АЗОТА ОКСИД (N2O) ИЗ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА АДИПИНОВОЙ кислоты

Отходящие газы, образующиеся в процессах получения дикарбоновых кислот, например адипиновой кислоты, путем окисления соответствующих циклоалкано- лов и (или) циклоалканонов, помимо закиси азота содержат также другие газообразные компоненты, такие как оксид азота, диоксид азота, азот, диоксид углерода и водяной пар.

Для выделения закиси азота, широко применяемой, например как анестетик, из отходящих газов процесса окисления циклоалканолов и циклоалканонов, после удаления основных количеств оксида и диоксида азота может быть проведена промывка отходящих газов под давлением.

Однако этот процесс не является достаточно эффективным, поскольку закись азота плохо растворима в воде. Даже при высоких давлениях в воде растворяется лишь несколько процентов закнси азота, в результате чего для абсорбции требуются большие количества воды. Применение больших количеств циркулирующей воды делает процесс неэкономичным.

Улучшенный вариант процесса для выделения закиси азота разработал Х.-Х. Шварц (патент США 4 177645, 11 декабря 1979 г.; фирма «Байер АГъ, ФРГ). Этот процесс включает следующие стадии:

сушку отходящих газов процесса окисления и, в случае необходимости, удаление оксида и диоксида азота и диоксида углерода;

сжатие сухого отходящего газа до давления 1,5—30,0 МПа и охлаждение его до температуры 0 — минус 88 °С;

удаление жидкой фазы, получаемой в результате сжатия и охлаждения; охлаждение получаемого газа за счет расширения и его контактирование в теплообменнике с отходящим газом, поступаемым со стадии сушки.

ЖЕЛЕЗА ХЛОРИД ИЗ ОТРАБОТАННЫХ ТРАВИЛЬНЫХ РАСТВОРОВ

Хлорное железо используется в больших количествах, в частности для очистки питьевых, промышленных и сточных вод. Для этих целей требуется хлорное железо высокой степени чистоты, так как возможные примеси могут загрязнять воду.

Известны способы производства безводного хлорного железа воздействием хлора на раскаленное гранулированное железо, или хлорированием оксида железа или фосфата железа при температуре около IOOO0C, либо при взаимодействии оксида железа и соляной кислоты.

Существуют аналогичные процессы получения водных растворов растворением гранулированного железа в соляной кислоте с последующим окислением двухвалентного хлорида железа хлором или азотной кислотой в присутствии соляной кислоты.

Существуют также процессы аналогичного типа, где исходным продуктом является двухвалентное хлористое железо, которое окисляется газообразным хлором при высокой температуре или в водной среде.

Представляет интерес экономичный метод получения хлорного железа из отработанных травильных растворов с высоким содержанием хлористого железа, обычно около 20—25 %. Недостатком этого процесса является высокая степень загрязнения растворов, особенно соляной кислотой, а также многими веществами, используемыми в металлообработке — пассивирующими агентами, маслами и консистентными смазками, смолами и др. Таким образом, непременным условием получения хлорного железа из такого сырья является разработка методов выделения загрязняющих примесей. В этом случае получаемый водный раствор хлорного железа высокой степени чистоты может непосредственно использоваться для очистки воды.

Процесс, предложенный Дж.—М. Лиетаром и Г. Матиссом (патент США 4 066748, 3 января 1978 г.; фирмачУКБ, С At, Бельгия), позволяет получать готовый к употреблению в очистных сооружениях водный раствор хлорного железа из отработанных травильных растворов, содержащих хлористое железо. Процесс включает следующие стадии: I) непрерывное концентрирование раствора путем выпаривания до содержания хлористого железа не менее 34,25 %; 2) непрерывную нейтрализацию полученного концентрата, содержащего соляную кислоту, в ожиженном слое оксида железа; 3) непрерывное противоточное хлорирование полученного нейтрального раствора в двух последовательных реакционных зонах; в первой зоне до конверсии 73—86 % при 35—75 0C и до полного перевода двухвалентного железа в трехвалентное во второй реакционной зоне при 40—100 °С.

В результате получается водный раствор, содержащий не менее 40 % хлорного железа, менее 0,1 % хлористого железа и менее 0,1 % хлористого водорода. Реакция хлорирования протекает количественно.

Схема процесса приведена на рис. 50, более детальное описание процесса дается в соответствии с этой схемой.

Из резервуара, содержащего травильный раствор состава 24,2 % FeCl2 и 0,60 % HCl1 4,0 мл (4,960 г.) раствора дозирующим насосом 2 непрерывно подается в испаритель 3. В час испаряется 1,504 г H2O и 4,5 г HCl. Пары, выходящие из верхней части испарителя, конденсируются в скруббере 4 под действием холодной воды. Вода из скруббера 4 подается в емкость 5, где она нейтрализуется 30 %-ным раствором NaOH из резервуара 6. После этого из верхней части нейтрализатора 5 вода отводится в водосток.

На дне испарителя 3 в час образуется 2550 мл (3450 г) раствора, содержащего 34,75 % FeCl2 и 0,74 % HCl, он подается по трубопроводу 7 в емкость 8. Трубопровод и емкость имеют теплоизоляцию для поддержания высокой температуры раствора. Горячий (80 0C) раствор насосом 9 направляется в реактор (с теплоизоляцией) нейтрализации 10, где он проходит снизу вверх через взвесь мелкоиз- мельченного оксида железа (высота реактора 40 см, оксида железа 650 г) с объемной скоростью около 42,5 см3/мин. При такой скорости потока по крайней мере часть мелкоизмельченного оксида железа находится во взвешенном состоянии. В верхней расширяющейся части реактора скорость уменьшается в 15 раз, что приводит к сильному уменьшению количества взвешенных частиц в растворе, отводящемся по стоку, расположенному несколько ниже уровня жидкости.

Измельченный порошок из емкости 11 со скоростью 27,5 г/ч подается в нейтрализатор 10. Масла, смазки и часть остальных примесей всплывают на поверхность раствора в расширенной части реактора, откуда они периодически снимаются. Нейтрализованный реактор на этой стадии содержит некоторое количество твердых мелких частиц, которые удаляются при пропускании раствора через два фильтра 12 из стекловолокна, используемые поочередно. После этого раствор подается в термоизолированный резервуар 13. Температура раствора в резервуаре поддерживается около 60 °С. Типичный состав раствора: 35,25 % FeCJ2, 0,47% FeCJ3, HCl 0,0.

Выход на стадии нейтрализации составляет 87,5 % от количества измельченного порошка и 94,3 % по содержащемуся в нем оксиду железа. Остальной оксид железа, удаляемый в виде пены с поверхности раствора в реакторе 10 и осаждающийся на фильтрах, не используется.

Из резервуара 13 нейтрализованный раствор хлористого железа со скоростью 100 л/ч насосом 14 по линии 15 подается в абсорбционную колонну, заполненную кольцами Рашига 16, и возвращается в резервуар 13 по трубопроводу 17. Из этого цикла 2675 мл раствора FeCJ2—FeCl3 в час подается дозирующим насосом 18 в верхнюю часть реактора окончательного окисления 19, наполненного кольцами Рашига, в который противотоком подается газообразный хлор (из баллона 20 по линии 21). Избыток непрореагировавшего хлора выходит из верхней части реактора 19 по линии 22 подается в нижнюю часть реактора 16, где он полностью поглощается раствором.

При запуске установки, раствор FeCl2—FeCl3 не подается в реактор 19 и весь хлор направляется в абсорбционную башню. После того как 50 % FeCl2 превратилось в FeCl3, начинается подача раствора в реактор 19. Скорость подачи хлора выбирается таким образом, чтобы на первой стадии хлорирования в абсорбционной колонне 75—80 % FeCl2 превращалось в FeCl3. Когда процесс выходит на стационарный режим, скорость подачи хлора составляет 107 л/ч (342,5 г), а количество раствора FeCl2—FeCl3, подаваемого в реактор 19, составляет 2675 мл/ч (3746 г).

Раствор из реактора 19 (3814 г или 2680 мл/ч) поступает в емкость для хранения 24 по линии 23. Средний состав: 41,45 % FeCl3, 0,02 % FeCl2, 0,05 % HCl, Cl2 0,0. Реакция хлорирования протекает количественно. Все линии установки термоизолированы для поддержания высокой температуры раствора, обеспечивающей высокую скорость хлорирования (50—70 0C).