DE1667850A1 - Verfahren und Einrichtung zur Herstellung eines Eisenoxidrot-Pigmentes - Google Patents

Description

• Verfahren. und Einrichtung zur Herstellung eines Nisenoxidrot-Pigmentes Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Eiseaoxidrot-Pigmentes durch Trocknung von 7a804,7a20 und nachfolgende Wärmezersetzung des auf diese Weise erhaltenen Produktes in einet Wirbelachichtreaktor, Es ist bekannt, daB bei är Herstellung des Eisenoxids das Ferrosulfat-Heptahydrat zuerst getrocknet, sodann durch Wärmebehandlung zersetzt wird, wodurch sich zuerst ein Ge- misch von Ferrisulfat und Ferrioxid unter Ausscheidung von Wasser bildet, demnächst sich das Ferrisulfat zu Ferrioxid ält. und Schwefeltrioxid umsetzt, Letzten Endes erhält man, aus Ferrosulfat-Heptahydrat - unter Freisetzung von Wasser --ferrioxid, Schwefeldioxid und Schwefeltrioxid, Zur Herstellung des äisenoxide sind zwei verschiedene Methoden bekannt, Naoh der älteren Methode wird der Vorgang in einem Drehofen in zwei Stufen durchgefß.hrt, Diesen Verfahrex ätt - neben einem großes lufwandbedarf - den Nachteil, daß der Vorgang zu langwierig ist und kein homogenes Produkt liefert, Eine neuere Wirbelbettmethode ermöglichte die Durch- führung des Prozesses in einer einzigen Stufe. Wird das Perronulfat-Heptahydrat bei einer Temperatur von 100 bis 250o0 in einem Wirbelbett mit sauerstoffhaltigen Gasen behandelt, so entstehen - unter Freiwerden von Wasser - Eisenoxidhydroxid, basisches Ferrisulfat und Ferriaulfat, Die Wärmezersetzung des letzteren erfolgt wiederum in der oben beschriebenen Weise. Die austretenden Gele enthalten eine annähernd gleiche Menge an Schwefeldioxid und Schwefeltrioxid, deren Gesamtgehalt nicht mehr als 3 bis « der austretenden Gasmenge beträgt, Da- her kann das austretende Gas mittels der bekannten Verfahren wirtschaftlich nicht zu Schwefelsäure verarbeitet werden, Wenn man jedoch das Schwefeldioxid zu Schwefeltrioxid oxydiert, so wird die Verarbeitung zu Schwefelsäure schon wirtschaftlich, Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfah- ren $u entwickeln, das ermöglicht, die sich übrigens ganz gut

  zur

  bewährte WirbelsehichxaethodeZgleichzeitigen Herstellung eines

  Eisenoxidrot-Pigmentes von vorzüglicher Qualität und lebhafter Farbe und eines solchen Gases anzuwenden, dessen Zusammensetzung zur schwefelaäureherstellung brauchbar ist,' Die Erfindung ruht auf der Erkenntnis, daß man die Oxydation des Schwefeldioxide zu Schwefeltrioxid in Gegemwart von Ferrioxid als Katalysator derart durchführen kann, daß das Pigmeatprodukt selbst als Katalysator dient, Eine weitere Erkenntnis ist, daß die Sulfatisierung des Katalysators in be- trächtlichem Maße vermindert und ein Kontaktumsetzungsgrad von 90 bis 94% erreicht Werden kann, falle man den Nisenoxid-Katalysator in einem Wirbelbett bei einer Temperatur von 400 bis 600°C mit schwefeldioxidhaltigen Gasen behandelt, wobei der sulfatisierte Katalysator in derselben Einrichtung mittels der heißeren Gase regeneriert werden kann, falls man den Katalysa- tor im Reaktor in einer nach unten strebenden Bewegung hält, Es wurde schließlich gefunden, daB man mittils des Wirbeischichtverfahrens ein Pigment von viel lebhafterer Farbe erhalten kann, falls man das Ferrisulfat aus dem aus Eisenoxidhydroxid und Ferrisulfat bestehenden System extrahiert und das rückständige Eisenoxidhydroxid erhitzt, Durch Erhöhen der Behandluagstexperatur kann die Farbenintensität den Pigmentes verstärkt werden, Die@Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bisenoxidrot--Pigmentes durch Trockaung von FeS04,7H20 und nachfolgende Wärmezersetzuag den auf diese weise erhaltenes Pro- duktes in einem Wirbelachichtreaktor, Erfindungsgemäß geht nas derart vor, daß man wenigstens 5% des von der Wirbelschicht des Reaktors abgeführten Eisenoxid-- (F0203) Produkten in den oberes Teil des Reaktors zurückleitet, und in diesem oberen Teil des Reaktors eine zweite Wirbelschicht von einer Temperatur zwischen 400 °C und 6000 C entwickelt, in welcher der Schwefeldioxidgehalt des von der unteren Wirbelschicht nach oben strömenden Gases mittels Eisenoxids als Katalysator zu schwefeltrioxid oxydiert wird. Die obere Wirbelschicht wird mittels der unteren Wirbel-schicht in einer ununterbrochenen Zirkulation gehalten, und der in der oberes Wirbelschicht sulfatisierte Katalysator wird in der unteren Wirbelschicht in einem geschlossenen Kreislauf re-- generiert, Nach einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Entfernen der Feuchtigkeit in einen - vor dem zur Wärmezersetzung dienenden Reaktor eingeschalte-. nen - zweiten Wirbelschichtreaktor durchgeführt, Erfindungsgemäß wird ein Eisenoxidrot-Pigment von lebhaft roter Farbe zweckmäßig derart hergestellt, daß man das Ferrisulfat von dem Eisenƒxidhydroxidgehalt des getrockneten Produktes mit Wasser extrahiert, und das rückständige Eisenoxidhydroxid auf die oben beschriebene Weise verarbeitet,, Das erfindungsgemäße Verfahren und eine vorteilhafte Ausführungsform der zur Durchführung den Verfahrens dienenden Einrichtung werden anhand der beigelegten Zeichnung in den nachstehenden Beispielen näher erläutert. Abbildung 1 ist eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Beispiel 1, Abbildung 2 zeigt das Arbeitsschema nach Beispiel 2, Beispiel 1 Das Rohmaterial 1, g0fördert durch eine pneumatische Förderrinne, scheidet im Staubzyklon 2 von dem Luftstrom aus- und gelangt in die Wirbelschichtdoaiereinrichtung 3, über deren perforierte Platte 4 es auf Einwirkung der durch Öffnung 5 ein- tretenden Luft eine Wirbelschicht bildet. Das wirbelnde Roh- material strömt durch Öffnung 6 auf die perforierte Platte 8 des Wirbelschicht-Trocknungsreaktors ?, und verliert hier sein Kristallwasser in der bei einer Temperatur von 100 bis 20o0 gehaltenen Umgebung, auf Einwirkung von den durch Öffnung 9 eintretenden Rauchgasen. Das vom Kristallwasser befreite Rohmaterial strömt durch Öffnung 10 auf die perforierte Platte 12 der Wirbelschicht-Überführeinrichtung 11, und bildet über diese Platte - unter Einwirkung der durch Öffnung 13 eintretenden Luft -eine Wirbelschicht, sodann fließt es kontinuierlich, durch Öffnung 1,.4y in den Wirbelschicht wärmezersetzungsreaktor 15 über, Hier bildet es über die perforierten Platten 16 - unter Einwirkung der durch Öffnung 18 eintretenden Rauchgase - mehrere Wirbelschichten 17, und setzt sich in der Umgebung von einer Temperatur von 600 bis 90°0 zu Ferrioxid um, währenddem sich die entstandenen, Schwefeldioxid- und schwefeltrioxidhaltigen heißen Gase nach aufwärts bewegen. Demnächst strömt das Produkt durch Öffnung 19 auf die perforierte Platte 21 der 16führW einrichtung 20, bildet dort unter Einwirkung der durch Öffnung 22 eintretenden Luft eine Wirbelschicht, und tritt durch Rohr 23 aus, Die in der über den perforierten Platten 16 befindli- chen Wirbelschicht 17 :entstehenden, Schwefeldioxid- und schwefel'brioxid.haltigen heißen Gase strömen über die aus dem Produkt stuf der perforierten Platte 47 gebildete Schicht 48, die von der lbführeinrichtung 20 durch Öffnung 49 auf die peZforierte Platte 47 des Reaktors 15 gelangt, und die Gase entwickeln dort eine Wirbelschicht aus dem Produkt, Die Wirbelschicht 48 wird kontinuierlich erfrischt, indem dieselbe Menge des Produktes, die durch die Öffnung 49 eintritts fortwährend durch die senk-rechte Materialtransportröhre 50 in die untere Wirbelschichtzurückströmt,

  Das Schwefeldioxidgas wird in der Wirbelschicht 48

  des Ferrioxids zu Schwefeltriozid-oxydiert. So enthält der vom

  Reaktor 15 austretende Gasstrom lediglich Schwefeltrioaid, Die

  als Katalysator dienende Ferriozid-Wirbelschicht 48 ist schwach

  sulfatisiert, er regeneriert sich jedoch in der unteren Schicht

  des Reaktors 15, und - vermischt mit dem Produkt -der Wärme-

  zersetzung - tritt durch die Öffnung 19 aus, Das austretende Produkt vermischt sich in Rohr 23 mit

  dem durch Öffnung 24 einetremeiden Wasser und gelangt in den

  ßydrözyklom 25, wo es gesichtet wird. Die feinkörnige Trübe

  strömt durch Rohr 26 in den Wirbelschichtwäscher 27, während

  die grobkörnige Trübe in die %xeglmühle 28 und das gemahlene

  Produkt von hier in den Hydrozyklon 29 gelangt, Von. Hydrozyklon 29 strömt die grobkörnige Trübe durch Rohr 30 in die Mühle 28 zurück, während die feinkörnige Trübe durch die Rohrleitung 31 in den Wirbelschichtwäscher 2? gelangt, Die Verunreinigungen werden im Wäscher 2? durch das durch den Rohrstutzen 32 eintretende Wasser extrahiert, und treten durch den Rohrstutzen 33 als Abwasser aus, Die gewaschene Trübe fließt durch die Rohrleitung 34 in die Zentrifuge, sodann von hier in den Trockner,

  Das Gas entfernt sich aus den Wirbelschichtreaktoren 7

  und 15 durch die 35 bzw, 36, währenddem sich die

  festen Schwebestoffe ausscheiden und in die Reaktoren zurückfal-

  len, Das von den Reaktoren durch die Staubzyklone austretende Gas enthält noch Staubverunreinigungen, Zur Bindung dieses feinen Staubgehaltes dienen die mit perforierten Platten zu Sektionen geteilten Gegenstroa-Gas Flüssigkeit Reaktoren (Schaumkolonnen) 37 und 38, in denen das .nach unten strömende Waschwasser durch die nach aufwärts steigenden Gase über die Öffnungen der perforierten Platten zu Schaum umgesetzt wird, wodurch die Bindung des Staubs durch den Wasserschaum großer Oberfläche ermöglicht wird, . Das Waschwasser tritt in den Reaktor 37 durch den Rohr- stutzen 39 ein, und entfernt sich durch den Rohrstutzen 40 als Abwasser, eventuell in einen Bedimentierbehälter. Das gerei- nigte Gas vermischt sich durch Rohr 41 mit der Luft, Vom Reaktor 38 leitet man die Trübe durch die Rohrlei- tung 42 in die Zentrifuge 43, Von hier strömt die dicke Trübe samt der benötigten Menge frischen Wassers durch die Rohrlei- tung 44 in den Reaktor 38 zurück, Das durch Rohr 46 austretende, schwefeldiogidhaltige Gas wird bei der Schwefelsäureherstellung verwendet, Beispiel 2

  Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wird mit d« folgenden

  Modifizierungen angewendet (1bb, 2), Das Rohmaterial 51 passiert durch den dem Reaktor 7

  im Beispiel 1 entsprechenden Reaktor 52 und tritt als e ix aus

  Eisenoridhydro:id und Yerrisulfat bestehendes Gemisch 53 aus,

  Außer dem Rohmaterial 51 wird in den Reaktor 52 auch Rauchgas

  54 eingeleitete das dann als Endgas 55 austritt" Das Gemisch

  53 wird in den luflösungsbehälter 56 geleitet, der mit der

  Kühler-Kristallisüreinrichtung 57 gekoppelt ist. Heißwasser

  58 wird in den Auflöserbehälter 56 eingeleitet. Vom AuflösOr-

  behälter 56 tritt Nisenoxidhydroxid, während von der Mihl. er-

  Kristallisiereinrichtung 5? Ferrisulfat 60 austdie in separa-

  ten Reaktoren einer Wärmezersetzung unterworfen werden. Diese

  Reaktoren entsprechen dem Reaktor 15 im Beispiel 1. Eisenoxid-

  hydroxid wird in den Reaktor 61, während Ferrisulfat in den

  Reaktor 62 geleitet. Die Rauchgase 63 bzw. 64 treten auch in

  diesex Reaktoren ein, und entfernen sich als Erdgase 65 bzw.

  66. Außerdem treten die Ferrioxidprodukte 6? bzw. 68 auch von

  diesen beiden Reaktoren aus. Demnächst verläuft der Vorgang ixi

  der im Beispiel 1 beschriebenen Weise, Ale Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens kann noch

  erwähnt werden, da.ß heiße Oase dem Katalysator zufließen; so

  ist die Wärmebilanz eben .bei einem geringen Schwefeldioxid-

  gehalt vorzüglich. Der Utalysator sulfatisiert sich nur in ge-

  ringem Maße, und er wird im Laufe des Vorganges vollkommen re-

  generiert, Das Verfahren ist sehr einfach, wird in einer einzi-

  gen Einrichtung durchgeführt und trotzdem übersteigt der Kontakt--

  umsetzungsgrad 90%,-in manchen Fällen sogar 94%,

Claims (1)

1. PATENTATSPRÜCEB Je Verfahacerg zur Herstellung eines Nisenoxidrot--Pig- _m.entes durch Trocknung von FeS04,7H20 und nachfolgende Wärme- zersetzung des auf diese 'eise erhaltenen Produkten in einem Wirbelßchichtreaktor, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß Man wenigstens 5% des von der Wirbelschicht des Reaktors abgeführten Eisenoxid» (Ire 203) Produktes in den oberen Teil des Reaktors zurückleitet, und in diesem oberen Teil den Reaktors eine zweite Wirbelschicht von einer Temperatur zwischen 400oc und 600o0 entwickelt* in welcher der Schwefeldioxidgehalt des von der unteren Wirbelschicht nach oben strömenden Gases mittels Eisenoxids als Katalysator zu Schwefeltrioxid oxydiert wird, und die obere Wirbelschicht mittels der unteren Wirbelschicht .in einer ununterbrochenen Zirkulation gehalten wird, und der in der oberen Wirbelschicht sulfatisierte Katalysator in der unteren Wirbelschicht in einem geschlossenen Kreislauf regeneriert Wird, 2, Verfahren nach Anspruch 19 dadurch g e k e n n z e i e h n e t t daß die Feuchtigkeit in einem vor dem zur Wärmezernetzuag dienenden Reaktor eingeschalteten zweiten Wir- belschichtreaktor entfernt wird, 3, verfahren nach Anspruch 1 oder 2 zur Herstellung einen Eisenoxidrot-Pigmentes von lebhaft roter Farbe, dadurch g e k e a n z e i c h n e t , daß man das rerrisultat von den $isenoxidhydroxidgehalt des getrockneten Produktes mit Wasser extrahiert und das rückständige Bisenoxidhydroxid auf dib in Anspruch 1 beschriebene 'eise aufarbeitet,