JPS5824366B2 - 亜酸化窒素の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はスルファミン酸（Ｈ８Ｏ３ＮＨ２） （！：
硝酸（ＮＨＯ３）とより亜酸化窒素（Ｎ２０）を製造す
る方法の改良に関する。

亜酸化窒素は麻酔剤として医療上有用なガスであり、近
年太いにその利用が進み需要が拡大している。

従来、亜酸化窒素の製造法としては（１）アンモニアを
酸化する方法、（２）硝酸アンモニウムを分解する方法
、（３）スルファミン酸と硝酸とを反応させる方法の３
つが知られており工業的には（１）および（２）の方法
が数多〈実施されている。

しかしながら（１）の方法を実施する場合には、触媒を
使用しなければならず、反応温度のコントロールが困難
な上、発生ガスの爆発危険より安全を保持する問題があ
り、そのため不活性ガスで稀釈して生成ガスの純度を低
く抑える必要があり、通常反応器出口で亜酸化窒素とし
て４０％程度である。

従ってこの亜酸化窒素純度の低いガスより高純度の亜酸
化窒素を得るためには、複雑厄介な精製工程が必要であ
り、これらの点を考慮すると、この（１）の方法は連続
生産かつ余程犬量生産でないと経済的に成立たない。

又（２）の方法は発生するガスの純度が高く、比較的小
さい生産規模の場合に適するが、硝酸アンモニウムの分
解反応は発熱反応であるため暴走の危険性があり、この
危険防止に万全を期するためには多くの工夫、配慮が必
要である。

このような施策をほどこしたとしても、なおかつ安全に
対して本質的な危険性を完全に消去することはでき難い
欠点がある。

これに対して、（３）のスルファミン酸と硝酸とを反応
させる方法は、前記（１）および（２）の方法と異なり
、反応に伴う危険性は全く存在しないが、反応によって
生ずる硫酸アンモニウム排液の処理が問題となる。

通常この硫酸アンモニウムは肥料成分として回収する方
法が考えられるが、硫酸アンモニウム排液中には未反応
の硝酸およびスルファミン酸を含んでいる。

周知の通り、スルファミン酸は除草効果をもっており、
また硝酸の存在も化成肥料製造工程を複雑にするので排
出液を無害かつ有効に利用しようとすれば、これら両成
分の除去、特にスルファミン酸の除去は不可欠の問題で
ある。

上記のごとき理由から、スルファミン酸と硝酸の反応に
際し、スルファミン酸に対し、硝酸の比率を多くとれば
排出液に含まれるスルファミン酸の量は減少するが、排
出液中の硝酸の処理が問題となる。

又硝酸の比率を化学量論比に近づけて少なくすると製品
のスルファミン酸に対する収率が低下するという矛盾が
生ずる。

本発明者らは、安全かつ生産規模に制約されない上記（
３）のスルファミン酸と硝酸より亜酸化窒素を製造する
方法について、前記の欠点を排除すべく工業的に有利な
対策について種々検討した結果、反応に際し一方の原料
たるスルファミン酸を硝酸に対し２回以上に分割して添
加すれば高収率が得られ、且つ排出液も肥料成分として
複雑な操作を必要とせず有効に利用できることを知って
本発明に至った。

すなわち本発明の要旨はスルファミン酸と硝酸とを反応
せしめて亜酸化窒素を得る方法において、スルファミン
酸を硝酸に対して少なくとも２回に分割して装入するこ
吉を特徴とする亜酸化窒素の製造方法であり、かつ好ま
しくはスルファミン酸の硝酸に対する仕込モル比を１以
下に保持し、第１段反応器に所要スルファミン酸の半量
以上と硝酸の全量を仕込んで反応させ、スルファミン酸
の残量を第２段反応器以降に分割添加する方法である。

本発明は、スルファミン酸と硝酸との反応において、ス
ルファミン酸に対する硝酸の比率が大きい場合にはスル
ファミン酸に対する製品の収率が大きいこと、および最
終的にはスルファミン酸を硝酸に対して化学量論量より
僅かに少ない程度に使用することにより最終反応液中の
硝酸およびスルファミン酸を実質上後処理が不要となる
程度にまで低下せしめうろことに着目したものであって
、更に排出反応液中に僅かに残留するスルファミン酸は
酸性硫酸アンモニウムに転化除去することができるもの
である。

本発明の反応機構は充分群かではないが、その主反応を
なすと考えられる反応式 ％式％ のほかに副反応として加水分解により Ｈ８０３ＮＨ２＋Ｈ２０→ＮＨ４Ｈ８０４を生ずるため
スルファミン酸が消費され、硝酸が残ってくる。

従って第２段以降に於てもこの硝酸に対応してスルファ
ミン酸を添加し、各段の仕込みモル比を１以下に保持す
ることが好ましい。

本発明の方法によれば大部分の反応を、スルファミン酸
に対する硝酸の比率が高い領域で実施するので、スルフ
ァミン酸に対する亜酸化窒素の収率を高く保持した状態
で反応を継続することができ未反応の硝酸含有液中にス
ルファミン酸を分割供給して反応せしめることにより、
最終排出液中のスルファミン酸および硝酸濃度を問題に
ならない程度に大巾に減少させることができる。

次に本発明の実施態様の一例を図にもとづいて説明する
。

原料スルファミン酸１の大部分は硝酸２と混合し、スラ
リー状態で第１段反応器３へ送入される。

第１反応器３で通常１１０〜１３０℃に加熱され３０分
以上滞留反応させる。

ここで発生した亜酸化窒素ガスはガス溜４を経て精製工
程５に送られて精製される。

一方反応液７は第２段反応器８へ送入され、ここで残余
のスルファミン酸１を追加供給し、第１段反応器とほぼ
同様の反応を行なうが、最終排出反応液９中のスルファ
ミン酸を少なくするためには反応温度を少し高く、滞留
時間も長くする方が好ましい。

第２段反応器８で発生した亜酸化窒素ガスはガス溜４に
合流し、精製工程５を経て製品６として得られる。

最終排出液９は実質的にスルファミン酸を含まない液で
あるから、そのまま格別の精製工程を経ず例えば化成肥
料の原料として使用することが可能である。

本実施態様ではスルファミン酸の分割供給を２段階で行
なっているが、本反応において、スルファミン酸の分割
供給の回数を更に多くすれば一層効率良く本発明の目的
を達成することができるが、分割段数が増加するに伴な
って装置もふえ、操業が複雑になる点を考慮すれば通常
２〜３段の分割供給が最も好ましい。

次に本発明の実施例を先に示した態様に基づいて実施し
た場合について説明する。

実施例 スルファミン酸２１ｋｇ／Ｈを、６０％硝酸２４、、９
ｋｇ／ Ｈと混合し、スラリー状態で第１段反応器（
グラスライニング製、内容積４００１）に送入し、１２
０℃で１時間滞留反応させた。

この排出反応液３６ｋｇ、／Ｈ（粕成分析値：スルファ
ミン酸０．ＮＨ４Ｈ３Ｏ４８％、ＮＨＯ３１６，６％）
に硝酸とのモル比が０，９１になるようにスルファミン
酸３．６ｋｇ／Ｈを混合し、次の第２段反応器（グラス
ライニング製、内容積５０１）へ仕込み、１２０°Ｃで
１５時間滞留反応させた。

さきの第１段反応器から８．５６ｋｇ／Ｈ１第２段反応
器から１．４６ｋｇ／Ｈの亜酸化窒素が発生し、これを
精製工程へ送った。

収率はスルファミン酸に対し合計９０％であった。

第２段反応器から排出された反応液の組成はスルファミ
ン酸Ｏ１硝酸０．８％、酸性硫酸アンモニュウム５％硫
酸４８，５％、残部水であった。

比較例 １ スルファミン酸２３．１ ｋｇ／Ｈを６０％硝酸２４．
９１ｙ／Ｈと混合し、（モル比１０）実施例１と同じ第
１段反応器に送太し１２００Ｃで１時間滞留反応させた
。

このとき亜酸化窒素発生量は８．８ｋｇ／Ｈであり、ス
ルファミン酸に対する収率は８４％であった。

３６ｋｇ／Ｈの排出反応液組成はスルフアミ７酸０．０
２％、酸性硫酸アンモニウム６．０％、硝酸７．０％、
硫酸５６．１％、残部水であった。

比較例 ２ スルファミン酸の硝酸に対する仕込みモル比を夫々０．
５及び１．０に保ち９８％硫酸をスルファミン酸の２倍
モル加え比較例１と同様に１段で反応させた。

前者の亜酸化窒素収率はスルファミン酸に対し９０％、
後者は７０％であった。

また前者の排出反応液組成はスルファミン酸１％、硝酸
１７％、酸性硫酸アンモニウム１．５％、硫酸６４；％
、残部水であった。

註、前記％はすべて重量％である。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の工程の一例を示すブロックダイヤグラムで
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ スルファミン酸と硝酸とを反応せしめて亜酸化窒素
   を得る方法において、スルファミン酸を硝酸に対し少な
   くとも２段に分割して装入することを特徴とする亜酸化
   窒素の製造方法。 ２ スルファミン酸の硝酸に対する各段の仕込モル比を
   １以下に保持して反応させる特許請求の範囲１記載の方
   法。