DE565156C

DE565156C - Manufacture of chromium trioxide

Info

Publication number: DE565156C
Application number: DEH122750D
Authority: DE
Original assignee: Harshaw Chemical Co
Current assignee: Harshaw Chemical Co
Priority date: 1929-08-02
Filing date: 1929-08-02
Publication date: 1932-11-26

Description

Herstellung von Chromtrioxyd Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und die für dieses Verfahren zweckmäßigen Vorrichtungen zur Herstellung von Chromtrioxyd aus Alkalichromat und Schwefelsäure oder Oleum unter Bildung geschmolzener Produkte.Manufacture of chromium trioxide The invention relates to a method and the devices suitable for this process for the production of chromium trioxide from alkali chromate and sulfuric acid or oleum to form molten products.

Es ist ein Verfahren bekannt, nach dem Chromtrioxy.d aus Alkalichromaten und Schwefelsäure von 65,5° Be so gewonnen wird, daß sich aus den Ausgangsstoffen zunächst zwei flüssige, nicht miteinander mischbare Schichten von Bisulfat und Chromsäure bilden, worauf man die Chromsäure erstarren läßt und sie dann mechanisch von dem noch anhaftenden Bisulfat reinigt. Dieses Verfahren weist jedoch erhebliche Mängel auf. Zunächst verbleibt bei der Trennung des Bisulfates von erstarrter oder kristallisierter Chromsture stets ein beträchtlicher Betrag von Bisulfat auf den Oberflächen der Chromsäure, wodurch eine Verunreinigung der Chromsäure stattfindet, die eine weitere besondere Reinigung erforderlich macht. Ferner ist bei diesem Verfahren eine ununterbrochene Arbeitsweise nicht möglich und schließlich erfordert der Wassergehalt der Säure (etwa 7,5 °/") äußere Wärmezufuhr, wobei das Chromtrioxyd durch f_lberhitzungszersetzung verunreinigt wird.A process is known according to which Chromtrioxy.d from alkali chromates and sulfuric acid of 65.5 ° Be is obtained in such a way that it is derived from the starting materials first two liquid, immiscible layers of bisulfate and chromic acid form, whereupon the chromic acid is allowed to solidify and then mechanically removed from the Cleans any remaining bisulfate. However, this method has significant shortcomings on. First of all, what remains in the separation of the bisulfate from the solidified or crystallized Chromsture always has a significant amount of bisulfate on the surfaces of the Chromic acid, causing one contamination of the chromic acid, which is another makes special cleaning necessary. Furthermore, this method is an uninterrupted one Not possible to work and ultimately the water content of the acid requires it (about 7.5 ° / ") external heat supply, the chromium trioxide by overheating decomposition becomes contaminated.

In Vermeidung dieser Mängel geht nach der Erfindung das Verfahren so vor sich, daß Schwefelsäure mit einem Gehalt von nicht weniger als 980/, H2 S 04 oder Oleum in einem isolierten, innen beheizten Reaktionsbehälter mit der entsprechenden Menge Alkalichromat zur Umsetzung gebracht, die entstehenden Reaktionsprodukte bis zum Schmelzen erhitzt und die zwei Schichten bildende Schmelze anschließend durch Fliehkraft oder durch getrenntes Abfließenlassen aus einem Absetzbehälter in Chromtrioxyd und Alkalibisulfat getrennt wird.In order to avoid these deficiencies, the method according to the invention proceeds in such a way that sulfuric acid with a content of not less than 980%, H2 S 04 or oleum is reacted with the corresponding amount of alkali chromate in an insulated, internally heated reaction vessel with the corresponding amount of alkali metal chromate heated until it melts and the melt forming two layers is then separated into chromium trioxide and alkali metal bisulphate by centrifugal force or by allowing it to drain separately from a settling tank.

Die Zeichnung stellt eine Ausführungsform einer dem Verfahren dienenden Vorrichtung beispielsweise dar, und zwar zeigt Abb. i die Vorrichtung in Seitenansicht, teilweise im Schnitt. Abb. z zeigt eine besondere Ausführungsform der Vorrichtung.The drawing shows an embodiment of a method used Device for example, namely Fig. I shows the device in side view, partly in cut. Fig. Z shows a particular embodiment of the device.

ist ein Reaktionsgefäß, welches mit Rührvorrichtungen, z. B. einer mit Rührarmen versehenen Welle 3, ausgerüstet ist. Zweckmäßig wenden auch auf der Innenwandung des Gefäßes Arme vorgesehen. Die Rührwelle kann auf irgendeine geeignete Weise angetrieben werden. Als Heizvorrichtung für das Gefäß kommen vorteilhaft elektrische Heizelemente, z. B. Widerstandselemente 5, zur Verwendung, und das Gefäß z wind mit einer Isolierung oder Verkleidung i umgeben, um einen Wärmeverlust zu vermeiden. In das Gefäß wird die Säure aus einem geeigneten Behälter 13 zugeführt. Das Alkalichromat gibt man in den Trichter 2i, von wo es durch die Förderschnecke i9 über die Rutsche .l in das Gefäß z geführt wird. In manchen Fällen ist es wünschenswert, das Alkalichromat vorher zu trocknen oder bis zu einem gewissen Grade zu erwärmen. In diesem Falle kann es beim Hindurchgehen durch .die Fördereinrichtung einer Wärmewirkung beispielsweise durch bequem kontrollierbare elektrische Widerstandselemente 22 unterworfen werden. Andererseits kann es sehr vorteilhaft sein, die Säure zu erwärmen, und zwar gleichzeitig mit der Erwärmung des anderen Bestandteiles oder an Stelle der Erwärmung :dieses Bestandteiles. Erwärmte Säure erleichtert die Anwendung von wasserhaltigem Alkalichromat. Eine geeignete Methode zum Erwärmen der Säure ist die Erwärmung durch elektrische Heizelemente oder durch einen Mantel 13(-' für Dampf oder ein anderes Heizmedium. Einlaß- und Auslaßverbindungen f und d können mit irgendeinem nicht veranschaulichten System verbunden werden.is a reaction vessel which is equipped with stirring devices, e.g. B. a shaft 3 provided with stirring arms. Appropriately, arms are also provided on the inner wall of the vessel. The agitator shaft can be driven in any suitable manner. As a heating device for the vessel are advantageous electrical heating elements such. B. resistance elements 5, for use, and the vessel z wind surrounded with insulation or cladding i in order to avoid heat loss. The acid is fed into the vessel from a suitable container 13. The alkali chromate is put into the funnel 2i, from where it is guided by the screw conveyor i9 via the chute .l into the vessel z. In some cases it is desirable to dry the alkali chromate beforehand or to heat it to a certain extent. In this case, it can be subjected to a thermal effect when passing through .the conveyor device, for example by means of conveniently controllable electrical resistance elements 22. On the other hand, it can be very advantageous to heat the acid at the same time as the heating of the other component or instead of the heating: this component. Warmed acid facilitates the use of hydrous alkali chromate. A suitable method of heating the acid is by heating by electrical heating elements or by a jacket 13 (- 'for steam or other heating medium. Inlet and outlet connections f and d can be connected to any system not illustrated.

Aus dem Gefäß 2 führt ein Ausflußrohr 7 zu einem Separator, der so angeordnet ist, daß in ihm die geschmolzenen Produkte durch die Unterschiede in der Schwere getrennt werden. Dieser Separator ist in Abb. i als Fliehkraftmaschine io dargestellt, die mit einem Kessel versehen ist, der irgendwie, beian Stelle der Erwärmung dieses Bestandteiles versetzt wird. Um den Kessel herum ist ein Wärmeisolationsm.antel i angeordnet, außerdem vorteilhaft Wärmezuführungseinrichtungen, z. B. elektrische Widerstandselemente i i. Das leichtere der geschmolzenen Produkte wird aus dem Kessel durch das Auslaßrohr 14, das schwerere durch das Auslaßrohr 15 ausgeschieden. Statt den Separator als Fliehkraftmaschine auszubilden, kann man auch einen Setzbehälter io' (Abb. z) _ anwenden. Dieser Behälter, der ebenfalls mit einem Isoliermantel i und gegebenenfalls mit Heizvorrichtungen versehen ist, muß so groß sein, daß eine ruhige Trennung der aus dem Gefäß 2 durch das Rohr 7 zugeführten geschmolzenen Produkte stattfinden kann. Die Schichtenbiidung muß so erfolgen, daß das leichtere Produkt durch die Leitung 14', das schwerere Produkt durch die Leitung 15' abfließt.From the vessel 2, an outflow pipe 7 leads to a separator, the so is arranged that in it the melted products by the differences in severity to be separated. This separator is shown in Fig. I as a centrifugal machine io, which is provided with a kettle that somehow, instead of the Heating of this component is added. There is a thermal insulation jacket around the boiler i arranged, also advantageously heat supply devices such. B. electrical Resistance elements i i. The lighter of the melted products is taken out of the kettle excreted through the outlet pipe 14, the heavier through the outlet pipe 15. Instead of To design the separator as a centrifugal machine, you can also use a settling tank io '(Fig. z) _ apply. This container, also with an insulating jacket i and if necessary with heating devices, must be so large that one quiet separation of the molten products fed from the vessel 2 through the pipe 7 can take place. The layers must be formed in such a way that the lighter product through line 14 ', the heavier product flows off through line 15'.

Eins oder beide der aus dem. Separator erhaltenen Produkte kann, während -es sich noch in geschmolzenem Zustand befindet, zerteilt oder in Flocken verwandelt werden. Nach der in Abb. i veranschaulichten Methode geschieht dies dadurch, daß das geschmolzene Material einer umlaufenden Trommel 16 zugeführt wird, wonach die auf der Trommel erhärtete Schicht als feine Flocken entfernt und in einem Behälter i8 gesammelt wird. Die in Abb.2 veranschaulichte Ausführungsform sieht ein endloses Förderband 16' vor, auf das das geschmolzene Produkt durch die Leitung 15' aufgebracht wird und von dem es erhärtet durch einen Schaber 17' abgekratzt wird, worauf es in Flockenform in den Behälter i S' fällt. Durch die Verteilung ist es möglich, insbesondere die Chromsäure ohne nochmaliges Schmelzen und - ohne kraftverbrauchende Mahlvorgänge in fein verteiltem Zustand zu erhalten.One or both of the from the. Separator obtained products can while -it is still in a molten state, broken up or turned into flakes will. According to the method illustrated in Fig. I, this is done by the molten material is fed to a rotating drum 16, after which the Layer hardened on the drum is removed as fine flakes and placed in a container i8 is collected. The embodiment illustrated in Fig.2 sees an endless one Conveyor belt 16 'in front of which the molten product is applied through line 15' and from which it is hardened by a scraper 17 'is scraped off, whereupon it falls in flake form into the container i S '. Through the distribution it is possible especially the chromic acid without repeated melting and - without energy-consuming To obtain grinding operations in a finely divided state.

Nach der Erfindung wind durch die Ausgangsstoffe wenig oder kein Wasser zugeführt. Verwendet man Schwefelsäure von nicht weniger als 98 °/o oder besser noch rauchende Schwefelsäure oder Oleum, so kann der Betrag des eingeführten Wassers auf einem Mindestmaß gehalten werden. Vorteilhaft verwendet man auch ein wasserfreies Alkalichromat. In diesem Falle wird dem Alkalichromat nur so viel Wärme in der Fördereinrichtung zugeführt werden müssen, um etwa vorhandene Feuchtigkeit zu trocknen. Ebenso wird nach Eintreten der Reaktion im Reaktionsbehälter die Masse infolge der exothermen Umsetzung für ihren eigenen Wärmebedarf sorgen, und die Temperatur kann durch .die Art der Zuführung der Reaktionsstoffe, insbesondere die Säurezuführung, geregelt werden. Wird hingegen wasserhaltiges Alkalichromat,verwendet, so wird bereits bei der Zuführung eine Erwärmung erforderlich sein, und der Ausgleich kann durch Heizen des Reaktionsbehälters oder durch Erwärmen oder Erhöhung der Stärke der Säure erfolgen. Es kann natürlich auch wasserfreies Alkalichromat vorher auf höhere Temperatur gebracht werden, um die Reaktion zu verstärken.According to the invention, little or no water winds through the starting materials fed. Use sulfuric acid of not less than 98% or better nor fuming sulfuric acid or oleum, so may the amount of water introduced be kept to a minimum. It is also advantageous to use an anhydrous one Alkali chromate. In this case, the alkali chromate gets only so much heat in the conveyor must be supplied to dry any moisture that may be present. Likewise will after the reaction has occurred in the reaction vessel, the mass as a result of the exothermic Implementation for their own heat requirements, and the temperature can through .the Type of feed of the reactants, in particular the acid feed, regulated will. If, on the other hand, aqueous alkali chromate is used, it is already used in heating may be required in the feed, and compensation can be achieved by heating of the reaction vessel or by heating or increasing the strength of the acid. Of course, anhydrous alkali chromate can also be brought to a higher temperature beforehand to amplify the response.

Die Beheizung des Reaktionsbehälters richtet sich also, wie oben ausgeführt, nach dem Wassergehalt der beiden Ausgangsstoffe und nach der voraufgegangenen Beheizung dieser Stoffe. Der Separator wird nur dann beheizt, wenn dies zur Aufrechterhaltung des geschmolzenen Zustandes im Separator erforderlich ist.The heating of the reaction vessel is directed, as stated above, according to the water content of the two starting materials and according to the previous heating these substances. The separator is only heated when this is necessary to maintain it the molten state in the separator is required.

Das Verfahren kann ununterbrochen durchgeführt werden.The procedure can be carried out continuously.

Beispiele i. i92 Gewichtsteile io° rauchende Schwefelsäure werden mit 262 Gewichtsteilen Natriumdichromat in Reaktion gebracht, wobei die Säure vorteilhaft auf i5o° C vorgewärmt wird. Die Reaktion setzt stürmisch ein, und die geschmolzenen Produkte zeigen eine Temperatur von 196° C.Examples i. 92 parts by weight of fuming sulfuric acid will be brought into reaction with 262 parts by weight of sodium dichromate, the acid being advantageous is preheated to 150 ° C. The reaction sets in stormy, and the melted Products show a temperature of 196 ° C.

2. 182 Gewichtsteile 30° rauchende Schwefelsäure werden mit 262 Gewichtsteilen Natrium,dichromat in Reaktion gebracht. Die geschmolzenen Produkte zeigen eine Temperatur von etwa 196° C.2. 182 parts by weight of 30 ° fuming sulfuric acid are mixed with 262 parts by weight Sodium dichromate reacted. The melted products show a temperature from about 196 ° C.

3. Zoo Gewichtsteile 98°/oige Schwefelsäure werden mit 262 Gewichtsteilen Natriumdichromat in Reaktion, gebracht, wobei die Säure vorteilhaft auf etwa 2oo° C und das hTatriumdichromat auf etwa ioo° C vorgewärmt worden ist. Die Temperatur der Reaktionsprodukte ist etwa 197° C.3. Parts by weight of 98% sulfuric acid are combined with 262 parts by weight Sodium dichromate in reaction, brought the acid advantageously to about 2oo ° C and that h sodium dichromate has been preheated to about 100 ° C. The temperature of the reaction products is about 197 ° C.

Die Ausbeute an Chromsäure beträgt 9i bis 94 °/o, ihr Reinheitsgrad .-- 99,9 %.The yield of chromic acid is 91 to 94 per cent, its degree of purity - 99.9%.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Production of chromium trioxide from alkali chromate and sulfuric acid with the formation of molten products, characterized in that sulfuric acid with a content of not less than 98% H2.S 04 is reacted in an insulated, internally heated reaction vessel with the corresponding amount of alkali chromate Reaction products are heated until they melt and the melt, which forms two layers, is then separated into chromium trioxide and alkali metal bisulphate by centrifugal force or by allowing it to drain separately from a settling tank.

2. The method according to claim i, characterized in that as Acid oleum used.

3. The method according to claim i, characterized in that the supplied sulfuric acid is preheated.

4. The method according to claim i, characterized characterized in that the separated chromic acid is finely divided.

5. One to the procedure according to claim i serving device, characterized by an isolated, im Inside with electrical heating elements provided reaction container (2) with a Stirring device (3) and an ejecting device arranged at a distance from the inlet, a centrifugal separator with external insulation and heating elements as well then a device for finely dividing the separated melt products.

6. dividing device according to claim 5, characterized by a circumferential Drum or an endless conveyor belt.

7. Apparatus according to claim 5, characterized through a heatable loading device.