способ получения сульфата аммония

Формула изобретения

Способ получения сульфата аммония путем нейтрализации отработанной серной кислоты, содержащей органические примеси, аммиаком в присутствии экстрагента, отличающийся тем, что используют отработанную серную кислоту процесса серно-кислотного алкилирования изобутана олефинами, содержащую примеси в виде органических сульфокислот и сульфоэфиров, а в качестве экстрагента используют этиловый спирт при массовом соотношении серная кислота в пересчете на моногидрат (100% H ₂SO₄): экстрагент, равном 1:0,2-0,45.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к получению сульфата аммония из отработанной серной кислоты процесса сернокислотного алкилирования изобутана олефинами, содержащей полярные органические примеси.

Известен способ получения сульфата аммония путем нейтрализации аммиаком разбавленных водой кислотных отходов акрилатных производств, при температуре кипения реакционной массы с одновременной обработкой острым паром и последующей кристаллизацией, отделением кристаллов и возвращением маточного раствора в цикл [1]. Однако известным способом нельзя получить высокий выход готового продукта и высокую степень его очистки. Это обусловлено тем, что содержащиеся в отработанной серной кислоте летучие с паром органические продукты хорошо растворимы в воде, растворе сульфата аммония и не выделяются из раствора при разбавлении кислоты водой и нейтрализации ее аммиаком.

Известен способ получения сульфата аммония путем нейтрализации серной кислоты, содержащей органические примеси, газообразным аммиаком [2]. Отработанную кислоту предварительно разбавляют водой до концентрации 10%, добавляют масло в качестве экстрагента и процесс нейтрализацию аммиаком проводят при температуре не выше 80°С до рН 6. Экстрагент вводится в объемном соотношении серная кислота: масло = 1:3. Образовавшийся слой масла отделяют, маточный раствор выпаривают, сушат и получают сульфат аммония с массовой долей азота 18-21%. Недостатком способа является низкая степень очистки продукта от полярных органических примесей, как органические сульфокислоты и сульфоэфиры.

Известен способ получения сульфата аммония из сернокислых отходов акрилатных производств, включающий нейтрализацию аммиаком разбавленной кислоты в присутствии экстрагента органических примесей с последующей кристаллизацией сульфата аммония, в качестве экстрагента используют смесь пропилового спирта с бутиловым спиртом или бутилацетатом [3]. Нейтрализацию кислоты газообразным аммиаком проводят при температуре не выше 100°С до рН 7-8. Количество вводимого экстрагента составляет 0,5-1,0 объемов на один объем отработанной серной кислоты. Недостатком способа является низкая степень очистки продукта - сульфата аммония - от полярных органических примесей.

Предложенный способ отличается от известного тем, что нейтрализацию отработанной серной кислоты процесса сернокислотного алкилирования изобутана олефинами, содержащую органические примеси в виде органических сульфокислот и сульфоэфиров, осуществляют аммиаком в присутствии экстрагента - этилового спирта при массовом соотношении серная кислота в пересчете на моногидрат (100% H₂ SO₄): экстрагент, равном 1:0,2-0,45. Это увеличивает сырьевую базу производства сульфата аммония за счет использования отработанной серной кислоты процесса сернокислотного алкилирования, содержащую полярные органические вещества - сульфокислоты и сульфоэфиры, и обеспечивает получение продукта, не содержащего органические примеси.

Ведение процесса в указанных пределах обеспечивает получение качественного продукта - сульфата аммония, высокого выхода соли. Увеличение расхода экстрагента вышеуказанного массового соотношения не целесообразно, так как при этом степень выделения органической фазы практически не возрастает, приводит к перерасходу экстрагента. Уменьшение расхода экстрагента ниже указанного массового соотношения приводит к ухудшению отделения органической и водной фаз и повышенному содержанию органических примесей в готовом продукте.

При использовании в качестве экстрагента масла, пропилового и бутилового спиртов, смеси пропилового спирта с бутиловым спиртом или бутилацетатом, других менее полярных органических растворителей имеет место низкая степень очистки продукта от органических примесей ввиду низкой степени перехода полярных органических примесей в органическую фазу. Высокое качество продукта - сульфата аммония - при переработке данного вида сырья достигается при использовании в качестве экстрагента этилового спирта, сильнополярного органического растворителя. При этом достигается высокая степень перехода полярных органических примесей (сульфокислот и их эфиров) в органическую фазу. Насыщенный раствор сульфата аммония в данном случае проявляет высаливающий эффект.

Пример 1. Берут 200 г отработанной серной кислоты - отхода процесса алкилирования изобутана олефинами, содержащей 86% масс. серной кислоты и 12% масс. полярных органических примесей. Нейтрализуют 25%-ным раствором аммиака в количестве 239 г до достижения рН водной фазы 7 при температуре 70°С. Затем добавляют 321 г экстрагента - масла. Массовое соотношение серная кислота: экстрагент равно 1:1,6. Реакционная масса самопроизвольно делится на органический (верхний) слой и водный слой, представляющий насыщенный раствор сульфата аммония. Образовавшийся органический слой отделяют. Водный слой имеет темную окраску из-за присутствия значительного количества полярных органических примесей. Водный слой выпаривают и сушат. Выход соли - сульфата аммония 197,5 г, содержание азота 17,5% масс. в пересчете на сухое вещество, влаги - 0,3% масс., кислотность - 0,03% масс., органические примеси - 4,4% масс.

Пример 2. Берут 200 г отработанной серной кислоты - отхода процесса алкилирования изобутана олефинами, содержащей 86% масс. серной кислоты и 12% масс. полярных органических примесей. Нейтрализуют 25%-ным раствором аммиака в количестве 239 г до достижения рН водной фазы 7 при температуре 70°С. Затем добавляют 95 г экстрагента - бутилового спирта. Массовое соотношение серная кислота: экстрагент равно 1:0,5. Реакционная масса самопроизвольно делится на органический (верхний) слой и водный слой, представляющий насыщенный раствор сульфата аммония. Образовавшийся органический слой отделяют. Водный слой имеет темную окраску из-за присутствия значительного количества полярных органических примесей. Водный слой выпаривают и сушат. Выход соли - сульфата аммония 211 г, содержание азота 18,5% масс. в пересчете на сухое вещество, влаги - 0,3% масс., кислотность - 0,03% масс., органические примеси - 3,8% масс.

Пример 3. Берут 200 г отработанной серной кислоты - отхода процесса алкилирования изобутана олефинами, содержащей 86% масс. серной кислоты и 12% масс. полярных органических примесей. Нейтрализуют 25%-ным раствором аммиака в количестве 239 г до достижения рН водной фазы 7 при температуре 70°С. Затем добавляют 67 г экстрагента - этилового спирта. Массовое соотношение серная кислота: экстрагент равно 1:0,34. Реакционная масса самопроизвольно делится на органический (верхний) слой и водный слой, представляющий насыщенный раствор сульфата аммония. Образовавшийся органический слой отделяют. Водный слой имеет слабо-желтую окраску. Водный слой выпаривают и сушат. Выход соли - сульфата аммония 232,4 г, содержание азота 20,5% масс. в пересчете на сухое вещество, влаги - 0,3% масс., кислотность - 0,03% масс., органические примеси - 0,1% масс.

Сравнительные данные по качеству сульфата аммония, полученного на основе отработанной серной кислоты процесса алкилирования изобутана олефинами, представлены в таблице.

Таблица.
№	Экстрагент	Массовое соотношение кислота: экстрагент	Показатели качества сульфата аммония
			Содержание, % масс.			Цвет
			Азот	Органика	Кислотность
1	Масло	1:1,6	17,5	4,4	0,03	черный
2	Пропиловый спирт	1:0,5	18,5	3,8	0,03	черный
3	Бутиловый спирт	1:0,5	18,5	3,8	0,03	черный
4	Этиловый спирт	1:0,34	20,5	0,1	0,03	желтый
5	Этиловый спирт	1:0,2	19	1,1	0,03	темный
6	Этиловый спирт	1:0,45	20,5	0,1	0,03	желтый
7	Этиловый спирт	1:0,48	20,5	0,1	0,03	желтый

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №521226, М. Кл. С01С 1/24, 1976.

2. Авторское свидетельство СССН №349636, М. Кл. С01С 1/24, 1972.

3. Авторское свидетельство СССН №923949, М. Кл. С01С 1/24, 1979.