DE4122920C2

DE4122920C2 -

Info

Publication number: DE4122920C2
Application number: DE19914122920
Authority: DE
Inventors: Gottfried Von 4220 Dinslaken De Czarnowski
Original assignee: Gottfried Von 4220 Dinslaken De Czarnowski
Current assignee: CZARNOWSKI, GOTTFRIED VON, DIPL.-ING., 14728 RHINO
Priority date: 1991-07-11
Filing date: 1991-07-11
Publication date: 1993-09-09
Also published as: DE4122920A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regenerieren salzsaurer Beizlösungen.

Bei der Regeneration salzsaurer Beizlösungen, insbesondere solcher, die zum Beizen von Stahlbändern verwendet werden, sind die folgenden Verfahren in Gebrauch:

1. Sprührösten der Beizlösung. [1], [2], [3]

Bei den verschiedenen, hierfür angewandten Verfahren wird die Beizlösung versprüht und in einem Reaktor auf Temperaturen erhitzt, die ausreichen, um das Eisenchlorid in Eisenoxid zu überführen. Im Reaktor, der mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen beheizt wird, herrscht oxidierende Atmosphäre bei Temperaturen zwischen 500 und 900°C. Die bei der Sprühröstung ablaufenden chemischen Reaktionen können pauschal durch die Formel

3 H₂O + 2 FeCl₂ + 1/2 O₂ = 4 HCl + Fe₂O₃ + H₂O

beschrieben werden.

Das entstehende Eisenoxid wird in Filtern aufgefangen, das HCl-Gas wird mit dem Spülwasser aus der Beizanlage kondensiert und als HCl-Lösung dem Beizprozeß wieder zugeführt.

Bei allen Verfahren, die nach dem beschriebenen Prinzip arbeiten, wird zwar die Salzsäure nahezu vollständig regeneriert, jedoch ist für diese Verfahren ein hoher Energieverbrauch kennzeichnend. Der hohe Energieverbrauch resultiert aus der Notwendigkeit, die gesamte Beizlösung zu verdampfen.

2. Regeneration durch Zusatz von konz. Schwefelsäure. [1],[4]

Bei diesem Verfahren wird der salzsauren Beizlösung konz. Schwefelsäure zugesetzt. Hierdurch wird das Eisenchlorid in Eisensulfat übergeführt, und der entstehende gasförmige Chlorwasserstoff wird in Wasser gelöst und der Heizanlage wieder zugeführt. Die hierbei ablaufenden chemischen Reaktionen können pauschal durch die Formel

H₂O + FeCl₂ + H₂SO₄ = FeSO₄ · H₂O + HCl

beschrieben werden. Da das Verfahren bei Temperaturen <50°C arbeitet, fällt das entstehende Eisensulfat als Monohydrat (FeSO₄ · H₂O) an. Dieses Salz ist wasserunlöslich und somit nicht wirtschaftlich verwertbar. Hierin besteht der wesentliche Nachteil dieses Verfahrens.

Das erfindungsgemäße Verfahren zielt darauf ab, bei der Regeneration von salzsaurer Beizlösung ein wirtschaftlich verwertbares Eisensulfat- Salz zu gewinnen und eine günstige Stoff- und Wärmebilanz zu erreichen.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Nachteile der bekannten Verfahren zur Regeneration von Salzsäure sollen durch die vorliegende Erfindung vermieden werden.

Das erfindungsgemäße "Verfahren zum Regenerieren salzsaurer Beizlösungen" wird im folgenden anhand des in Fig. 1 dargestellten Blockschaltbildes beschrieben:

Die von der Beize kommende salzsaure Beizlösung wird einem Reaktionsbehälter (1) zugeführt. In dem Reaktionsbehälter (1) wird eine Temperatur von max. 40-45°C eingestellt. Diese Temperatur wird erreicht durch ein mittels Vakuumpumpe (2) aufrechterhaltenes Vakuum sowie durch den Wärmeaustauscher (3) und das Rührwerk (4). Der Beizlösung wird im Reaktionsbehälter (1) konz. Schwefelsäure zugesetzt. Das in der Beizlösung vorliegende Eisenchlorid wird durch die konz. Schwefelsäure in Eisensulfat übergeführt. Die Reaktion kann pauschal beschrieben werden durch folgende Reaktionsgleichung:

FeCl₂ + H₂SO₄ + 7 H₂O = FeSO₄ · 7 H₂O + HCl.

Im Unterschied zu einem bekannten Verfahren, das bei höheren Temperaturen arbeitet, entsteht bei dem vorliegenden Verfahren infolge der auf max. 40-45°C begrenzten Temperatur das Eisensulfat in Form des Heptahydrates. Eisensulfat-Heptahydrat ist im Unterschied zum Eisensulfat-Monohydrat leicht löslich und in verschiedenen chemischen Prozessen verarbeitbar (Schwefelsäuregewinnung, Farbherstellung, Wasseraufbereitung).

Der im Reaktionsbehälter (1) entstehende gasförmige Chlorwasserstoff wird in dem Kondensator (5) niedergeschlagen und gelöst. Diese HCl-Lösung stellt das Regenerat dar und wird im Regeneratbehälter (6) gesammelt. Mittels der Pumpe (7) wird die HCl-Lösung durch die Kühlmaschine (8) und von dort in den Gaswäscher (5) gepumpt und hier durch Brausen (9) versprüht, um den aus dem Reaktionsbehälter (1) kommenden Chlorwasserstoff zu lösen. Beim Anfahren der Anlage sowie bei Bedarf während des Betriebes kann in den Gaswäscher (5) sowie in den Regeneratbehälter (6) und den Reaktionsbehälter (1) Wasser eingespritzt werden. Die kalte HCl- Lösung wird mittels der Pumpe (10) zwecks Kühlung der Beizlösung durch den Wärmeaustauscher (3) gepumpt. Das hierdurch vorgewärmte Regenerat gelangt zurück in die Beizanlage. Die am Ausgang des Reaktionsbehälters (1) anfallende Lösung von Schwefelsäure und Eisensulfat wird in bekannter Weise einem Vakuumkristallisator (11) zugeführt. Das auskristallisierte Eisensulfat-Heptahydrat wird mittels des Eindickers (12) und der Zentrifuge (13) von der Schwefelsäure-Lösung getrennt. Die am Überlauf des Eindickers (12) und an der Zentrifuge (13) anfallende Schwefelsäure-Lösung wird durch die Pumpe (14) dem Reaktionsbehälter (1) wieder zugeführt.

Literatur:
[1] Fachberichte Metallaufbereitung-Oberflächentechnik, März/April 1977, Seiten 101 bis 102
[2] Hollemann-Wiberg: Lehrbuch der anorganischen Chemie (1971), S. 239 u. 838
[3] GB 562 596
[4] DE-OS 20 27 018

Claims

1. Verfahren zum Regenerieren salzsaurer Beizlösungen dadurch gekennzeichnet, daß

a) der verbrauchten eisenchlorid-haltigen Beizlösung in einem mit Vakuum beaufschlagten Reaktionsbehälter (1) konzentrierte Schwefelsäure zugesetzt wird, wobei
b) die Lösung auf einer Temperatur von <45°C gehalten wird,
c) der entstehende gasförmige Chlorwasserstoff in einem Gaswäscher (5) ausgewaschen, in einem Regeneratbehälter (6) gesammelt und der Beizanlage wieder zugeführt wird,
d) das im Reaktionsbehälter (1) entstehende Eisensulfat- Heptahydrat einem Vakuum-Kristallisator (11) zugeführt und abgetrennt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Salzsäure-Regenerat gekühlt und im Gaswäscher (5) versprüht wird, um den gasförmigen Chlorwasserstoff auszuwaschen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Salzsäure-Regenerat zur Kühlung der Beizlösung im Reaktionsbehälter (1) durch einen Wärmetauscher (3) gepumpt wird und in vorgewärmter Form zurück in die Beizanlage geführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an den Vakuum-Kristallisator (11) das Eisensulfat- Heptahydrat von der Schwefelsäurelösung getrennt und die Schwefelsäure dem Reaktionsbehälter (1) wieder zugeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung mit einem Eindicker (12) und einer Zentrifuge (13) erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Bedarf Wasser in den Reaktionsbehälter (1), den Gaswäscher (5) oder den Regeneratbehälter (6) gespritzt wird.