PT90426B

PT90426B - Processo para a sintese de cloreto ferrico

Info

Publication number: PT90426B
Application number: PT90426A
Authority: PT
Inventors: Rene Clair; Alain Gallet
Original assignee: Atochem
Priority date: 1988-04-29
Filing date: 1989-04-28
Publication date: 1994-09-30
Also published as: IE891405L; CN1037881A; ATE65478T1; ES2023285B3; CN1019000B; AU3372389A; FI892060A; IE61630B1; FR2630724A1; DE68900151D1; DK172421B1; ZA893092B; NO178021C; DK208189D0; JPH01317129A; FI96413C; PT90426A; US5118489A; AU611016B2; CA1335691C

Description

PROCESSO PARA A SÍNTESE DE CLORETO FÉRRICO

A presente invenção diz respeito a um processo para a síntese de cloreto férrico e, mais particularmente, para efectuar a clora ção de cloreto ferroso em solução aquosa.Este cloreto férricoé uti lizado como agente floculante no tratamento de águas. Pode consultar-se KIRK OTHMER, 3- edição, volume 24, páginas 394-396 (1984) e o volume 10, página 498 (1980) onde se encontra indicada esta apli. cação. 0 processo mais simples consiste em atacar ferro com ácido clorídrico concentrado, obtendo-se assim uma solução a cerca de 36$ em peso de cloreto ferroso (FeCl2), que se clora para obter uma sp lução de cloreto férrico (FeCl^) com um título de aproximadamente 41$ em peso e directamente utilizável como agente f loculante. Es ta solução a 41$ θ θ- forma comercial habitual. Ê necessário obter uma solução concentrada de FeC^, visto que o FeC^ θ o FeCl^ podem, no decurso de uma concentração por evaporação, sofrer uma hidróli. se parcial da qual resulta a formação de HC1. A presença de HC1 no FeCl^ prejudica o tratamento das águas. Este processo obriga a utilizar ácido clorídrico concentrado.

A patente de invenção norte-americana US 3 682 592 descreve um processo no qual a solução de cloreto ferroso é posta em contac to com oxigénio.

A patente de invenção norte-americana US 4 066 748 descreve um processo a partir de uma solução de FeC^ proveniente de um ba nho de desoxidação (decapagem). Este processo obriga a concentrar o cloreto ferroso e requer uma cloração em duas fases.

Esta patente de invenção mostra no exemplo 3 a impossibilida de de clorar completamente, quando se utiliza um só reactor, o cl£ reto ferroso com a quantidade estequiométrica de cloro, ou a obrigação de utilizar um excedente de cloro para clorar todo o cloreto ferroso.

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Na realização desta invenção segundo o esquema explicado no exemplo 4 mostra-se a cloração do FeC^ em FeCl^, mas em dois reactores que são alimentados com uma mistura de FeC^/FeCl^.

Descobriu-se agora um processo que permite transformar todo o cloreto ferroso com a quantidade estequiométrica de cloro num só reactor.

A presente invenção diz respeito a um processo para a sínte^ se do cloreto férrico a partir do cloreto ferroso e na presença de cloreto férrico, caracterizado por consistir em introduzir a maior parte do cloreto ferroso no cimo de um reactor essencialmen te vertical, em introduzir a maior parte do cloro no fundo do reac tor, em introduzir uma corrente lateral de cloreto férrico no reac tor e em recolher no fundo do referido reactor uma solução que con tém essencialmente cloreto férrico.

reactor promove o contacto do cloro com os cloretos ferrosos e férricos. 0 reactor é essencialmente vertical, isto é, tem uma capacidade tal que o cilindro menor que contém esta capacidade tenha uma geratriz pelo menos igual ao diâmetro da sua secção circular, sendo esta geratriz vertical ou aproximadamente vertical.

Utiliza-se, por exemplo, uma coluna do género coluna de desti lação ou coluna de absorção. Utiliza-se vantajosamente uma coluna equipada com dispositivos de contacto tais como pratos ou enchimen tos de anéis ou vários destes dispositivos.

A altura desta coluna pode estar compreendida entre 0,1 e 40 metros, e de preferência entre 2 e 20 metros. 0 cloreto ferroso apresenta-se sob a forma de uma solução aquosa, e o mesmo sucede com o cloreto férrico. A maior parte do cloreto ferroso, isto é, pelo menos metade da solução, é introduzida no cimo do reactor, e o resto da solução de cloreto ferroso pode ser introduzido em diversas alturas, desde que, no entanto, o seja acima da alimentação de cloro, que é a mais próxima do fundo do reactor, isto é, que é /

__ ~7 geometricamente a que está mais abaixo. Vantajosamente, introduz-se o cloreto ferroso numa só corrente no cimo do reactor. 0 cio reto ferroso encontra-se sob a forma de uma solução aquosa que contém essencialmente cloreto ferroso, mas pode conter já cloreto férrico e/ou ácido clorídrico. Pode utilizar-se cloro líquido ou gasoso ou um gás ou um líquido que contém cloro. A maior parte do cloro, isto é, pelo menos metade da corrente que contém cloro, é introduzida no fundo do reactor, e o resto pode ser introduzido em diversas alturas do reactor.

Vantajosamente, introduz-se o cloro no fundo do reactor.

No cimo do reactor recolhem-se na fase gasosa os inertes con tidos no cloro e eventualmente o cloro que não reagiu.

reactor é alimentado por uma corrente lateral de cloreto férrico; esta corrente encontra-se sob a forma de uma solução aqu£ sa que contém essencialmente cloreto férrico. Lateral significa que se introduz o cloreto férrico entre a alimentação de cloreto ferroso do cimo e a alimentação de cloro do fundo. Não se sairia do âmbito da invenção se se utilizasse uma solução que contivesse até 1$ em peso de cloreto ferroso. Este cloreto férrico pode também conter um pouco de HCl. 0 cloreto férrico pode ser introduzi, do lateralmente em diversos pontos. Vantajosamente, introduz-se o cloreto férrico de uma só vez e de preferência no terço superior do reactor.

Utiliza-se vantajosamente uma solução de cloreto ferroso euma solução de cloreto férrico que não contenham mais de 1% em peso de HCl expresso em relação ao peso das duas soluções de cloreto ferroso e férrico, o que permite utilizar o cloreto férrico directamente como agente floculante para o tratamento das águas.

reactor funciona vantajosamente a uma temperatura moderada, quer dizer tal que esta temperatura, adicionada ao tempo de permanência, não provoque uma hidrólise do FeC^·

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Embora a reacçao entre o cloreto ferroso e o cloro seja total, é conveniente respeitar um tempo de permanência do cloreto ferroso de pelo menos 10 segundos no reactor, e, de preferência, inferior a 4 horas.

Não é necessário clorar todo o FeCl₂, as especificações do cloreto férrico podem tolerar por vezes 0,1 a 1% em peso de FeOlj na solução de cloreto férrico. Não se sairia do âmbito da invenção se se utilizasse um excesso de cloro em relação à estequiometria.

É conveniente que a temperatura do meio reaccional esteja com preendida entre 50 e 100^sC. A pressão pode ser qualquer, mas, por comodidade, opera-se entre a pressão atmosférica e 6 bars, e, de preferência, entre a pressão atmosférica e 1 bar relativo.

No fundo do reactor recolhe-se uma solução que contém essencialmente cloreto férrico. Segundo uma forma de realização preferida da invenção, esta solução é reciclada no reactor como alimen tação lateral de cloreto férrico. Em regime estacionário, trasfega-se antes da reciclagem uma quantidade de cloreto férrico corres pondente em moles à quantidade de cloreto ferroso introduzida no reactor. Esta trasfega constitui a produção de cloreto férrico. Tam bém se pode instalar um permutador de calor sobre esta reciclagem antes do retorno ao reactor de maneira a extrair as calorias devi das à reacção de cloração do cloreto ferroso. Também se pode evaporar uma parte da água da solução de cloreto férrico à saída do reactor, ou da solução que se trasfega, ou da solução que se recicla no reactor ou qualquer combinação destas soluções. Esta evaporação pode ser feita por um evaporador convencional, ou, por exemplo, por meio de uma descompressão que provoca assim uma vaporização da água.

Também se pode eventualmente aquecer de novo a solução de cl£ reto férrico antes da evaporação.

A figura 1 representa um exemplo de realização da invenção.

A coluna (l),que compreende dois leitos de enchimento (7) e (8),0 alimentada em (2) com cloreto ferroso, em (3) com cloro e em (4) com cloreto férrico. Recolhem-se em (6) os inertes contidos na corrente de cloro (3) e em (5) uma solução de cloreto fér rico.

A figura 2 representa uma outra forma de realização da inven ção. (Empregam-se os mesmos números que na figura 1). A solução de cloreto férrico (5) é descomprimida em (12). A fase líquida (11) divide-se numa corrente (9) que constitui a produção de cloreto fér rico e uma corrente (4) que é reciclada no reactor (1). 0 recipien te de descompressão (12) está ligado por (10) a um ejector de vapor. (13) é um permutador de calor.

Os exemplos seguintes ilustram a invenção sem no entanto a li. mitarem.

EXEMPLO 1

Utiliza-se um dispositivo de acordo com a figura 2, no qual a coluna 1 é de vidro com um diâmetro interior de 0,35 m e tem uma altura de enchimento de 7 m na parte (7) e 3 m na parte (8).

Introduz-se em (2) uma solução de 296 kg/h de FeC^ e 704 kg/h de água a 80^QC e em (3) um débito de 82,7 kg/h de cloro e 5 kg/h de inertes. Recolhem-se em (6) os 5 kg/h de inertes e em (5) uma solu çao de cloreto férrico a 85^SC. A coluna 1 trabalha a uma pressão de 1,1 bars absolutos. Aquece-se de novo o cloreto férrico de 85 pa ra 94-C por meio do permutador (13) e em seguida descomprime-se a uma pressão de 0,25 bars absolutos. Recicla-se em (4) uma solução que con tém 2272 kg/h de FeCl^ e 3269 kg/h de água e em (10) trasfegam-se 379 kg/h de FeCl^ diluídos em 545 kg/h de água.

EXEMPLO 2 (Comparativo)

Opera-se como no exemplo 1, mas alimentando a coluna (1) com o <6

cloreto ferroso entre os dois leitos (7) e (8), isto é, à mesma al tura que a reciclagem (4). Para se obter a mesma transformação do FeCl2 em FeCl^, foi necessário aumentar o débito de cloro para 88 kg/h, isto é, 88 kg/h de cloro e 5»32 kg/h de inertes. 0 excedente de cloro e os inertes saem em (6).

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Claims

1. - Processo para a síntese de cloreto férrico a partir de cloreto ferroso e na presença de cloreto férrico, caracterizado pelo facto de se introduzir a maior parte do cloreto ferroso no cimo de um reactor essencialmente vertical, de se introduzir a maior parte do cloro no fundo do reactor, de se introduzir uma corrente lateral de cloreto férrico no reactor e de se recolher no fundo do referido reactor uma solução que contém essencialmente cloreto férrico.

2. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o reactor ser uma coluna que contém dispositivos de contacto gãs/líquido.

3.- Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 ou 2, caracterizado por a corrente lateral de cloreto /

férrico ser introduzida no terço superior do reactor,

Lisboa, 28 de Abril de 1989