CN1037883A

CN1037883A - 用二氯化铁制备三氯化铁的方法

Info

Publication number: CN1037883A
Application number: CN89102948A
Authority: CN
Inventors: 勒内·克莱尔; 艾伦·加莱
Original assignee: Atochem SA
Current assignee: Arkema France SA
Priority date: 1988-04-29
Filing date: 1989-04-29
Publication date: 1989-12-13
Anticipated expiration: 2004-04-29
Also published as: AU3372289A; NO891786D0; KR890015964A; FI96414B; FR2630725B1; ES2031376T3; DK208289D0; IE61685B1; ATE75213T1; NO300889B1; FI892061A0; EP0340071A1; PT90427A; GR3005145T3; FR2630725A1; PT90427B; EP0340071B1; CN1021218C; KR920008519B1; FI892061A

Abstract

本发明涉及三氯化铁的制备方法，其中包括把含有三氯化铁的稀释液中的二氯化铁进行氯化，然后使所得产物降压，以使其中的水分蒸发掉，并使部分的三氯化铁进行循环。

此法可制备直接作为水处理工艺的絮凝剂的三氯化铁。

Description

本发明涉及用二氯化铁制备三氯化铁的方法，特别是制备其重量浓度为35-45%三氯化铁溶液。这种三氯化铁是作为絮凝剂用于水处理工艺中，为此可以参照第三版的KIRK OTHMER，第24卷，第394-396页（1984年）和第10卷，第498页（1980年）所叙述的实施情况，最简单的方法是将铁用盐酸进行酸蚀反应，从而制得其重量浓度约为36%的二氯化铁（FeCl₂）溶液，然后进行氯化制得其重量浓度约为41%的三氯化铁（FeCl₃）溶液，并可直接用作絮凝剂，这种41%重量浓度的溶液通常是用于商业上的。为此有必要制备FeCl₂的浓溶液，然而在蒸发浓缩中FeCl₂和FeCl₃能够部分地水解，并放出HCl，而在FeCl₃中存在有HCl对水处理工艺是有害的。这方法需要用浓盐酸。

美国专利US4，066，748叙述了用来自酸洗浴的FeCl₂溶液作为原料的方法，该方法需要浓缩二氯化铁，并需要进行两个步骤的氯化。

美国专利US3，682，592叙述了相似于上述专利的方法，然而，其中的二氯化铁溶液要与氧接触反应。

现在人们发现了一个极简单的方法，即通过把二氯化铁的稀溶液进行氯化而制备出三氯化铁浓溶液。

本发明的方法是用二氯化铁制备三氯化铁，其中包括以下几个步骤：

a）在含有三氯化铁溶液的存在条件下，使含二氯化铁的溶液与氯进行接触反应;

b）把从a）所得的产物进行降压处理;

c）把一部分从b）所得的液相循环至步骤a），其余部分则作为产品提取。

二氯化铁是以水溶液的方式存在的，三氯化铁也是如此。“在三氯化铁的存在下”意味着在步骤a）中除了加入二氯化铁外，还加入三氯化铁，而上述二氯化铁接着又被氯化成三氯化铁。其中可以使用液态的氯或气态的氯，或是含有氯的气体或液体，它们的接触反应可以任意方式进行，只要足于保证氯与二氯化铁的充分接触即可。例如，可以使用带搅拌的反应器或蒸馏柱或吸收柱。最好采用装有接触装置。例如塔板或环型填料装置的塔柱，或装有多层上述接触装置的塔柱。二氯化铁溶液和三氯化铁溶液是从塔柱顶部加入的，而氯则从塔柱底部通入的。如果使用过量的氯（相对于二氯化铁量而言），则可以从塔柱顶部收集少量的氯，伴有氯和少量水汽的气体因蒸汽压力从塔柱顶部逸出。在塔柱底部则可以收集三氯化铁溶液。根据本发明的保护范围，可以从塔柱的多个部位上加入二氯化铁溶液，同样也可以从多个部位上通入氯。

在步骤b）中把从步骤a）所收集的溶液进行降压处理，这种降压处理会促使三氯化铁溶液中的水份部分地蒸发，从而又使三氯化铁溶液得到浓缩。这种降压处理可以在任一种容器中进行，这种容器的大小能足于使其中的汽相与液相分离。

本发明方法的c）步骤包括把前述的一部分液相循环送回到步骤a），其余部分液相则作为三氯化铁产品加以回收。其量（摩尔数）与加入到步骤a）的二氯化铁的量相对应。

最好将这溶液恢复到常温。

加入到步骤a）的二氯化铁溶液的浓度可以是任意的，它也可以含有盐酸。最好使用不含有盐酸的二氯化铁溶液，以便能直接把所得的三氯化铁作为水处理工艺的絮凝剂加以使用。

最好使步骤a）的温度保持适中，也就是说，使加入到步骤a）的溶液在逗留时间的温度不会导致FeCl₂的水解。

氯与二氯化铁的反应是完全充分的，一般使二氯化铁的反应逗留时间至少保持10秒为宜，最好是小于4个小时。

并不必要使全部FeCl₂被氯化，根据三氯化铁的规格要求有时还允许在三氯化铁芤褐泻?.1-1%（重量）的FeCl₂。根据本发明还可以使用超过化学计量的过剩的氯。

在步骤a）中的反应温度以50-100℃为宜，在步骤a）中的压力可以是任意的，为方便起见一般是取大气压力和6巴之间的压力，而以取大气压和1巴（相对压力）之间的压力为最佳。

把从步骤a）所得的产品进行降压处理，其压力大小取决于能被蒸发的水分含量，压力降得越低，水分蒸发得越多。水分的蒸发量也取决于被降压的溶液量，其量越大则蒸发得越多，一般三氯化铁的循环量是产品的1-10倍。

欲蒸发的水量取决于FeCl₂的溶液浓度，以及所希望得到的产品FeCl₃的浓度。FeCl₃的循环量也可以控制温度，循环量越大，则对于同量的FeCl₂来说，步骤a）的出口温度提升的越少。由FeCl₂的氯化反应所产生的热量主要消耗于降压处理过程中，其表现是温度降低了。如果欲蒸发更多的水份，则需提供热能。因此，在降压处理前最好加热由步骤a）所得的产品。然而为了不使FeCl₃发生降解，则要求其加热过程不得过110℃，我们也可以多次重复加热-降压过程。只要在降压过程后又重新压缩液相就行了，例如用泵加压。一般降压至0.05-0.3巴（绝对压力）为宜。其真空度可由泵或蒸汽喷射器形成。

根据本发明的另一个实施方案，在降压以后和循环至步骤a）以前，也可以重新加热三氯化铁溶液。然而，很显然在将产品提取以后，可以提供低位的热能，以便能提高热能，而同时又不过高地提升FeCl₃的温度。

根据本发明的另一个实施方案，只要温度较合适，我们可以把产品三氯化铁的热能转移到欲加入到步骤a）中的二氯化铁溶液，从而使其受到预热。这种回收方式能够获取少量的热能，然而能在降压过程中蒸发掉更多的水分，而且在降压以前只需更少的补充热能。

本发明的优点在于可以用二氯化铁的稀溶液制备三氯化铁的浓溶液，而全过程不用蒸发器。

本附图显示了实施本发明的一个例子，其中（1）表示进行a）步骤反应的塔柱，（3）是降压缸，（2）和（4）是泵。从（5）管加入二氯化铁溶液，管（6）是三氯化铁循环管，管（7）是氯管。产品通过管（8），经由热交换器（11），通往降压缸（3）。降压缸（3）经过管（9）与真空装置相连。用泵（4）把降压缸中的液相排出，通过管（10）收集产品。通过管（12）回收氯以及带入系统的惰性物质。

下列实例进一步说明本发明，但不构成对其的限制。

例1

使用如附图所示的装置，其中（1）是玻璃装置其内径是0.35米，填料高度是10米。

通过（5）加入由296千克/小时FeCl₂和704千克/小时水所组成的80℃的溶液，通过（7）加入82.7千克/小时氯和5千克/小时惰性物质。由（12）回收5千克/小时的惰性物质，并由（8）收集85℃的三氯化铁溶液。塔柱（1）的操作压力是1.1巴（绝对压力）。通过热交换器（11）把三氯化铁溶液由85℃加热到94℃，然后降压至0.25巴（绝对压力）。把含有2272千克/小时FeCl₃和3269千克/小时水的溶液通过管（6）进行循环。并通过（10）提取含有379千克/小时FeCl₃和545千克/小时水的溶液。

例2

如例1进行操作，但通过（5）加入很稀的FeCl₂溶液，也就是说296千克/小时FeCl₂和963千克/小时的水。把（8）中的FeCl₂溶液由76℃加热至106℃，然后降压至0.15巴（绝对压力），而液相的温度降至62℃。通过（10）同样得到FeCl₃的浓溶液。

例3

如例1进行操作，但塔柱直径是0.4米，而且通过（5）加入很稀的FeCl₂溶液，也就是说296千克/小时FeCl₂和963千克/小时的水。把（8）中的FeCl₃溶液由69℃加热至92℃，然后降压至0.15巴（绝对压力）。通过（10）同样得到FeCl₃的浓溶液，其中通过（6）的循环量是由3790千克/小时FeCl₃和5450千克/小时的水所组成的稀溶液。

Claims

1、用二氯化铁制备三氯化铁的方法，其特征是它包括：

a)把氯加入同时含有三氯化铁溶液的二氯化铁的溶液中，

b)把由a)所得产物进行降压处理，

c)把由b)所得的液相部分地循环至a)，而其它部分则作为三氯化铁产品。

2、根据权利要求1的方法，其特征是在b）之前进行加热。

3、根据权利要求1或2的方法，其特征是其中的三氯化铁的循环量是产品的1-10倍。

4、根据权利要求1-3中之一的方法，其特征在于三氯化铁产品被用来预热进入a）以前的二氯化铁溶液。