174935. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nitrátionok folyamatos extrahálására nitrát-tartalmú oldatokból
5 174935 6 a regeneráló berendezésben a nitrátokat ismét csaknem teljesen kloridokra cserélhetjük ki. Az itt kapott diszperzióból, amely extrahálószeres fázisból és vizes regeneráló oldatból áll, az extrahálószeres fázist ülepítéssel választjuk ki. A regenerálás után a vizes oldat kálium-nitrátra túltelített, azaz összetétele az 1. ábrán felrajzolt fázisdiagramban az A pontból a B pontbar jutott. A túltelítettségnek megfelelő mennyiségű kálium-nitrát kikristályosodik, azaz az 1. ábra fázisdiagramjában a B pontból a C pontba kerül át a rendszer. Ezután a kristályokat leválasztjuk, és az anyalúghoz, melynek összetétele az 1. ábra C pontjának felel meg, annyi kálium-kloridot adunk, hogy az 1. ábrán bemutatott fázisdiagramon a C pontból az A pontba kerüljön a rendszer, majd a szóbanforgó anyalúgot zárt körfolyamatban visszavezetjük. A regenerálóberendezésből az ülepítés után távozó extrahálószeres fázis (oldószeres fázis) aminja főként kloridsó formájában van jelen. Az extrahálószeres fázist ismét az extrahálóberendezésbe vezetjük, ahol nitrát-tartalmú oldatokkal kerül érintkezésbe, amikoris a nitrátionok kloridionokra cserélődnek ki, majd az extrahálószeres fázist, amelyben az amin ismét nitrátsó formájában van, ismét regenerálóberendezésbe vezetjük, és a ciklus újból kezdődik. A 3. ábrán feltüntetett folyamatábra a találmány alternatív megvalósítási módját mutatja, amelynél a kálium-nitrát kristályosítását az előbbiektől eltérő módon végezzük. A művelet megfelel egyébként az előzőkben leírtaknak, azzal az eltéréssel, hogy a kálium-nitrátot egy elkülönített körfolyamatban kristályosítjuk ki, és a szennyezett nyers kálium-kloridot már a regenerálóberendezésbe való belépése előtt feloldjuk. A regeneráló oldat összetétele az 1. ábrán feltüntetett fázisdiagram A’ pontjának felel meg, ami azt jelenti, hogy a vizes oldat kálium-nitrátra nézve még nem telített (25 *C). A regenerálóberendezésből távozó oldatban a Cl" /NO3 csere következtében a kálium-nitrát-koncentráció megnövekedett, míg a kálium-klorid-koncentráció lecsökkent, másszóval az oldat összetétele az 1. ábrán feltüntetett fázisdiagramon az A’ pontból a B’ pontba jutott. A regeneráló oldat egy részét visszavezetjük a fő körfolyamatba, másik részét elvezetjük és lehűtjük, aminek következtében az kálium-nitrátra túltelítetté válik. A hűtés miatt az 1. ábra fázisdiagramjában az EF fázishatár a B’ ponttól balra, az E’F’ vonallal jelzett helyre kerül. Az oldat kálium-nitrátra most már túltelített. Ekkor a túltelítettségnek megfelelő kálium-nitrát mennyiség kikristályosodik. Ez a fázisdiagramban (1. ábra) a B’ pontból a C pontba való átmenetnek felel meg. A kristályokat elválasztjuk az oldattól és egyszer vagy többször mossuk telített kálium-nitrát-oldattal, amelyet a korábban kikristályosított kálium-nitrátból állítottunk elő. Ezen a módon 99,9 súly% kálium-nitrátot tartalmazó tiszta kristályokat nyerünk. A keletkező kristályok például csaknem teljesen mentesek a szerves oldószertől (5 mg/kg-nál kisebb szerves oldószert tartalmaznak). Az anyalúgot eredeti hőmérsékletre melegítjük fel, és a regeneráló oldat körfolyamatának főáramába vezetjük. A felmelegítés miatt a fázisdiagramban (1. ábra) az E’F’ fázishatás ismét az EF vonallal jelzett helyére kerül, a rendszer összetétele pedig a C’ pontból a C” pontba. Ezután a regeneráló-oldathoz ennyi káliumkloridot adunk, hogy a fázisdiagramban (1. ábra) a C” pontból az A’ pontba kerüljön a rendszer, majd az oldatot zárt körfolyamatban visszavezetjük a regenerálóberendezésbe. Ezzel a kikristályosítási eljárással biztosíthatjuk, hogy a káliunHiitrát-kristályok ne a regenerálóberendezésben, hanem azon kívül, a kikristályosító körfolyamatban képződjenek. A regeneráló-oldat összetételét ugyanis jelentősen a telítettségi koncentráció alatt lehet tartani (lásd ehhez az 1. ábra A’ pontját). Ezenkívül elkerüljük, hogy a regenerálóberendezésben kálium-klorid kristályok legyenek, hiszen a kálium-kloridot a regenerálóberendezésbe való bevezetés előtt egy igen hatásosan működő keverőreaktorban, elkülönítve oldjuk fel. Így az eljárás biztonságosabb, robbanásveszélyt kerülünk el; továbbá elhárítjuk a berendezésnek a kristályok által okozott eldugulását. Ennek az eljárásváltozatnak az a további előnye, hogy igen tiszta és gyakorlatilag csaknem oldószermentes káliumnitrát kristályok válnak ki, és a zárt körfolyamatnak köszönhetően a regenerálási részben nincs extrahálószer-veszteség. A következőkben a találmányt példák alapján közelebbről ismertetjük. 1. példa 1 liter vizes oldatot, amely 7000 mg/1 NO3 -ot tartalmaz és a pH-ja 5,28, 2 liter extrahálószerrel extrahálunk, amely 5 tf% R-C(CH3)2-NH2 általános képletű primer amint (kereskedelmi jelölése PR1- MENE JMT, előállítója Rohm and Haas, USA) tartalmaz kerozinban. A képletben R 15-21 szénatomos alkilcsoportot jelent. Az amint az oldat 10 súly%-os sósavval való telítésével előzetesen kloridsó formába vittük át. Az extrahálás után az elkülönített vizes oldat 1675 mg/1 NOá-ot tartalmaz és pH-ja 3,05. Az elkülönített extrahálószer 2295 ml/1 Cl” -ot tartalmaz. A nitrátionok extrahálási foka 76%. (Extrahálási fokon itt és a továbbiakban az extrakció hozamát értjük, vagyis azt, hogy a szóbanforgó ionok hány százaléka ment át az egyik fázisból a másikba.) 2. példa A következő regenerálási kísérletsorozatot hajtottuk végre: kálium-kloridra nézve telített vizes oldattal tízszer egymás után olyan extrahálószert regeneráltunk, amely 5 tf% nitrátsó formájában jelenlevő 1. példa szerinti primer amint tartalmaz kerozinban. A fenti összetételű extrahálószer tíz 2 literes frakcióját 1 liter vizes oldattal regeneráltuk úgy, hogy a következő extrahálószer frakciót mindig az előző fokozatból elkülönített vizes oldattal kezeltük. Az első fokozatba betáplált regeneráló-oldat telített kálium-klorid-oldat, amely 144 000 mg/1 Cl_-ot tartalmaz és 9,12-es pH-jú. Az első fokozatból távozó vizes oldat összetétele a következő: 14 300 mg/1 NO3 és 136 000 mg/1 Cr; pH értéke 5,80. A nitrátok eltávolításának hatásfoka ebben az első fokozatban 95%. A tizedik fokozaj/ után elkülönített vizes oldat 116 300 mg/1 N03-ot és 65 000 mg/1 CP-ot tartalmaz és pH értéke 1,94. Ebben a tizedik fokozatban a nitrátionok eltávolításának hatásfoka 69%. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
