способ получения нитрата натрия

Формула изобретения

1. Способ получения нитрата натрия, включающий окисление аммиака кислородом воздуха, охлаждение нитрозных газов, абсорбцию их раствором соды или едкого натра, упаривание полученных нитрит-нитратных растворов, инверсию нитрита натрия азотной кислотой при температуре 70-90^oС с возвратом инверсионных газов на стадию абсорбции, нейтрализацию промежуточного раствора нитрата натрия, упаривание, кристаллизацию и сушку готового продукта, отличающийся тем, что упаренные до концентрации суммы солей 750-900 г/л нитрит-нитратные растворы без выделения твердой фазы направляют на инверсию и поддерживают кислотность промежуточного раствора 30-80 г/л HNO₃, а инверсионные газы перед возвращением на стадию абсорбции разбавляют воздухом.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что стадию окисления аммиака включают периодически по мере отработки нитрита натрия на инверсии и снижения концентрации инверсионных нитрозных газов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано на предприятиях, выпускающих соли азотной кислоты.

Известен способ получения нитрата натрия путем нейтрализации раствора соды и (или) едкого натра азотной кислотой (В.А. Клевке, Н.Н. Поляков, Л.З. Арсеньева. Технология азотных удобрений. - М.: Госхимиздат, 1956, с. 94; патент РФ 2159738 от 03.12.1999. Способ получения нитрата натрия). Недостатком известных способов является низкая концентрация нитрата натрия в продукционном растворе (320-360 г/л) и связанный с этим большой расход пара на его концентрирование перед кристаллизацией готового продукта.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения нитрата натрия из нитрит-нитратных растворов путем инверсии последних азотной кислотой (М.А. Миниович, В.М. Миниович. Соли азотистой кислоты. - М.: Химия, 1997, с. 100-101). Недостатком этого способа является необходимость одновременного производства нитрита натрия и использование дорогостоящих платиноидных катализаторов для конверсии аммиака до окислов азота.

Задачей данного предлагаемого изобретения является разработка способа получения нитрата натрия из нитрит-нитратных растворов без производства нитрита натрия, спрос на который носит выраженный сезонный характер, а также использование азотной кислоты для получения окислов азота на стадии инверсии вместо каталитического окисления аммиака кислородом воздуха.

Поставленная цель достигается тем, что после стадии окисления аммиака кислородом воздуха, охлаждения нитрозных газов, абсорбции их раствором соды или едкого натра, нитрит-нитратный раствор упаривают без выделения твердой фазы до суммы солей 750-900 г/л и направляют на инверсию. При смешении раствора с неконцентрированной азотной кислотой интенсивно протекает известная реакция:

3NaNО₂ + 2HNО₃ = 3NaNО₃ + 2NO + Н₂О.

Соотношение потоков азотной кислоты и раствора нитрит-нитратных солей, в котором сумма солей составляет 750-900 г/л, поддерживается таким образом, чтобы кислотность промежуточного продукционного раствора была в пределах 30-80 г/л HNО₃.

Образующиеся окислы азота отдуваются в инверсионной колонне воздухом. Поскольку инверсия осуществляется в присутствии повышенной концентрации нитрита натрия, перед поступлением на стадию абсорбции инверсионные газы разбавляются дополнительным количеством воздуха. На абсорбции они поглощаются циркулирующим раствором, содержащим избыточную щелочность в виде соды или едкого натра. При этом вновь образуется нитрит и нитрат натрия.

На чертеже показана схема реализации способа получения нитрата натрия.

Пуск технологической схемы осуществляется традиционным образом: производится розжиг контактного аппарата на стадии конверсии аммиака, для чего используется газообразный аммиак и воздух. Нитрозные газы проходят котел-утилизатор, где охлаждаются до 200-220^oС и поступают в абсорбер, орошаемый циркулирующим нитрит-нитратным раствором, содержащим избыточное количество соды или едкого натра. Этот раствор (сумма солей 320-400 г/л) периодически отбирается на выпарку, где путем упаривания сумма солей (NaNО₂ + NaNO₃ + Na₂CО₃) увеличивается до 750-900 г/л. Температура упаренного раствора поддерживается в пределах 70-90^oС, чтобы не допустить выпадения твердой фазы. Этот раствор направляют в инверсионную колонну-реактор непрерывного действия, куда одновременно дозируется неконцентрированная азотная кислота с содержанием 56-58 мас.% HNО₃. Соотношение потоков азотной кислоты и раствора нитрит-нитратных солей подбирают таким образом, что в колонне поддерживается кислая среда и промежуточный продукционный раствор имеет кислотность 30-80 г/л HNО₃. В реактор непрерывно подается воздух, что обеспечивает помимо улучшения перемешивания реагентов удаление из зоны реакции нитрозных газов. Промежуточный кислый раствор нитрата натрия направляют в нейтрализатор, где смешением с раствором соды или едкого натра его нейтрализуют до pH 8-10.

Инверсионные нитрозные газы разбавляют дополнительным количеством воздуха и направляют в абсорбционную колонну.

После накопления определенного количества нитрит-нитратных растворов контактное отделение останавливают, и выработка нитрата натрия продолжается за счет инверсионных нитрозных газов. При этом, как видно из приведенной реакции, донором оксида азота служит азотная кислота, и процесс продолжается, пока в системе присутствует восстановитель-нитрит натрия. По мере отработки нитрита натрия и понижения концентрации нитрозных газов появляется необходимость в подключении контактного окисления аммиака.

Полученный продукционный раствор нитрата натрия перерабатывают в солевой продукт по известному способу путем упаривания, кристаллизации и отделения нитрата натрия с последующей его сушкой. Оборотные маточные растворы после накопления в них примесей (Сl-ионы) используют в процессе конверсионного получения нитрата калия из хлорида калия.