DE1803998B2

DE1803998B2 - Vorrichtung zur wiedergewinnung von schwefelsaeure und eisensulfatheptahydrat durch vakuumverdampfen

Info

Publication number: DE1803998B2
Application number: DE19681803998
Authority: DE
Inventors: Shinzo Takaishi Senboku; Morimoto Yasuo Takatsuki; Sumiya (Japan)
Original assignee: Daido Chemical Engineering Corp
Current assignee: Daido Chemical Engineering Corp
Priority date: 1968-10-19
Filing date: 1968-10-19
Publication date: 1973-06-20
Also published as: DE1803998C3; DE1803998A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wiedergewinnung von Schwefelsäure und Ferrosulfatheptahydrat aus Beizabfällen.

Die Verwendung von Beizabfällen, die erzeugt werden, -.vcnn Stahl mit Schwefelsäure gebeizt wird, ist ein schwerwiegendes Problem der Stahlindustrie. Viele Versuche sind durchgeführt wo.den. den Reizabfall zu behandeln, um Schwefelsäure und Ferrosulfat davon wiederzugewinnen, vergleiche z. B. österreichische Patentschrift 22? 905. Tm allgemeinen sind die Beizabfälle durch Vakuumverdampfen kon7.»ntriert worden. Bei den bisher bekannten Einrichtungen ist es jedoch zur Erhöhung des Rückgewinnungswirkungsgrades gewöhnlich nötig, zur Erzeugung eines ausreichenden Vakuums in dem Verdampfer eine große Dampfmenge zu verwenden und zur Kondensation des erzeugten Dampfes eine große Wassermenge zu verwenden, was eine solche Behandlung unwirtschaftlich und kompliziert macht und große Einrichtungen erfordert.

Gemäß der Erfindung werden die obigen Nachteile beseitigt.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der Schwefelsäure und Fcrrosulfat aus Beizabfällen mit einer verhältnismäßig einfachen Apparatur vorteilhaft zurückgewonnen werden kann und wobei die verwendete Dampf- und Wassermenge unter erhöhter Rückgewinnung von Schwefelsäure und Ferrosulfat vermindert werden !rann. Darüber hinaus soll die zurückgewonnene Schwefelsäurelösung unverändert ohne Erhitzen oder VciJünnen als Beizflüssiekeit wieder verwendet wer-Diese Aufgaben werden durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Wiedergewinnung von Schwefelsäure und Eisensulfathydrat aus Beizabfällen durch Vakuumverdampfen gelöst, die wie folgt gekennzeichnet ist:

Primäre und sekundäre automatische Verdampfer zum Konzentrieren eines zu behandelnden Beizabfalles, wobei der sekundäre automatische Verdampfer mit dem primären Verdampfer verbunden ist. einen

ίο mit dem primären Verdairmfer verbundenen Wärmeaustauscher, einen mit dem Wärmeaustauscher verbundenen primären Kondensator, einen mit dein sekundären Verdampfer verbundenen sekundären Kondensator, zwei vakuumerzeugende Vorrichtunsen. die mit dem primären bzw. sekundären Kondensator verbunden sind, eine Vorrichtung zum Kühlen der konzentrierten Flüssigkeit aus dem sekundären Verdampfer zur Ausfällung von Ferrosulfatheptahydrat. eine Vorrichtung zur Einführung der gekühlten Flüssigkeit von der Kühlvorrichtung in den sekundären Kondensator und eine Vorrichtung zur Einführung der Flüssigkeit von dem sekundären Kondensator in den Wärmeaustauscher.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungssemäßen Vorrichtung wird in der Zeichnung veranschaulicht, welche eine schematischc Seitenansicht der Vorrichtung darstellt.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist eine Seite eines primären automatischen Verdampfers 1 mittels einer Pumpe 5 und eines Rohres 6 mit einem Vorratsbehälter 2 für Beizabfall verbunden, der einen Vorwärmer 3 und ein Rührwerk 4 enthält. Die Unterseite des primären automatischen Verdampfers 1 ist mittels eines Rohres 8 über ein Ventil 9 mit einer Seite eines sekundären automatischen Verdampfers 7 verbunden, und die Oberseite des primären Verdampfers 1 ist über ein Rohr 11 mit einem Wärmeaustauscher 10 verbunden. Die obere Seile des Wärmeaustauschers 10 ist über ein Rohr 13 mit der unteren

4.0 Seite des primären Kondensators Is. verbunden, wobei di·: obere Seite des primären Konc'ensators imit einem Rohr 14 zum Einführen von Kühlwasser verbunden ist. Durch ein Rohr 15 ist die obere Seite des Kondensators 12 mit einem Vakuumgenerator 16 verbunden, wie beispielsweise eine Vakuumpumpe, eine Saugstrahlpumpc. eine Wasserstrahlsaugpumpe usw. Die obere Seite des sekundären automatischen Verdampfers 7 ist über ein Rohr 17 mit der unteren Seite eines sekundären Kondensators 18 verbunden, dessen Oberseite über ein Rohr 20 mit einem Vakuumgenerator 19 verbunden ist, wie beispielsweise eine Vakuumpumpe, eine Saugstrahlpumpe, eine Wasserstrahlsaugpumpe usw., und die untere Seite des sekundären Verdampfers 7 ist über ein Rohr 21 mit einem Kristalüsationsgefäß 11 verbunden, wobei eine Pumpe 23 dazwischen angeordnet ist. Das Kristallisationsgefäß 22 ist mit einem Eisgencrator 24 versehen, und die Unterseite des Kristallisationsgefäßes 22 ist mit einer Zentrifuge 25 verbunden, mit welcher ein Vorratsbehälter 26 für Mutterflüssigkeit verbunden ist. Mittels eines Rohres 27 ist der Vorratsbehälter 26 für Mutterflüssigkeit mit der oberen Seite des sekundären Kondensators 18 verbunden, wobei eine Pumpe 28 zwischen dem Behälter 26 und dem Kondensator 18 angeordnet ist. Über ein Rohr 29 ist die Unterseite des sekundären Kondensators 18 mit einem Vorratsbehälter 30 verbunden, welcher ferner über ein Rohr 31 mit der Oberseite des Wärmeaus-

tauschers 10 verbunden ist. Eine Pumpe 32 ist mit dem Behälter 30 und dem Austauscher 10 verbunden. Mit 33 wird eine an dem Wärmeaustauscher 10 angebrachte Auslaßleitung bezeichnet, und 34 ist ein damit verbundener Vorratsbehälter. Mit dem Warmeaustauscher 10 und dem primären Kondensator 12 verbundene Ab'aufrohre 35 bzw. 36 sind beide mit einem Behälter 37 verbunden.

Eines der bevorzugten Beispiele zur Behandlung von Schwefelsäure-Beizabfällen unter Verwendung der wie oben konstruierten Einrichtung wird im foleenden veranschaulicht.

Die Drücke in dem primären automatischen Verdampfer 1 und dem sekundären automatischen Verdampfer? werden mittels der Vakuumgeneratoren 16 bzw. 19 jeweils auf 40 mm Hg bzw. 10 mm H2 vermindert. Der Beizabfall, der 18.2 Gewichtsprozent H.SOj und 12.8 Gewichtsprozent FeSO₄ enthalt, wird in dem Vorratsbehälter 2 mittels des Vorwäiiric~ 3 auf 80 C vorgewärmt und über die Pumpe 5 und das Rohr 6 in den primären automatischen Verdampfer 1 bei einer Geschwindigkeit von 930t) ka. h eingeführt, wobei der Beizabfall ferner \on dem primären Verdampfer 1 durch das Rohr 8 in dem sekundären Verdampfer? zugeführt wird. Der Bt-i/nbfall in dem primären und sekundären Verdampfer 1 und 7 verdampft, bis die Temperaturen der Flüssigkeit in jedem der Verdampfer auf den Siedepunkt entsprechend des verminderten Druckes in jedem Verdampfer abfallen. Somit fällt die Flüssigkeitstemperatur durch selbsttätige Verdampfung in dem primären Verdampfer auf 39" C ab. und jene in dem sekundären Verdampfer fällt auf 23 C ab. wobei der Dampf in dem primären Verdampfer 1 bei einer Geschwindigkeit von 530 kg h und in dem sekundären Verdampfer 7 bei 190 kg.'h durch sehsttritige Verdampfung erzeugt wird. Der somit erhaltene kondensierte Beizabfall wird nun von dem sekundären Verdampfer? durch die Pumpe 23 und das Rohr 21 in das Kristallisationsgefäß 22 eingeführt und. während es den Eisgenerator 24 durchläuft, auf

— 5^: C abgekühlt, wodurch Kristalle von Ferrosulfatheptahydrat ausgefällt werden. Solche Kristalle werden durch die Zentrifuge 25 von der Mutterfiüssigkeit separiert, um Ferrosulfatheptahydrat bei einer Geschwindigkeit von 1800 kg/h und die Mutterflüssigkeit, die 25 Gewichtsprozent Schwefelsäure und 3 Gewichtsprozent Ferrosulfat enthält, bei einer Geschwindigkeit von 6780 kg/h zu erzeugen. Die auf

— 5^: C abgekühlte Mutterflüssigkeit wird dann in den Vorratsbehälter 26 gegeben, von welchem sie in die obere Seite des sekundären Kondensators 18 eingeführt wird. Die in den Kondensator 18 eingeführte Mutterflüssigkeit kommt mit dem durch das Rohr 17 in den Kondensator 18 von dem sekundären Verdämpfer 7 geleiteten Dampf in Kontakt, um den Dampf vollständig zu kondensieren. Somit steigt die Temperatur der Mutterflüssigkeit auf 16 C. und die Konzentration der Schwefelsäure und des Ferrosulfats fällt auf 24,3 Gewichtsprozent bzw. 2,9 Gcwichtsprozent. Die danach durch das Rohr 29 in den Vorratsbehälter 30 eingefL'irte Flüssigkeit wird mittels der Pumpe 32 durch das Rohr 31 zum Oberteil des Wärmeaustauschers 10 weitcrgcleitet, um mit dem Dampf die Wärme auszutauschen, der von dem primären Verdampfer 1 durch das Rohr 11 dem Wärmeaustauscher 10 zugeführt wird, worauf die Flüssigkeit dann durch das Rohr 33 in den Vorratsbehälter 34 gelangt. Die somit zurückgewonnene Flüssigkeit enthält 24.3 Gewichtsprozent Schwefelsäure "und 2.9 Gewichtsprozent Ferrosulfat und hat eine Temperatur von 28 C, so daß die Flüssigkeit unverändert ohne Erhitzen oder Verdünnen als Beizflüssigkeit verwendet werden kann.

Der zum Wärmeaustausch benutzte Dampf wird

ίο durch das Rohr 13 dem primären Kondensator 12 zugeführt und kommt mit dem %on dem Rohr 14 zugeführten Kühlwasser in Kontakt, um zu kondensieren. Das Kondensat wird von der Leitung 36 zum Behälter 37 abgelassen. In diesem Beispiel betrag!

das dem Kondensator 12 zugeführte Kühlwasser nur 41 m^:i. h und die für den Eisgenerator erforderliche Kältekapj/nät beträgt 217 ^K) Kcal h. Das Vakuum in dem primären und sekundären -/erdampfer wird ohne Verwendung von DampfzusaLeinrichtungen beibehalten.

Wenn der aus dem primären und sekundäre,; Verdampfer erzeugte Dampf mit Kühlwasser kondensiert wird, ohne mit rückgewonnener Schwefelsäure in Kontakt gebracht worden zu sein, wird eine Dampfzusatzeinrichtung und 407 kg h Dampf erforderlieh, um das Vakuum in dem sekundären Verdampfer sicherzustellen. Ferner sind 111.6 m'· h Kühlwas-c· zur Kondensation des Dampfes erforderlich.

Wird der sekundäre Verdampfer nicht verwendet und die in dem primären Verdampfer kondensierte Flüssigkeit von 39 C in den Eisgenerator eingeführt, so ist keine Zusatzeinrichtung erforderlich, jedoch eine große Kühlkapazität von 3:8 440 Kcal h für den Eisgenerator.

Gemäß der Einrichtung der Erfindung wird der in dem sekundären Verdampfer erzeugte Dampf in den sekundären Kondensator eingeführt, wo. wie oben beschrieben, durch den Eisgenerator gekühlte zurückgewonnene Schwefelsäure verwendet wird, den Dampf vollständig zu kondensieren, so daß durch Verwendung einer kleinen Vakuumv^rrichtung das Vakuum in dem Verdampfer aufrechterhalten werden kann, ohne einen großen Dampf- oder Vakuumgenerator mit hoher Kapazität zu verwenden.

Ferner wird ein Teil des in dem primären automatischen Verdampfer erzeugten Dampfes in Wärmekontakt mit der zurückgewonnenen Schwefelsäure gebracht und kondensiert, und der Rest des Dampfes wird ir dem primären Kondensator durch Kühlwasscr vollständig kondensiert, was durch Verwendung eines Vakuumgerätes von kleiner Leistung: und von Kühlwasser, das nur ausreicht, einen Teil des Dampfes zu kondensieren, das Aufrechterhalten von Vakuum in dem primären Verdampfer erlaubt. Darüber hinaus wird die zurückgewonnene Schwefelsäure mit kondensiertem Wasser in dem sekundären Kondensator verdünnt und in dem Kondensator und Wärmeaustauscher erhitzt, so daß es bei der Wiederverwendung der zurückgewonnenen Schwefelsäure nicht nö-

tig ist. sie zu verdünnen oder zu erhitzen, sondern sie kann zur Säurebehandlung von Stahl direkt wieder verwendet werden.

Die Einrichtung der Erfindung ist aus Materialien hergestellt, die der korrosiven Wirkung der zu be-

hindclnden Beizabfälle widerstehen, oder ist mit solchen Materialien ausgefüttert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Wiedergewinnung von Schwefelsäure und Eisensulfathydrat aus Bcizabfällen durch Vakuumverdampfen, gekennzeichnet durch primäre und sekundäre automatische Verdampfer (1, 7) zum Konzentrieren eines zu behandelnden Beizabfalk, wobei der sekundäre automatische Verdampfer (7) mit dem primären Verdampfer (1) verbunden ist. einen mit dem primären Verdampfer (1) verbundenen Wärmeaustauscher (10). einen mit dem Wärmeaustauscher (10) verbundenen primären Kondensator (12). einen mit dem sekundären Verdampfor <T) verbundenen sekundärer, Kondensator (18). zwei vakuumerzeugende Vorrichtungen (16.19). die mit dem primären bzw. sekundären Kondensator (12.18) verbunden sind, eine Vorrichtung zum Kühlen der konzentrierten Flüssigkeit aus dem sekundären Vl -dämpfer (7) zur Ausfällung von Ferrosulfathep'ahydrat. eine Vorrichtung (28) /ur Einführung der gekühlten Flüssigkeit von der Kühlvorrichtuno in den sekundären Kondensator (18) und eine Vornchtung (30. 31. 32) zur Einführung der Flüssigkeit von dem sekundärer! Kondensator (18) in den Wärmeaustauscher (10).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlvorric tung ein Kristal'iisationsgefäß (22). einen Eisgenerator (24) und eine Zentrifuge (25) aufweist.