174935. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nitrátionok folyamatos extrahálására nitrát-tartalmú oldatokból
3 174935 4 Nem előnyös az sem,hogy akiindulási salétromsav pH-ját nullánál kisebb értéken kell tartani. Megállapítottuk, hogy az extrahálószert az említett közzétételi iratban megadottnál kevésbé savas, 0,5—7 közötti pH értékű vizes oldattal is lehet regenerálni. Ilyen körülmények között a kálium-nitrátnak a sóoldatból való kielégítő kikristályosításához nincs szükség szobahőmérséklet (20—25 °C) alatti hőmérsékletre. A találmány szerinti eljárás alkalmas ipari méretekben való munkára is. A találmány szerinti eljárás során a) a nitrátionokat tartalmazó vizes oldatot egy 210—250 °C forráspont-tartományú szénhidrogénfrakcióval extraháljuk, amely 10—23 szénatomos egyenes vagy elágazó, telített vagy telítetlen alkilcsoportokkal rendelkező alifás amint tartalmaz kloridsó alakjában legfeljebb 50 tf%, előnyösen 2,5—20 tf% mennyiségben, b) a szerves extraktumot elvezetjük és egy alkáli-klorid/alkáli-nitrát keverék vizes oldatával regenerálta tjük, c) a kloridionokat tartalmazó regenerált szerves oldószeres extrahálószert visszavezetjük a nitrátionokat tartalmazó vizes oldat a) bekezdés szerinti extrahálására, d) a regenerálás után kapott vizes oldatból elkülönítjük a nitrátsót, e) az előbbi oldathoz a nitrátsóval ekvivalens mennyiségű alkáli-kloridot adunk, és az oldatot visszavezetjük az extrahálószer regenerálására, 0 adott esetben a regenerálás után kapott vizes oldat egy részét lehűtjük, a kivált nitrátsó kristályait elkülönítjük belőle, majd újra felmelegítjük és hozzávezetjük a d) és e) bekezdés szerint kezelt oldathoz, amit oly módon hajtunk végre, hogy az extrahálandó, nitrát-tartalmú vizes oldat pH-ját 0 és 7 közötti — előnyösen 1,3 és 6,0 közötti — értéken tartjuk, és az extrahálószert 20 °C és 30 *C közötti hőmérsékleten egy 90-150 g/liter alkáli-kloridot és 150-90 g/liter alkáli-nitrátot, összesen 6—6,2 grammekvivalens/liter nitrát- és kloridiont tartalmazó legalább 0,5 - előnyösen 0,6—2,5 — pH értékű vizes oldattal regeneráljuk. A találmány szerinti eljárással extrahálhatunk általában minden nitrát-tartalmú vizes oldatot, nemcsak azokat, amelyek salétromsavat is tartalmaznak. Ezek az oldatok a salétromsav sóit is tartalmazhatják, miközben pH-értékük a semleges és az erősen savas között változhat. A nitrát-tartalmú vizes oldat egyéb anionokat is tartalmazhat. Megállapítottuk, hogy az extrakció a nitrátokra nézve szelektív. A leírás egyik példája szerint a regeneráláshoz káliumklorid-oldatot használunk (A- itt Cl-), amikoris a nitrát a vizes oldatból kálium-nitrátként kristályosodik ki. A kálium-kloridot itt viszonylag szennyezetten alkalmazhatjuk. A találmány szerinti eljárás során ennek ellenére igen tiszta kálium-nitrátot kapunk. Míg a korábbi eljárásoknál az extrahált nitrát híg kálium-nitrát-oldat alakjában képződik, a találmány szerinti eljárás azt a lényeges előnyt kínálja, hogy a nitrátot hűtés vagy drága bepárlás nélkül, közvetlenül szilárd sóként nyerjük ki. Az eljárás további előnye, hogy az extrahálószert zárt körfolyamatban regeneráljuk, így az extrahálószer-veszteségeket csaknem teljesen elkerüljük. 2 A következőkben a találmányt a mellékelt rajzokra hivatkozva ismertetjük közelebbről. A rajzokon az ábrák a következőket szemléltetik: 1. ábra: a KN03KCL-H20 rendszer fázisdiagramja, amely a fázisok összetételének határait mutatja a KNO3 kikristályosodása közben két különböző hőmérsékleten; 2. ábra: a találmány szerinti, folyamatos extrakciós eljárás szemléletes ábrázolása, amelyből kitűnik, hogy az extrahálószert zárt körfolyamatban regeneráljuk, (a regeneráláshoz nem tisztított, nyers káliumkloridot használunk); 3. ábra: a találmány egy alternatív megvalósítási módjának folyamatábrája, amely szerint a kálium-nitrátot hűtés közben kristályosítjuk ki. A következőkben a találmány szerinti nitrát-ionextrakciót a 2. ábrán feltüntetett folyamatábrára és az 1. ábrán bemutatott fázisdiagramra való hivatkozással ismertetjük. A kezelendő nitrát-tartalmú oldat pH-ja mintegy 1,5 és nitrát alakban kötött nitrogéntartalma körülbelül 1000 ppm. Extraháló reagensként a korábbiakban említett AMBERLITE LA—1 szolgál, amiből kerozinnal mintegy 5 tf%-os extrahálószert készítünk. Az extrahálószerben levő amin kloridsó formájában érintkezik a regeneráláshoz használt nitrát-tartalmú oldattal, miközben a kloridionok nitrátionokra cserélődnek ki. Az I egyenlet szerinti ioncsere-reakció tehát a felső nyíl irányában folyik le. Az extrahálószeres fázisból (oldószeres fázis) és az extrahálandó vizes fázisból képződött diszperzióból ülepítéssel elválasztjuk az oldószeres fázist. A vizes fázis ezután lényegében véve nitrátmentes. Ha az ellenáram elve alapján több lépésben extrahálunk, és az extrahálószer/vizes fázis fázisáram-viszonyait, valamint az extrahálószer amintartalmát optimálisan állítjuk be, akkor a vizes fázisban levő nitrátionokat csaknem teljesen kloridionokra cserélhetjük ki. Az extrakcióból távozó vizes fázis egy bizonyos mennyiségű extrahálószert is tartalmaz. Ezért szükség esetén az extrahálószert elválasztjuk a vizes fázisból. Ezzel csökkenthetjük az extrahálószer-veszteséget. Az ülepítéssel kapott extrahálószeres fázist ezután a regenerálóberendezésbe vezetjük. A regenerálás kálium-kloriddal történik, amit az extrakció során kicserélt nitrátionokkal ekvivalens mennyiségben adagolunk be a körfolyamatban vezetett regeneráló oldatba. Az extraktorból jövő nitrát-tartalmú extrahálószert és a regeneráló-oldatot ellenáramban hozzuk egymással érintkezésbe. A regenerálóberendezésbe befolyó regeneráló-oldat összetétele az 1. ábra fázisdiagramja A pontjának felel meg, azaz a szóbanforgó oldat kálium-nitrátra vonatkoztatva elérte a telítettségi pontot. A regenerálás közben az extrahálószeres fázisból a vizes oldatba mennek át a nitrátionok, mialatt a kloridionok ennek megfelelően a vizes oldatból az extrahálószeres fázisba kerülnek át, és ott a nitrátionok helyére lépnek. Az (I) egyenletben szemléltetett ioncsere-reakció tehát az alsó nyü irányában megy végbe megfelelő Cr /Nö"3 arány és megfelelő összsó-koncentráció esetén. Mind a regenerálást, mind az extrakciót több egyensúlyi fokozatban végezhetjük ellenáramban. Az extrahálószer és a regenerálószer áramának, valamint az amin koncentrációjának megfelelő szabályozásával 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
