Способ очистки раствора сульфата аммония

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Союетскик

Социалистических

Респубиии

<11833504

4 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 2709.79 (21) 2859 75 3/23-26 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 3005.81.Бюллетень t49 20 (51)М. Кл з

С 01 С 1/24

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и. открытий (53) УДК 661.522 (088. 8) Дата опубликования описания 3005.81 (72) Авторы изобретения

В. A. Преображенский, A. М. Флаксман, A.Е.

Н. И. Городецкая, Ю. A. Громогласов, A С. Б

Б.И.Лурье, В. П. Андреев, В. П. Чадаев, В. и В.Д.Добряк

r q

v, .! (71) Заявитель — ) (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ РАСТВОРА СУЛЬФАТА АММОНИЯ

Изобретение относится к химичес- " кой технологии, в частности к усовершенствованному способу очистки растворов сульФата аммония, и может найти применение в производствах лактамов.

Известны способы очистки растворов сульфата аммония различными Физикохимическими методами. Эти способы включают в себя очистку методом экст- 10 ракции органических примесей различнывст органическими экстрагентами..В качестве последних используют, например, парафин, оле новую кислоту (1).

Однако этот метод обеспечивает относительно невысокую степень очист- 15 ,ки растворов сульфата аммония от органических примесей-не выше 95%,а остальное содержание органических при-. месей в растворе сульфата аммония

О, 30-0, 35 вес. %. 20

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки растворов сульфата аммония, 25 полученных из отработанной серной кислоты, загрязненной органическими примесями коксохимического производства, путем их экстракции органическим в реагентами (2). 30

Способ состоит в том, что раствор сульфата аммония, близкий к насыщенному по соли, полученный нейтр али з аци ей ки сло ты и о с в обожде н ный от .нерастворимых примесей, обрабатывают соединениями, выбранными из групп, содержащих пнридиновые, хинолиновые основания, амины анилинового ряда в количестве 0,5- вес.ч. на 1 вес. ч. органических примесей с целью экстракции последних. Возможна регенерация экстрагента дистилляцией. После очистки получают раствор сульфата аммония с содержанием органических примесей О, 1-0,34 вес.. % (в пересчете на углерод) без учета растворенного экстрагента.

Применяем(й для экстракции пиридин (или пиридиновые основания) обладает весьма высокой растворимостью в воде и растворах сульфата аммония.

Поэтому после обработки растворов сульфата аммония таким экстрагентом и разделения органического и водного слоев в последнем вместе с сульфатом аммония остается значительное количество экстрагента с растворенными в нем органическими примесями. Этим обусловлено столь высокое остаточное содержание органических примесей

833504 в очищенном таким способом растворе сульфата аммония.

Цель изобретения — повышение степени очистки.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве экстрагента исполь5 зуют алифатические монокарбоновые кислоты с числом углеродных атомов в молекуле от 5 до 10 или их смеси в количестве 0,03-0,1 вес. ч. на

1 вес. ч. раствора сульфата аммония при рН 5-7.

При рН (5 в растворе сульфата аммония присутствует серная кислота, являющаяся более сильным растворителем кислых органических примесей по сравнению с монокарбоновыми кис- 15 лотами. Поэтому большая часть примесей при экстракции будет оставаться в кислом растворе сульфата аммония.

При pH > 5 практически все органические примеси переходят из раство- 20 ра сульфата аммония в монокарбоновые кислоты.

При pH > 7 среда щелочная и при экстракции монокарбоновыми кислотами часть их будет связываться в соответствующие аммоннйные соли, что приведет к повышенному расходу экстрагента.

Алифатические монокарбоновые кислоты производятся в промышленном масштабе на ряде предприятий в ггроцессе окисления парафинов воздухом.

При ректификационном разделении продуктов окисления получают фракции кислот, содержащие индивидуальные алифатические монокарбоновые кислоты в широком или более узком наборе в зависимости от целей их дальнейшей переработки. Растворимость капроновой кислоты в растворе сульфата аммония черезвы- 40 чайно мала. Поэтому после экстракции происходит четкое разделение органического и водного слоев и монокарбоновые кислоты с растворенными в них органическими примесями практически 45 нацело переходят в органический слой °

Таким. образом, происходит грубокая очистка растворов сульфата аммония.

Способ осуществляется следующим образом. . 50

Загряз ненный раст вор сульфата аммония с рН 5-7 и содержанием примесей до 0,4вес. % подают в верхнюю часть колонного экстрактора. В нижнюю часть экстрактора подают монокарбоновые кислоты (МКК). Весовое соотношение раствор (НН4) SO4. .МКК составляет or 1г0,03 до 1:0,1.Экстрако цию проводят при 20-90 С и атмосфер ном давлении.

Из верхней отстойной зоны экст- 60 рактора отбирают МКК с растворенными в них органическими примесями, иэ нижней Ьтстойной зоны экстрактора отбирают очищенный раствор сульфата аммония, содержащий MKK по раствори- 65 мости. Удаление МКК нз этого раствора в виде их азеотропа с водой состава, вес. %: вода 92,2; МКК 7,9, осущесквляют в ректифнкацнонной ко,лонне.

Отогнанные MKK после конденсации и охлаждения в конденсаторе-холодильнике возвращают в экстрактор для повторного использования. Освобожденный от органических примесей и МКК раствор сульфата аммония поступает на выделение кристаллического (NH ) SO4 известными способами.

Монокарбоновые кислоты с растворенными в них органическими примесями направляют в испаритель для отгонки основного количества МКК с целью их возврата в цикл. Отгонку производят при Р— ; 70 мм рт. ст. и температуре i80 C.

В испарителе вместе с МКК отгоняются также вода и легколетучие органические примеси. Смесь паров этих веществ проходит через парциальный конденсатор, где конденсируются пары МКК, которые после охлаждения в теплообменнике возвращаются в цикл для повторного использования. Пары воды и легколетучих органических примесей после конденсации в конденсаторе направляют на сжигание.

П р н м е р 1.489 г водного раствора сульфата аммония с содержанием органических примесей 0,34 вес. % (определенных весовым методом), полученного нейтрализацией до рН

4 газообразным аммиаком сернокислого стока производства додекалактама методом фотосинтеза, обрабатывают аммиаком до получения раствора с рН

5 и затем при 70 С последовательно тремя порциями капроновой кислоты по 15 r каждая (0,09 вес.ч.на 1 вес.ч. раствора сульфата аммония). После отстаивания и разделения слоев по-, лучают в сумме от трех операций экст-. ракции 47,8 r экстракта и 482,5 r очищенного от органических примесей раствора сульфата аммония с содержанием в нем 1,6 г капроновой кислоты по растворимости. Остаточное содержание органических примесей в растворе сульфата аммония после отгонки из него капроновой кислоты в виде азеотропа с водой составляет

0,02 г.или 0,004 вес. %, а степень очистки 98,8%.

Из экстракта путем отгонки под вакуумом регенерируют 54,3 г капроновой кислоты, а из рафината в виде азеотропа с водой 1,6 r.

Пример 2 ° 5653 r раствора сульфата аммония, полученного нейтрализацией газообразным аммиаком при бб и атмосферном давлении до рН 4 сернокислого стока производства додекалактама методом Фотосинтеза, обрабатывают аммиаком до получения раствора с рН 7. Полученный раствор

833504

Формула изобретения

Составитель Т.Веренштейн

Техред M. Коштура Корректор М. Демчик

Редактор С.Тараненко

Заказ 3906/17 Тираж 505 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгорбд, ул. Проектная, 4 содержит 23,2 r (0,42 вес. Ъ) органических примесей. Его обрабатывают в непрерывном режиме в колонном экстракторе смесью алифатических монокарбоновых кислот (СЖК) С - С, в количестве 282,7 г(0,05 вес.ч. CXk на 1 вес. ч. раствора сульфата àììîния) . Экстракцию проводят при 60 С и атмосферном давлении. Использованная для экстракции смесь характеризуется следующими показ ателями1

Среднемолекулярный вес 145

Плотность 1 о, г/см 3 0,9113

Температура плавления, С l0

Температура кипения, С 238 о

Содержание кислот, 15 вес. Ъ:

С (Валериановая) 0,4

С< (Капроновая) 11 0

С (Анантовая) 24,5

С (Каприловая) 31,5 20

СЕ (Пеларгоновая) 25,7

С,р (Каприн эвая) 6,9

После э кстракции ост аточ ное содержание органических примесей в растворе сульфата аммония составляет менее 0,002 вес. %, а степень очистки 99,5%.

П р и и е р 3. 200 г водного раствора сульфата аммония производства капролактама уд. веса 1, 220 г/см с рН 7 и оптической плотностью 0,04 (что соответствует содержанию примесей плотностью 0,04 (что соответствует содержанию примесей 0,1 вес. В) обрабатывают при 60 С 6 г (0,03 вес.ч на 1 вес. ч. раствора сульфата аммония) смесью кислот С вЂ” C, характеризующейся показателями, как в .примере 2. После отстаивания и разделения слоев получают очищенный раст. вор сульфата аммония с оптической 10 плотностью менее 0,001 (что соответствует содержанию примесей менее

0,0003 вес.Ъ), т.е. извлечение окрашенных примесей происходит практически нацело. При упаривании очищенного 45 раствора до сухого остатка получают кристаллы сульфата аммония чисто белого цвета, в то время как при упаривании исходного раствора, загрязненного органическими примесями, кристаллы окрашены в желтый цвет.

Пример 4. 200 г водного раствора сульфата аммония производства капролактама уд. веса 1,220 г/см с рН 5 и оптической плотностью 0,10 (содержание примесей 0,25 вес. Ъ) обрабатывают при 20 С 10 r валерио ановой кислоты (весовое соотношение, 1:0,05) . После отстаивания и разделения слоев получают очищенный раствор сульфата аммония с оптической плотностью менее 0,001, т.е. извлечение окрашенных примесей происходит практически нацело. При упаривании очищенного раствора до сухого остатка получают кристаллы сульфата аммония чисто белого цвета.

Положительный эффект изобретения заключается в получении сульфата аммония более высокого качества и улучшении условий кристаллизации сульфата аммония.

В присутствии органических примесей процесс кристаллизации затруднен вследствие блокирования эародышей кристаллов органическими соединения я . Рост кристаллов происходит очень медленно, кристаллы получаются мелкими, не однородными по ситовому составу, .что затрудняет процессы их сгущения, фуговки и проьивки.

При практически полном удалений иэ растворов органических примесей процесс кристаллизации протекает гладко, кристаллы получаются коупннми, однородными по ситовому составу, а их сгущение, фуговка и промывка не вызывают затруднений.

1. Способ очистки раствора сульфата аммония от органических примесей путем их экстракции органическими реагентами, о т л и ч а ю щ и и с я тем; что, с целью повьааения степени очистки, в качестве органических реагентов используют алифатические монокарбоновые кислоты с числом углеродных атомов в молекуле от 5 до

10 или их смесь.

2. Способ по и. 1, отличаюшийся тем, что отношения экстрагента к раствору сульфата аммония составляет 0,03-0,1:1.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что экстракцию проводят при рН 5-7.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 352837 кл. С 01 С 1/24. 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

В 408906, кл. С 01 С 1/24, 1971.