способ получения сульфата аммония

Формула изобретения

1. Способ получения сульфата аммония, отличающийся тем, что осуществляют нейтрализацию отработанной серной кислоты процесса сернокислотного алкилирования изобутана олефинами, содержащей органические примеси в виде органических сульфокислот и сульфоэфиров, аммиаком в присутствии экстрагента, в качестве которого используют ацетон, или смесь этилового спирта и ацетона, или смесь этилового спирта или ацетона с бутиловым, пропиловым, изобутиловым или изоамиловым спиртом, или смесь этилового спирта или ацетона с тетрагидрофураном или 1,4-диоксаном при массовом соотношении серная кислота в пересчете на моногидрат : экстрагент, равном 1:0,2-0,4, образовавшийся органический слой отделяют от водного слоя, последний выпаривают и сушат.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, смесь этилового спирта или ацетона с бутиловым, пропиловым, изобутиловым или изоамиловым спиртом, или смесь этилового спирта или ацетона с тетрагидрофураном или 1,4-диоксаном берут объемном соотношении:

этиловый спирт: бутиловый спирт, равном 80-99:20-1;

этиловый спирт: пропиловый спирт, равном 70-99:30-1;

этиловый спирт: изобутиловый спирт, равном 70-99:30-1;

этиловый спирт: тетрагидрофуран, равном 70-99:30-1;

этиловый спирт: 1,4-диоксан, равном 65-99:35-1;

этиловый спирт: изоамиловый спирт, равном 10-90:90-10;

ацетон: бутиловый спирт, равном 70-99:30-1;

ацетон: пропиловый спирт, равном 70-99:30-1;

ацетон: изобутиловый спирт, равном 70-99:30-1;

ацетон: тетрагидрофуран, равном 70-99:30-1

ацетон: 1,4-диоксан, равном 70-99:30-1;

ацетон: изоамиловый спирт, равном 20-80:80-20.

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 серной кислоты, содержащей органические примеси, газообразным аммиаком [а.с. 349636, заявл. 12.12.69, С01С 1/24]. Отработанную кислоту предварительно разбавляют водой до концентрации 10%, добавляют масло в качестве экстрагента и процесс нейтрализации проводят при температуре не выше 80°С до достижения показателя рН среды 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 сернокислотных отходов акрилатных производств, включающем нейтрализацию аммиаком разбавленной серной кислоты в присутствии экстрагента органических примесей с последующей кристаллизацией сульфата аммония. В качестве экстрагента используют смесь пропилового спирта с бутиловым спиртом или бутилацетатом [а.с. 923949, заявл. 07.12.79, кл. 3 С01С 1/24]. Количество вводимого экстрагента составляет 0,5-1,0 объемов на один объем отработанной серной кислоты. Нейтрализацию кислоты газообразным аммиаком проводят при температуре не выше 100°С и до показателя рН 7-8. Недостатком способа является низкая степень очистки продукта от полярных органических примесей.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения сульфата аммония нейтрализацией серной кислоты аммиаком в присутствии пероксомоносерной кислоты в качестве окислителя в количестве 0,00015-0,06 кг на 1 кг товарного сульфата аммония [а.с. 850583, заявл. 15.10.79, кл. 3 С01С 1/24]. Получают сульфат аммония с низким содержанием примесей хлора и роданид-ионов. Недостатком способа является использование дорогого и дефицитного окислителя - пероксомоносерной кислоты и низкая степени очистки продукта от полярных органических примесей.

Предлагаемый 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, а в качестве экстрагента используют ацетон, или смесь этилового спирта и ацетона, или смесь этилового спирта либо ацетона с пропиловым, бутиловым, изобутиловым или изоамиловым спиртом, или смесь этилового спирта либо ацетона с тетрагидрофураном либо 1,4-диоксаном при массовом соотношении серная кислота в пересчете на моногидрат:экстрагент, равном 1:0,2-0,4, полученный органический слой отделяют от водного слоя, последний выпаривают и сушат.

Эффективными при экстракции органических примесей сульфокислот и сульфоэфиров являются смеси (в объемном соотношении):

- этиловый спирт - 1,4-диоксан = 65-99:35-1;

- этиловый спирт - бутиловый спирт = 80-99:20-1;

- этиловый спирт - пропиловый спирт = 70-99:30-1;

- этиловый спирт - изобутиловый спирт = 70-99:30-1;

- этиловый спирт - тстрагидрофуран (ТГФ) = 70-99:30-1;

- этиловый спирт - изоамиловый спирт = 10-90:90-10;

- этиловый спирт - ацетон - в любом соотношении;

- ацетон - бутиловый спирт = 70-99:30-1;

- ацетон - пропиловый спирт = 70-99:30-1;

- ацетон - изобутиловый спирт = 70-99:30-1;

- ацетон - тетрагидрофуран (ТГФ) = 70-99:30-1;

- ацетон - 1,4-диоксан = 70-99:30-1;

- ацетон - изоамиловый спирт 20-80:80-20.

Смесь экстрагентов вводится при массовом соотношении серная кислота в пересчете на моногидрат:экстрагент, равном 1:0,2-0,4. Уменьшение расхода экстрагента ниже массового соотношения 1:0,2 приводит к снижению степени экстракции органических примесей из реакционной массы после нейтрализации отработанной серной кислоты аммиаком и повышению содержания органических примесей в готовом продукте. Увеличение расхода экстрагента выше массового соотношения 1:0,4 нецелесообразно, так как при этом степень экстракции органических примесей из реакционной массы остается неизменной и допускается перерасход экстрагента.

Объемное соотношение растворителей в каждом виде смеси экстрагентов подобрано экспериментально. Критериями оценки эффективности являются содержание основного вещества - азота, органических веществ в продукте, цвет сульфата аммония и расход смеси экстрагента.

Ведение процесса в указанных пределах массового соотношения серная кислота: экстрагент, объемных соотношений этанол - полярный растворитель и ацетон - полярный растворитель в смеси экстрагента обеспечивает получение качественного продукта - сульфата аммония.

Увеличение объемного соотношения полярных растворителей в смеси с этиловым спиртом или ацетоном выше указанных пределов приводит к снижению степени выделения органической фазы.

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 показателя рН водной фазы 6-7 при температуре 60-70°С. Затем добавляют 52 г экстрагента - смесь этилового спирта и 1,4-диоксана в объемном соотношении 80:20. Массовое соотношение серная кислота в пересчете на моногидрат:экстрагент равно 1:0,3. Реакционная масса самопроизвольно делится на органический (верхний) и водный слои. Образовавшийся органический слой отделяют. Водный слой, представляющий собой насыщенный раствор сульфата аммония, имеет желтую окраску. Водный слой выпаривают и сушат. Выход соли - сульфата аммония 232 г, содержание азота 20,5% мас. в пересчете на сухое вещество, влаги 0,3% мас., кислотность 0,03% мас., органические примеси 0,1% мас. Цвет продукта - желтый. При выдерживании реакционной массы в течение 48 часов и проведения процесса выделения органической фазы и сушки водного слоя качество получаемого продукта - сульфата аммония остается неизменным.

Пример 2. Условия проведения опыта аналогично примеру 1. К реакционной массе добавляют 26 г экстрагента - смесь этилового спирта и 1,4-диоксана в объемном соотношении 80:20. Массовое соотношение серная кислота в пересчете на моногидрат: экстрагент равно 1:0,15. Реакционная масса самопроизвольно делится на органический (верхний) и водный слои. Образовавшийся органический слой отделяют. Водный слой, представляющий собой насыщенный раствор сульфата аммония, имеет темную окраску. Водный слой выпаривают и сушат. Выход соли - сульфата аммония 202 г, содержание азота 19% мас. в пересчете на сухое вещество, влаги 0,3% мас., кислотность 0,03% мас., органические примеси 1% мас. Цвет продукта - темный.

Пример 3. Условия проведения опыта аналогичны примеру 2. К реакционной массе добавляют 77,5 г экстрагента - смесь этилового спирта и 1,4-диоксана в объемном соотношении 80:20. Массовое соотношение серная кислота в пересчете на моногидрат: экстрагент равно 1:0,45. Реакционная масса самопроизвольно делится на органический (верхний) и водный слои. Образовавшийся органический слой отделяют. Водный слой, представляющий собой насыщенный раствор сульфата аммония, имеет желтую окраску. Водный слой выпаривают и сушат. Выход соли - сульфата аммония 232 г, содержание азота 20,5% мас. в пересчете на сухое вещество, влаги 0,3% мас., кислотность 0,03% мас., органические примеси 0,1% мас. Цвет продукта - желтый. При выдерживании реакционной массы в течение 48 часов и проведения процесса выделения органической фазы и сушки водного слоя качество получаемого сульфата аммония остается неизменным.

Сравнительные данные по качеству сульфата аммония, полученного нейтрализацией отработанной серной кислоты процесса алкилирования изобутана олефинами аммиаком при использовании в качестве экстрагента смесей этилового спирта, ацетона с полярными органическими растворителями при их различном объемном соотношении, представлены в таблице.

№	Состав смеси экстрагента	Объемное соотн. этиловый спирт (ацетон):растворитель	Масс. соотн. серная кислота: экстрагент	Показатели качества сульфата аммония
Содержание, мас.%	Цвет
азот	органика
1	Этиловый спирт и бутиловый спирт	80:20	1:0,3	20,5	0,1	желтый
2	Этиловый спирт и бутиловый спирт	70:30	1:0,3	19	1,0	черный
3	Этиловый спирт и пропиловый спирт	70:30	1:0,3	20,5	0,1	желтый
4	Этиловый спирт и пропиловый спирт	60:40	1:0,3	19	1,0	черный
5	Этиловый спирт и изобутиловый спирт	70:30	1:0,3	20,5	0,1	желтый
6	Этиловый спирт и изобутиловый спирт	60:40	1:0,3	19	1,0	черный
7	Этиловый спирт и тетрагидрофуран	70:30	1:0,3	20,5	0,1	желтый
8	Этиловый спирт и тетрагидрофуран	60:40	1:0,3	19	1,0	черный
9	Этиловый спирт и 1,4-диоксан	65:35	1:0,3	20,5	0,1	желтый
10	Этиловый спирт и 1,4-диоксан	60:40	1:0,3	19,2	0,9	черный
11	Этиловый спирт и изоамиловый спирт	10:90	1:0,3	20,5	0,1	желтый
12	Этиловый спирт и изоамиловый спирт	5:95	1:0,3	19,2	0,9	черный
13	Этиловый спирт и ацетон	любое	1:0,3	20,5	0,1	желтый
14	Ацетон		1:0,3	20,5	0,1	желтый
15	Ацетон и бутиловый спирт	70:30	1:0,3	20,5	0,1	желтый
16	Ацетон и бутиловый спирт	60:40	1:0,3	19	1,0	черный
17	Ацетон и пропиловый спирт	70:30	1:0,3	20,5	0,1	желтый
18	Ацетон и пропиловый спирт	60:40	1:0,3	19	1,0	черный
19	Ацетон и изобутиловый спирт	70:30	1:0,3	20,5	0,1	желтый
20	Ацетон и изобутиловый спирт	60:40	1:0,3	19	1,0	черный
21	Ацетон и тетрагидрофуран	70:30	1:0,3	20,5	0,1	желтый
22	Ацетон и тетрагидрофураи	60:40	1:0,3	19	1,0	черный
23	Ацетон и 1,4-диоксан	70:30	1:0,3	20,5	0,1	желтый
24	Ацетон и 1,4-диоксан	60:40	1:0,3	19	1,0	черный
25	Ацетон и изоамиловый спирт	20:80	1:0,3	20,5	0,1	желтый
26	Ацетон и изоамиловый спирт	10:90	1:0,3	19	1,0	черный
27	Этиловый спирт и ацетон	любое	1:0,15	18	1,2	черный
28	Этиловый спирт и ацетон	любое	1:0,2	20,3	0,15	желтый
29	Этиловый спирт и ацетон	любое	1:0,4	20,5	0,1	желтый
	Этиловый спирт и ацетон	любое	1:0,5	20,5	0,1	желтый

Использование в качестве экстрагента смеси этилового спирта и ацетона с полярными органическими растворителями обеспечивает качество получаемого продукта - сульфата аммония.