DE2807394C2

DE2807394C2 - Verfahren zum Konzentrieren und Reinigen von wäßrigen Schwefelsäurelösungen

Info

Publication number: DE2807394C2
Application number: DE2807394A
Authority: DE
Inventors: Franco Varazze Savona Cappello; Eduard Zürich Kratz; Mario Borgosesia Vercelli Mortigliengo; Erich Wallisellen Schmoll
Original assignee: Escher Wyss AG; Montedison SpA
Current assignee: Montedison SpA
Priority date: 1977-09-21
Filing date: 1978-02-21
Publication date: 1986-10-30
Also published as: GB2004853A; FR2403972B1; CH638466A5; NL7809475A; JPS6335562B2; JPS5461095A; GB2004853B; US4169054A; DE2807394A1; NL190780B; IT1086097B; NL190780C; FR2403972A1; RO76234A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Konzentrieren und Reinigen von wäßrigen Schwefelsäurelösungen mit einem Gehalt an Magnesium und gegebenenfalls anderen Verunreinigungen, insbesondere Aluminium, Eisen, Chrom, Vanadium und/oder Mangan.

Wäßrige Schwefelsäurelösungen, beispielsweise mit Konzentrationen von mehr als 65 Gew.-%, können durch Eindampfen von verdünnten schwefelsäurehaltigen Lösungen jeglichen Ursprunges und jeglicher Konzentrationen erhalten werden.

Im allgemeinen sind die am häufigsten verfügbaren Lösung?ji diejenigen, welche von Verfahren zur Herstellung von Titandioxyd über das Sulfat oder von Beizbehandlungen von Metallen herkommen.

Solche Lösungen enthalten üblicherweise 5 bis 25 Gew.-% Schwefelsäure sowie verschiedene Verunreinigungen, wie Magnesium und gegebenfalls Aluminium, Eisen, Calcium, Chrom, Vanadium und/oder Mangen.

Beispielsweise haben die von der Herstellung von Titandioxyd über das Sulfat herkommenden Lösungen im allgemeinen die folgende Zusammensetzung:

15 bis 23 Gew.-o/o H₂SO₄;

0,07 bis 0,4 Gew.-% Mg,

1 bis 5 Gew.-% Fe und

0,06 bis 0,6 Gew.-% TiO₂

sowie auch andere Verunreinigungen, wie Calcium, Mangan, Aluminium, Vanadium und Chrom.

Wenn eine verdünnte wäßrige Schwefelsäurelösung mit einem bestimmten Gehalt an Magnesium unter Verwendung von irgendwelchen bekannten Verfahren (beispielsweise durch Konzentrieren durch Eindampfen unter Vakuum oder mittels einer Unterwasserflamme) über 65 Gew.-% konzentriert wird, ergibt sich daß die Fällung des Magnesiums mit der Zeit sehr langsam erfolgt Dieselbe Erscheinung kann, obschon in kleinerem Ausmaß, beobachtet werden, wenn Aluminium, Eisen, Vanadium, Chrom und/oder Mangan zugegen sind.

Im besonderen wird, wenn Aufschlämmungen mit einer Schwefelsäurekonzentration von 65 bis 75 Gew.-%, welche 0,1 bis 0,5 Gew.-% Magnesium enthalten, filtriert werden, ein Filtrat, welches am Ende des Filtrierarbeitsganges klar erscheint, jedoch anschließend wieder trüb wird und oft sogar eine gelartige Konsisterz annimmt, erhalten. Im Filtrat fallen nämlich fortgesetzt während mehrerer Tage feste Stoffe, welche überwiegend aus Magnesiumsulfaten bestehen, aus.

Die so ausgefallenen festen Stoffe sind in Form von Kristallen mit einer Höchstgröße von nicht über 10 μ, das heißt, sie sind äußerst fein und voluminös, weshalb ein etwaiges Filtrieren sich als schwierig erweisen und Kuchen mit einer sehr ausgeprägten Quellung ergeben würde.

Andererseits ist die konzentrierte Schwefelsäure praktisch unbrauchbar, wenn das in der Suspension vorliegende feste Material nicht abgetrennt wird.

Ferner ist aus der DE-AS 11 03 902 ein Verfahren zum Konzentrieren und Reinigen von salzhaltigen Schwefelsäurelösungen bekannt, bei dem die Schwefelsäure bei 50° C filtriert wird. Dieses Verfahren ist ebenfalls mit den vorstehend beschriebenen Nachteilen behaftet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Behebung der Nachteile des Standes der Technik ein Verfahren zu schaffen, welches das Filtrieren der wäßrigen Schwefelsäureaufschlämmungen mit einem Gehalt an Magnesium und gegebenenfalls anderen Verunreinigungen, insbesondere Aluminium, Eisen, Chrom, Vanadium und/oder Mangan, und damit die Herstellung von Schwefelsäurelösungen, beispielsweise mit Konzentrationen von 65 bis 70 Gew.-% gestattet, wobei die Lösungen zeitlich beständig klar bleiben.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Die Erfindung beruht daher auf der überraschenden Feststellung, daß dann, wenn passend g-^teuerte Zeiten und Temperaturstufen zum Verringern der Temperatur der durch das Konzentrieren erhaltenen Aufschlämmung von der Temperatur des Konzentrierens (welche vorzugsweise größer als 100° C ist) auf die Filtriertemperatur sowie zweckmäßig auch beim Filtrieren der Aufschlämmung selbst und beim Herabsetzen der Temperatur des Filtrats von der Filtertemperatur auf die Lagertemperatur eingehalten werden, die vorstehend genannte Aufgabe gelöst wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren bringt vor allem den großen technischen Fortschritt mit sich, daß es zeitlich beständig klare Schwefelsäurelösungen, beispielsweise mit Konzentrationen von 65 bis 70 Gew.-%, erreichen läßt. Außer dem Vorteil der Erzielung eines zeitlieh beständig klaren Filtrates gestattet das erfindungsgemäße Verfahren als weiteren Vorteil die Durchführung des Filtrates mit einer ziemlich hohen Geschwindigkeit in irgendeiner bekannten Art von Vorrichtun-

gen; so werden in der Praxis Filtriergeschwindigkeiten von mindestens 300 l/Stunden · M² Filterfläche erzielt

Vorzugsweise wird das Abkühlen der Aufschlämmung auf 10 bis 25° C während einer Zeitdauer von mindestens 3 Stunden durchgeführt.

Es ist auch bevorzugt, das Halten der Temperatur der Aufschlämmung auf 10 bis 25° C während einer Zeitdauer von mindestens 20 Stunden durchzuführen.

Vorzugsweise wird als Temperatur, auf welche die Aufschlämmung abgekühlt wird, und als Temperatur, auf welcher sie gehalten wird, 15 bis 20⁰C gewählt

Das Abkühlen kann durch Obergehen von der Temperatur des Konzentrieren auf die Temperatur von 10 bis 25° C in einer einzigen Stufe durchgeführt werden, wobei besonders bei dieser Alternative vorzugsweise dafür Sorge getragen wird, daß die Dauer des Abkühlens mindestens 3 Stunden berägt, oder es kann in mehreren Stufen durchgeführt werden.

So wird nach einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens das Abkühlen der Aufschlämmung yon deren Anfangstemperatur auf 10 bis 25⁼C in der Weise durchgeführt, daß sie zunächst höchstens 1 Stunde auf 40 bis 50⁰C abgekühlt wird, diese Temperatur während mindestens 3 Stunden gehalten wird und dann die Aufschlämmung in höchstens 1 Stunde auf 10 bis 25° C abgekühlt wird.

Das Filtrieren der Aufschlämmung£rfolgt in der Weise, daß sie auf 40 bis 50⁰C erhitzt wird, wobei dieses Erhitzen und das Filtrieren während einer Gesamtdauer von höchstens 1 Stunde durchgeführt werden. Nach dem Filtrieren wird das Filtrat vorzugsweise höchstens 1 Stunde auf 10 bis 25° C abgekühlt

Die folgenden Beispiele erläutern d^ Erfindung.

Beispiel

72,75 Gew.-% H₂SO₄,
0,12 Gew.-% Mg,
. 0,067 Gew.-% Fe,
030 Gew.-% Al
0,05 Gew.-o/o V,

0,06Gew.-% Cr und
0,007 Gew.-o/o Mn.

Seine Trübung begann erst nach etwa 100 Stunden, es blieb aber in einem Zustand, der als im wesentlichen klarer Zustand anzusehen ist.

Vergleichsbeispiel A

Das Beispiel wurde unter Verwendung derselben Vei fahrensweise bis zur Erzielung der Aufschlämmung wiederholt

Die so erhaltene Aufschlämmung wurde in 20 Minuten auf 15° C abgekühlt und dann 1 Stunde lang auf dieser Temperatur gehalten. Daraufhin wurde sie 20 Minuten lang auf 45° C erhitzt und dann in 30 Minuten nitriert

Die Filtriergeschwindigkeit ergab sich zu 0,4 mVStunde · m² Filterfläche. Schon nach etwa 3 Stunden nach dem Filtrieren begann die Trübung des Filtrates und nach 12 Stunden nahm es eine gelartige Konsistenz an.

Es wurd

wurde eine Lösung der folgenden Zusammenset

55,0 Gew.-% H₂SO₄,

0,20 Gew.-% Mg,

0,20 Gew.-% Fe,

0,26 Gew.-% Al,

0,04 Gew.-o/o V,

0,04 Gew.-% Cr und

0,05 Gew.-% Mn

72,83 Gew.-%	H₂SO₄,
0,19 Gew.-o/o	Mg,
0,12 Gew.-o/o	Fe,
033 Gew.-o/o	Al,
0,06 Gew.-o/o	V,
0,06 Gew.-o/o	Cr und
0,02 Gew.-%	Mn.

Vergleichsbeispiel B

Das Beispiel wurde unter Verwendung derselben Verfahrensweise bis zur Erzielung der Aufschlämmung wiederholt
Die so erhaltene Aufschlämmung wurde in 10 Minuten auf 45° C abgekühlt und dann 3 Stunden lang auf dieser Temperatur gehalten, worauf sie in 10 Minuten auf 15° C abgekühlt und 1 Stunde lang auf dieser Temperatur gehalten wurde. Schließlich wurde die Aufschlämmung in 10 Minuten auf 45° C erhitzt und dann während 40 Minuten filtriert

Die Filtriergeschwindigkeit betrug 0,6 m³ Stunde · m² Filterfläche. Schon nach etwa 4 Stunden nach dem Filtrieren begann die Trübung des klaren Filtrates und nach 12 Stunden war eine häufige Menge von abgeschiedenem festem Material vorhanden.

durch Eindampfen bei 115° C konzentriert, bis eine Aufschlämmung erhalten wurde. Die Flüssigkeit dieser Aufschlämmung hatte die folgende Zusammensetzung:

Die so erhaltene Aufschlämmung wurde in 15 Minuten auf 45°C abgekühlt und dann 3 Stunden lang auf dieser Temperatur gehalten, worauf sie in 15 Minuten auf 15°C weitergekühlt und 20 Stunden lang auf dieser Temperatur gehalten wurde. Schließlich wurde die Aufschlämmung 15 Minuten lang auf 45°C erhitzt und in 30 Minuten filtriert.

Das in 15 Minuten auf 20°C gekühlte Filtrat hatte die folgende Zusammensetzung:

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Konzentrieren und Reinigen von wäßrigen Schwefelsäurelösungen mit einem Gehalt an Magnesium und gegebenenfalls anderen Verunreinigungen, insbesondere Aluminium, Eisen, Chrom, Vanadium und/oder Mangan, durch Eindampfen, Kühlen und Filtrieren der dabei erhaltenen Aufschlämmungen bei 40 bis 50⁰C, dadurch ge.-, kennzeichnet, daß man die durch das Konzentrieren erhaltene Aufschlämmung auf eine Temperatur von 10 bis 25° C abkühlt und während einer Zeitdauer von mindestens 12 Stunden auf dieser Temperatur von 10 bis 25° C hält, vor dem Filtrieren die Aufschlämmung auf 40 bis 50° C erhitzt und dieses Erhitzen und das Filtrieren während einer Gesamtdauer von höchstens 1 Stunde bewerkstelligt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Abkühlen der Aufschlämmung auf 10 bis 25° C während einer Zeitdauer von ttiitiuvOlCtlS *S OLUtIUCIl UUI Uli Ulli U

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Halten der Temperatur der Aufschlämmung auf 10 bis 25° C während einer Zeitdauer von mindestens 20 Stunden durchführt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Temperatur, auf welche man die Aufschlämmung abkühlt und als Temperatur, auf welcher man sie hält, 15 bis 20° C wählt

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das Abkühlen der Aufschlämmung auf 10 bis 25° C in der Weise durchführt, daß man sie zunächst höchstens 1 Stunde auf 40 bis 50° C abkühlt, diese Temperatur während mindestens 3 Stunden hält und dann die Aufschlämmung in höchstens 1 Stunde auf 10 bis 25° C abkühlt.