SE0850164A1 - Förfarande för betning av metallmaterial - Google Patents

Description

15 20 25 30 N2O5 + HQO à 2HNO3 En scrubber är en anordning i vilken inströmmande gas utsätts för mycket kraftig och turbulent blandning med en scrubber- våtska. En scrubber innehåller vanligen fyllkroppar, varför kontaktytan gas/vätska blir stor.

Sådana förfaranden för att ta hand om. NOX [beskrivs bland annat i de amerikanska patenten 6 162 409 och 5 985 223.

I efterföljande steg kan sedan den bildade salpetersyran behandlas ytterligare. Detta är dock problematiskt, eftersom det finns en risk att nitrater till slut läcker ut i miljön.

Samtidigt är koncentrationerna av bildad salpetersyra så låga att det ofta inte är ekonomiskt lönsamt att utvinna den.

Föreliggande uppfinning löser de ovan beskrivna problemen.

Således hänför sig uppfinningen till ett förfarande vid bet- ning av nætallmaterial i ett betbad, varvid reaktionsgaser från betningen innehållande NOX-föreningar bringas att oxide- ras så att Nflh bildas, där reaktionsgaserna bringas att be- handlas i en scrubber där det bildade Nfih bringas att lösas i scrubbervätskan och. därmed. bilda HNO3, och utmärks av att scrubbern och betbadet bringas att kommunicera med varandra så att scrubbervätskan och betvätskan bringas att vara gemen- sam för scrubbern och betbadet.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas i detalj, med hänvisning till exemplifierande utföringsformer av uppfinningen och de bifogade ritningarna, där: fel! talet kan inte representeras íangívet format., 2008-12-18 10 15 20 25 30 Figur l är en översiktlig vy över en konventionell betnings- anordning; Figur* 2 är en översiktligt vy över en betningsanordning i enlighet med föreliggande uppfinning. i vilket Figur* l illustrerar ett konventionellt betbad l, betning av ett metallmaterial 2 utförs. Betbadet kan exempel- vis använda en betsyra i form av en blandning av HF och HNO@ för att avlägsna oxider frän metallmaterialets 2 yta. En vanligen använd blandning är cirka l5% HNO3 och cirka 5% HF i vatten.

I betbadet l förefinns anordnat ett omrörningsorgan 3, exem- pelvis i form av en pump, för att sätta betvätskan i rörelse och därmed öka betningens effektivitet samt repeterbarhet.

Vid betningen bildas NOX, i den i figur l illustrerade utfö- ringsformen ungefär 10% NO och ungefär 90% N02, även om denna fördelning kan variera beroende pä aktuell tillämpning. Denna bildade NOX samlas i gasfas upp i en huv 4 eller motsvarande, och leds vidare till en anordning 5 som blandar in ozongas i de bildade gaserna. Härvid bildas, i enlighet med det ovan sagda, kallad scrubber 6.

Nflh, som leds vidare till en i sig konventionell så I denna skapas en stor kontaktyta mellan de frän anordningen 5 ledda gaserna och vatten, så att salpe- tersyra bildas. Den bildade salpetersyran leds ut genom ett utloppsrör 7a för vidare behandling. Den renade gasen leds ut i en skorsten 7b.

För en normalstor installation är typiska koncentrationer för bildat NOX i den gas som förs bort från betbadet l är mellan 1000 och 5000 ppm. På samma sätt är ett typiskt utflöde av fel! talet kan inte representeras íangívet format., 2008-12-18 10 15 20 25 30 reaktionsgaser mellan 1000 och 15000 Nm?/h. Dessa värden varierar beroende på hur processen är utformad i detalj.

Samtliga processteg sker i fuktig miljö och normalt vid en temperatur som överstiger sublimeringstemperaturen för N¿O@ Temperaturen i betbadet l kan dock variera mellan ungefär 20 och 95°C, företrädesvis mellan 70 och 95°C.

Figur 2 visar ett betsteg i enlighet med föreliggande uppfin- ning. Hänvisningssiffrorna är samma som. de i Figur* l för motsvarande delar.

Enligt en föredragen utföringsform. är metallmaterialet 2 rostfritt stål, och företrädesvis långsträckt i form av band, plåt, tråd, rör, stång eller motsvarande. Enligt en föredra- gen utföringsform sker betningen batchvis, enligt en annan föredragen utföringsform sker den kontinuerligt.

Enligt uppfinningen. oxideras de vid. betningen. bildade NOX- föreningarna så att Nfih bildas.

Enligt en föredragen utföringsform samlas de NOX-innehållande reaktionsgaserna från betbadet l upp i huven 4 och leds sedan till scrubbern 6. På vägen. bringas de att blandas de med ozongas i anordningen 5, varvid bbO5 bildas enligt det som beskrivits ovan. Företrädesvis är uppehållstiden i anordning- en 5, dvs. tiden för blandning mellan reaktionsgaser och ozongas, innan reaktionsgaserna förs in i scrubbern (6) åt- minstone 2 sekunder. På detta sätt tillåts reaktionen mellan NOX-föreningar och ozon att fortgå tillräckligt länge för att såsom. exempelvis åtminstone 90%, skall en hög andel NOm omvandlas till NQO5. fel! talet kan inte representeras íangívet format., 2008-12-18 10 15 20 25 30 I scrubbern (6) blandas sedan reaktionsgaserna, som i detta läge innehåller* betydligt lägre koncentrationer' NOX, under mycket turbulenta former med scrubbervätskan så att det bil- dade N¿O5 löses i scrubbervätskan så att HNO3 bildas.

Enligt uppfinningen kommunicerar scrubbern 6 och betbadet l med varandra så att scrubbervätskan och betvätskan är gemen- sam för scrubbern 6 och betbadet I. Med andra ord används betvätskan aven som scrubbervätska.

Genom ett sådant arrangemang åstadkoms ett antal fördelar.

För det första kommer den lösta salpetersyran åter till an- vändning i form av betsyra genom anrikningen av salpetersyra i scrubbervätskan, vilket ndnskar behovet av påfyllning av betsyror i betbadet l.

För det andra undviks problemet med omhändertagandet av den i scrubbern 6 bildade salpetersyran, eftersonl denna istället används i betbadet l. Speciellt undviks risken för att den bildade salpetersyran släpps ut i omgivningen och orsakar miljöskada.

I det fall HF används som betvätska kommer en del av det i betbadet I lösta HF att avdunsta och följa med gaserna till scrubbern, 6. I scrubbern. 6 kan de åter till del lösas i scrubbervätskan, för att åter föras tillbaka till betbadet 1 i löst form genom vätskekommunikationen mellan betbadet l och således den ytterligare scrubbern I. Därigenom. tillkommer fördelen att ett kretslopp av HF åstadkoms, där en del av den avdunstade HF kommer att återföras till betbadet l. fel! talet kan inte representeras íangívet format., 2008-12-18 10 15 20 25 30 Själva användningen av betvätskan som scrubbervätska kan åstadkommas på flera olika sätt.

Enligt en speciellt foredragen utforingsform fors betvätskan, via en rorledning och med hjälp av dels en eller flera pumpar 12, 13 eller motsvarande organ och dels en temperaturregula- från betbadet 1 till scrubbern 6. tor 14, Betvätskan fors, via en rorledning 16, till scrubberns 6 botten så att den där blandas med. scrubbervätskan. Dessutom. fors betvätskan, via pumpen 13, till scrubberns 6 övre del, där den på i sig kon- ventionellt sätt sprids i scrubbern 6 genom scrubberns norma- Scrubbervätska fors dessutom, la funktion. via en rorledning 15, från scrubberns 6 botten. och. återigen, via. pumpen 13, till scrubberns 6 övre del. Dessutom fors scrubbervätska från scrubberns 6 botten tillbaka till betbadet 1, via en rorled- ning 17. På så vis uppnås en cirkulation av den gemensamma bet- och scrubbervätskan dels runt i scrubbern 6, dels fram och tillbaka mellan betbadet 1 och scrubbern 6, vilket ger en god. anrikning' av salpetersyra. i scrubbern. 6 som. sedan kan komma betbadet 1 till del. Temperaturregulatorn 14 mojliggor reglering av temperaturen i scrubbern separat från temperatu- ren i betbadet, så att en optimal processtemperatur kan upp- nås i båda kärlen.

I det fall HF används som betvätska i kombination med HNO@ kommer* HF till del att avdunsta från betbadet 1 och åter Genom att med lösas i scrubbern 6, enligt det ovan sagda. hjälp av temperaturregulatorn 14, som reglerar temperaturen på den in till scrubbern 6 förda betvätskan, upprätthålla en temperatur i scrubbern 6 som är lägre än den i betbadet 1, uppnås effektiv återvinning av gasformigt HF i scrubbern 6. Ångtrycket för HF ökar nämligen kraftigt med ökande tempera- tur, varfor mycket effektivare losning av HF kan uppnås vid fel! talet kan inte representeras íangívet format., 2008-12-18 10 15 20 25 30 lägre temperaturer än vid högre temperaturer. För att uppnå ett effektivt kretslopp av HF är, enligt en föredragen utfö- ringsform, temperaturen i scrubbern 6 ungefär omgivningstem- peratur eller ungefär 15-20°C, med andra ord ungefär rumstem- peratur, och temperaturen i_ betbadet ]_ är åtminstone cirka 60°C.

Enligt en annan föredragen utföringsform tillförs ozongasen redan i betbadet l, exempelvis genom inbubbling av ozongas vid betvätskans botten. På detta sätt kommer de vid betningen bildade NOX-föreningarna helt eller delvis att reagera. med ozonet redan i betvätskan så att Nfih bildas, vilket löses i För att förbättra förut- från de bildade betvätskan och därmed bildar HNOy sättningarna för effektiv bildning av HNO3 NOX-föreningarna kan i detta fall betvätskan cirkuleras i betbadet l så kraftigt att väsentligen all bildad NOX bringas att reagera med ozongas så att Nfih bildas i betbadet l. Med andra ord anordnas scrubbern 6 i detta fall som en integrerad del av betbadet l. Det är föredraget att mängden tillförd ozongas är tillräckligt stor och att turbulensen i betbadet l är tillräckligt kraftig för att mängden NOX som lämnar betba- det i detta fall skall vara mindre än ungefär 100 ppm, före- trädesvis mindre än 50 ppm.

Enligt en annan föredragen utföringsform tillförs ozongasen i själva scrubbern 6. Detta medför den fördelen att reaktions- tiden och -ytan mellan ozongasen och NOX-föreningarna maxime- ras.

Ovan har föredragna utföringsformer beskrivits. Emellertid är det uppenbart för fackmannen att många förändringar kan göras av de beskrivna utföringsformerna utan att frångå uppfinning- ens tanke. Sålunda skall uppfinningen inte vara begränsad av fel! talet kan inte representeras íangívet format., 2008-12-18 de beskrivna utföringsformerna, utan kan varieras inom ramen för de bifogade kraven. fel! talet kan inte representeras íangívet format., 2008-12-18

Claims (11)

10 15 20 25 30 P A T E N T K R A V

1. l. Förfarande vid betning av metallmaterial (2) i ett betbad (l), föreningar bringas att oxideras så att Nflh bildas, varvid reaktionsgaser från betningen innehållande NOX- där reak- tionsgaserna bringas att behandlas i en scrubber (6) där det bildade N¿O5 bringas att lösas i scrubbervätskan och därmed bilda HNO3, k ä n n e t e c k n a t a v och betbadet (1) att scrubbern (6) bringas att kommunicera med varandra så att scrubbervätskan och betvätskan bringas att vara gemensam för (l). scrubbern (6) och betbadet

2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t a V att ozongas används som oxidationsmedel för att oxidera NOX till Nyh.

3. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t a v att reaktionsgaserna bringas att blandas med ozongasen innan reaktionsgaserna när scrubbern (6).

4. Förfarande enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t a v att reaktionsgaserna bringas att blandas med ozongas under åtminstone 2 sekunder innan reaktionsgaserna bringas att nå scrubbern (6).

5. Förfarande enligt krav 2, 3 eller 4, k ä n n e t e c k - n a t a v (1)- att ozongasen bringas att tillföras redan i bet- badet k ä n n e t e c k n a t a v (l) så kraf-

6. Förfarande enligt krav 5, att betvätskan bringas att cirkuleras i betbadet tigt att väsentligen all bildad NOX bildas i betbadet bringas att reagera med (l), (6) utgör en integrerad del av betbadet (l). ozongas så att Nflh varvid scrubbern fel! talet kan inte representeras í angivet format., 2008-12-18 10 15 20 25 10

7. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t a v att ozongasen bringas att tillföras till reaktionsgaserna i scrubbern (6).

8. Förfarande enligt något av föregående krav, k är1n.e - t e c k n a t att betvätskan bringas att föras från betbadet (l) aV till scrubbern (6) och tillbaka, men aven att scrubbervätskan samtidigt bringas att cirkuleras i ett krets- lopp från scrubberns (6) botten till dess övre del.

9. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä11r1e - t e c k n a t a v att metallmaterialet (2) är rostfritt stål.

10. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t att EH? används j. kombination 1ned HNO3 i betbadet (l) aV och av att temperaturen. i scrubbern (6) med hjälp av en temperaturregulator (14) bringas att regleras att (l). vara lägre än i betbadet

11. ll. Förfarande enligt krav lO, k ä n n e t e c k n a t a v att temperaturen. i scrubbern (6) bringas att vara ungefär rumstemperatur medan temperaturen i betbadet (l) bringas att vara åtminstone ungefär 60°C. fel! talet kan inte representeras í angivet format., 2008-12-18