16-0, 9

20-100

1,0-3,0

>10

350-500

20-100 с 0,001

О, 1-1, 25

Чугуны серые 20-кипения

Чугуны кремнистые Кипения

20-100

<0,1

0,1-0,5 о

О,о?-0,05

200

0,001

100

Титан (О 1

20

Составитель P. Герасимов

Техред N.Ëàðoöaé Корректор А. Зимокосов

Редактор М. Бланар Заказ 716/31

Тираж 452

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Состав твердой фазы, мас.7

37,51

58,66

/4,45

89,92

96,93

99,66