NO179243B - Fremgangsmåte for å fjerne uönsket farge fra saltsyre, samt anvendelse av hydroksylaminhydroklorid for å fjerne uönsket farge fra saltsyre - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte til å fjerne uønsket farge fra saltsyre.

Ved fremstilling av saltsyre ved destruksjon av klorerte hydrokarboner oppnås et produkt som er sterkt gulfarget blant annet på grunn av tilstedeværelse av jern, fri brom og fritt klor. Slik syre har liten industriell anvendelse og lav verdi. For å øke verdien er det derfor nødvendig å fjerne denne fargen fra syren på en enkel og billig måte.

Det er tidligere kjent metoder for å fjerne denne type forbindelser fra saltsyre. US patent nr. 4 349 525 beskriver en fremgangsmåte for å rense saltsyre som er produsert ved reaksjon mellom alkaliklorid og svovelsyre. Det ble funnet at fargen skrev seg fra Br2 og at samtidig fjerning av S02 også ga reduksjon av fargenivå. Ifølge dette patentet renses syren ved stripping med inertgass sammen med oksygen. En fargeløs syre oppnås. Imidlertid er dette en dyr prosess idet den krever et strippetårn og tilgang på tilstrekkelig mengde inertgass/oksygen.

Fra europeisk patentsøknad nr. 0 506 050 er det kjent en fremgangsmåte for å fjerne fluor, brom, iod, deres hydrogenforbindelser eller salter, fra saltsyre. Dette utføres ved først å fjerne HF og fluorider ved tilsats av et støkiometrisk overskudd av et løselig klorsalt som fører til utfelling av fluorforbindelser. Deretter blir saltsyren destillert. For å fjerne Br2, I, bromider og iodider tilsettes klor i slike mengder at elementært brom eller iod dannes og deretter fjernes ved stripping med vanndamp. Dette er et svært omfattende og kostbart prosesstrinn.

Formålet med oppfinnelsen er å komme frem til en metode som fjerner fargestoffer effektivt, er billig, lett å håndtere ufarlig for indre og ytre miljø og ikke gir uønskede reaksjonsprodukter i den behandlede syren.

Disse og andre formål med oppfinnelsen oppnås ved den fremgangsmåte og anvendelse som er beskrevet nedenfor. Oppfinnelsen er nærmere definert og karakterisert ved de medfølgende patentkrav.

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for å fjerne fargegivende komponenter som jern og halogener fra saltsyre. Av halogenene er det særlig klor og brom som bidrar til fargen. Jern fjernes først fra saltsyren fortrinnsvis ved filtrering og ionebytting og deretter tilsettes et nitrogenholdig reduksjonsmiddel til syren. Det er foretrukket å benytte forbindelser inneholdende hydroksylamin, fortrinnsvis hydroksylaminhydroklorid (hydroksyl ammoniumklorid). Reduksjonsmidlet tilsettes i et støkiometrisk overskudd.

Jern blir først fjernet fra syren eksempelvis ved filtrering og ioneveksling. Ved videre analyse av den fremstilte saltsyren ble det fastslått at hovedkilden til gulfargen etter fjerning av jern, stammer fra halogener som fritt klor og brom. Det ble funnet at det var mulig å redusere overskudd av fritt klor og brom i saltsyre ved tilsats av et reduksjonsmiddel.

Følgende egenskaper må oppfylles for at et reduksjonsmiddel skal være akseptabelt:

1. Høy effektivitet. Stoffet bør reagere mest mulig effektivt med klor og brom.

2. Lav pris.

3. Lett å håndtere. Stoffet bør være pumpbart eller lett kunne bringes i pumpbar form (vannløsning).

4. Ingen unødig fare for sikkerhet, arbeidsmiljø og ytre miljø.

5. Ingen uønskede reaksjonsprodukter i saltsyreproduktet.

Disse kravene medførte at man måtte lete etter kandidater blant enkle forbindelser med lav molekylvekt. De må ikke inneholde giftige elementer. Flere nitrogenholdige reduksjonsmidler ble vurdert. Av aktuelle forbindelser kan nevnes organiske aminer, hydrazin og forbindelser inneholdende hydroksylamin (hydroksylammonium). De mest aktuelle var hydrazin og hydroksylamin. Hydrazin vil være virksomt, men er miljømessig betenkelig. Det ble funnet at hydroksylamin tilfredsstilte alle disse kravene. Hydroksylamin i form av hydroksylaminhydroklorid ble funnet å være et velegnet produkt og er benyttet i eksemplene.

Hydroksylamin i saltsyre vil opptre som hydroksylammoniumionet H3NOH<+.> De mest sannsynlige reaksjoner mellom de frie halogener og hydroksylamin er følgende, hvor reaksjon 1 er fremherskende:

Overskudd hydroksylamin vil sannsynligvis disproporsjonere til N20 og NH4<+> etter reaksjonen.

De fargegivende komponenter vil således bli redusert til klorid og bromid som er fargeløse. Det ble utført reduksjonsforsøk for å fastslå om reagenset fjerner fargen i syre og i hvilken grad. Det var også nødvendig å undersøke hvor stort reagensforbruket er.

Fargetall i saltsyrene ble bestemt med LOVIBOND 2000 Tintometer (comparator). Fargemengde er angitt i Hazen.

Eksempel 1

Forsøkene ble utført som henstandsforsøk i laboratoriet. Det ble benyttet klare, fargeløse glassflasker med et prøvevolum på 200 ml. Temperaturen var 20-22°C og flaskene ble ikke skjermet for lys under forsøket. Det ble tilsatt 3 mmol hydroksylaminhydroklorid pr. liter saltsyre. Dette tilsvarer 208,5 mg H3NOHCI. Saltsyren hadde en spesifikk vekt på ca. 1,16 og inneholdt 110 ppm halogener beregnet som klor. Resultatene er vist i Tabell 1.

Som det kan ses av tabellen reduseres fargen fra 100-125 Hazen til 15-20 Hazen iløpet av 1 døgn ved 20°C. Det kan også ses at fargemengden øker betydelig iløpet av den første halvtimen etter tilsats av reduksjonsmidlet.

Med basis i disse laboratorieforsøkene ble det utført forsøk i fullskala. Disse ga imidlertid ikke de forventede resultater. Syren ble ikke klar og fargeløs når hydroksylamin ble tilsatt.

Flere tester ble derfor utført. Det ble hentet inn ca. 101 HCI fra produksjonen som ble brukt til alle forsøkene. Følgende analyser ble utført før forsøkene startet. Resultatene er vist i tabell 2.

Forsøk 2

Reaksjonens temperaturavhengighet måtte undersøkes. En saltsyreprøve ble kjølt ned til 0° C og tilsatt 0,3 ml av en 25 % løsning av hydroksylaminhydroklorid til 100 ml syre. Dette tilsvarer 750 mg/l syre. Prøven ble satt tilbake i kjøleskap ved samme temperatur og fargen ble målt etter 30 minutter og 60 minutter. Prøven var helt fargeløs etter 60 minutter. Halogener ble analysert til < 1 ppm ved iodometrisk metode. Etter lagring ved samme temperatur var denne prøven forsatt fargeløs etter- 9 døgn.

Samme forsøk ble utført ved 22° C, med det resultat at syren var fargeløs etter 30 minutter. Innholdet av halogener ble analysert til < 1ppm.

Begge temperaturer ga samme resultat, en fargeløs syre, men tiden som skal til for å gi en fargeløs syre avtar med økende temperatur.

Det ble også konstatert at det er viktig med god innblanding av reduksjonsmidlet for å få en rask effekt.

Forsøk 3

Det ble tilsatt reduksjonsmiddel (hydroksylaminhydroklorid) til syren under røring i 4 forskjellige konsentrasjonsnivåer, 187 mg/I, 375 mg/l, 750 mg/l og 1000 mg/l. Farge ble målt med intervaller på 5 minutter de første 30 minutter, med 10 minutters intervaller de neste 30 minutter og deretter hver halvtime de neste 2,5 timene. Temperaturen var 22

°C.

187 mg/l: Doseringsmengden gir stigende farge til 225 Hazen etter 3,5

timer. Fargen gikk ikke tilbake. Halogener ble analysert til 85 ppm etter 1 time.

375 mg/l: Doseringsmengden gir stigende farge til 300 Hazen etter 25

minutter. Fargen begynte deretter å falle og var 20 Hazen etter 120 minutter. Halogener ble analysert til 8 ppm etter 1 time.

750 mg/l: Doseringsmengden gir et fargemaksimum på 250 Hazen etter 5

minutter, men faller raskt til 20 Hazen etter 30 minutter. Halogener ble analysert til < 1ppm.

1000 mg/l: Doseringsmengden gir det samme bildet som 750 mg/l.

5000 mg/l: Doseringsmengden resulterer i en meget rask reaksjon og syren

ble klar og fargeløs, 20 Hazen, og uten tegn til misfarging.

Fra dette kan det ses at en riktig doseringsmengde ville ligge mellom 375 og 750 mg/l, dvs. ca. 500 mg/l for dette innholdet av halogener. Denne mengden gir klar syre etter ca. 30-40 minutter og Cl2 verdien er < 1ppm. Med denne mengden er det også tatt høyde for naturlige variasjoner i halogen/fargeinnhold og at innblanding ikke er like god som i lab. skala.

Dosering av reduksjonsmidlet vil være avhengig av mengde halogener tilstede i syren. Det kan imidlertid sies generelt at reduksjonsmidlet må tilsettes i overskudd i forhold til støkiometrisk mengde for å oppnå den ønskede virkning.

Med denne oppfinnelsen har man således kommet frem til en enkel og billig metode som kan utnyttes i industriell skala og som gir et salgbart produkt.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte for å fjerne fargegivende komponenter i form av jern og halogener, fra saltsyre,karakterisert ved at eventuelt tilstedeværende jern fjernes fra saltsyren og hvor det deretter tilsettes et nitrogenholdig reduksjonsmiddel til syren. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at forbindelser inneholdende hydroksylamin anvendes som reduksjonsmiddel. Fremgangsmåte ifølge krav 2,karakterisert ved at det anvendes hydroksylaminhydroklorid som reduksjonsmiddel. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at reduksjonsmidlet tilsettes i et overskudd i forhold til støkiometrisk mengde. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at jernet fjernes ved filtrering og ionebytting. Anvendelse av hydroksylaminhydroklorid for å fjerne uønsket farge fra saltsyre, hvor de fargegivende komponenter er klor og brom.