Производство капролактама - Бадриан А.С.
Скачать (прямая ссылка):
2NH4OH + С02 ---->- (NH4)2C03 + H20 + 83,5 кДж
Затем насыщают раствор карбоната аммония окислами азота: (ЫН4)2С03 + N203 -------------f 2NH4N02 + С02 + 79 кДж
В качестве источника двуокиси углерода обычно йспользуют экспанзерный газ аммиачного производства, который содержит 80—92% СО2, 1—2,5% СО и 5—10% 'Нг. В виде примесей в экс-панзерном газе могут быть сероводород (до 2 мг/м3) и органические соединения серы (до 20 мг/м3).
Источником окислов азота являются нитрозные газы, обычно получаемые каталитическим окислением аммиака кислородом воздуха на платино-родиевом катализаторе и содержащие примерно 11,5% окислов азота.
Синтез нитрита аммония ведут при температуре от —4 до +3°С. Равновесие реакций
2NO -]- 02 -*¦ 2ЫОг + 125 кДж
NO + N02 ---N203 + 40 кДж
при этих температурах сдвигается в сторону образования N2O3, который взаимодействует с карбонатом аммония.
Практически выход нитрита аммония по окислам азота не превышает 80—82%. Остальная часть окислов азота вступает в побочные реакции:
дефиксации азота
N203 + (NH4)2C03 --V 2N2 + 4НаО + С02 + 715 кДж
образования нитрата аммония
N203 + 02-|- Н20 + 2(NH4)2C03 -V 2NH4N03 + 2NH4HC03 + 295 кДж
С целью перевода гидрокарбоната аммония в карбонат аммония в реакционную смесь добавляют аммиачную воду:
NH4HC03 + 2NH4OH ----> (NH4)2C03-j- Н20 + 12,5 кДж
Кристаллический нитрит аммония, в особенности загрязненный, очень нестоек и уже при низких температурах постепенно разлагается до азота либо на аммиак и окислы азота. Скорость раз-
124
г
ложения нитрита аммония увеличивается с повышением темпера-туры, а в интервале 50—70 °С он разлагается со "бзрывом (ориентировочная скорость детонации 4000 м/с).
В водных растворах нитрит аммония также разлагается, причем скорость разложения увеличивается с ростом температуры, концентрации и с понижением pH раствора. Присутствие в растворе ионов Crz+, Cu2+, Ni2+ и МпОГ также ускоряет разложение. Щелочные растворы устойчивы, в кислых наблюдается бурное разложение нитрита аммония, сопровождающееся разогревом. Так, раствор, содержащий 280 г/л NH4NO2 и 30 г/л (NH4)2C03, за 48 ч разлагается при 20 °С на 1,1%, а при 30 °С на 5,1%. Тот же раствор при 20 °С за 48 ч теряет 8,0 и 2,8 г/л NH4NO2 при наличии в нем соответственно 2,0 и 20 г/л NH3. Промышленные растворы нитрита аммония хранят при 5—10°С.
Если для синтеза дисульфоната гидроксиламина используется схема без применения бисульфита аммония, в растворе нитрита аммония сохраняют избыток карбондта аммония (8—10% от массы раствора). В этом случае синтез в одной колонне протекает в две стадии:
(NH„)2C03 + 2SOa + Н20 --->- 2NH4HS03 + С02
NH4N02 -I- NH4HSO3 + S02 -> H0N(S03NH4)2
В случае применения схемы с использованием бисульфита аммония его получают поглощением сернистого газа аммиачной водой:
S02 + 2NH3 + Н20 ----> (NH4)2S03
(NH4)2SOs + S02 + H20 -->¦ 2NH4HS03
Часто в качестве источника сернистого ангидрида используются отходящие газы сернокислотных производств.
Обратимся к технологической схеме получения нитрита аммония (рис. 40). В колонне 1 в результате абсорбции двуокиси углерода аммиачной водой (содержащей 25% NH3) получают карбонат аммония. Колонна заполнена фарфоровыми кольцами Рашига (25X25 мм) и орошается свежей аммиачной водой и паровым конденсатом.
В нижнюю часть колонны поступает экспанзерный газ. Насос 2 обеспечивает циркуляцию раствора через водяной холодильник 3, поддерживая температуру раствора в пределах 40 °С.
Часть циркулирующего раствора с .содержанием 28—30% (NH4)2C03 отводится в сборник 4 и затем погружным насосом
5 подается на орошение в колонну синтеза нитрита аммония 10. Здесь же производится разбавление раствора до концентрации 15—17% (NH4)2C03, требуемой для синтеза нитрита аммония, паровым конденсатом.
Нитрозные газы из контактного отделения цеха слабой азотной кислоты с температурой около 200 °С поступают в холодильник нитрозных газов 6, охлаждаются водой до 40 °С и подаются
%
125
газодувкой 9 в нижнюю часть колонны 10. При охлаждений газов!» конденсируется азотная кислота, которая собирается в сборнике 7| и насосом 8 возвращается в цех слабой азотной кислоты.
На входе в колонну 10 нитрозные газы смешиваются дополнительно с воздухом. Колонна 10 орошается свежим раствором кар-боната аммония и конденсатом. Количество подаваемого конден* сата регулируется таким образом, чтобы обеспечить разбавление! поступающего в колонну раствора (ЫН^гСОз до требуемой !
Ваттщеру
X
Рис. 40. Схема получения нитрита аммония:
1, 10 — колонны; 2, 11 — циркуляционные насосы; 3, 6, 12 — холодильники; 4, 7, 14 — сборники;
5, & 15 — погружные насосы; 9 — газодувка; 13 — сепаратор.
я
концентрации. Температуру конденсата поддерживают не выг ше 30 °С. Поступающий конденсат абсорбирует газообразный аммиак, уносимый из колонны отходящими газами.
Насосом И реакционный раствор прокачивается через холодильник 12, где охлаждается с —2 до —6ЧС испаряющимся аммиаком, кипящим в межтрубном пространстве. Газообразный аммиак из холодильника 12 поступает в сепаратор 13, где отделяется от капель жидкости, и подается во всасывающую линию холодильных компрессоров аммиачно-холодильной установки.
