PL164281B1

PL164281B1 - na roztworach H Cl, zwlaszcza po trawieniu zelaza lub miedzi PL

Info

Publication number: PL164281B1
Application number: PL28562890A
Authority: PL
Inventors: Pawel Ciecko; Dariusz Cichowski; Cezary Komorowicz; Ryszard Wasiak
Original assignee: Inst Mech Precyz
Priority date: 1990-06-13
Filing date: 1990-06-13
Publication date: 1994-07-29

Abstract

1. Sposób obróbki roztworów potrawiennych po kapielach trawiacych opartych na roztwo- rach H Cl, zwlaszcza po trawieniu zelaza lub miedzi, polegajacy na usuwaniu w podwyzszonej temperaturze HCl i pochlanianiu odparowanego HCl w wodzie, znamienny tym, ze usuwanie H C l z roztworu potrawiennego prowadzi sie przez desorpcje w fazie piany dynamicznej o temperaturze 30°C-75°C, korzystnie 40°C-60°C, odprowadzajac z procesu desorpcji wodny roztwór chlorków zelaza i mieszanine gazowa zawierajaca objetosciowo 5 % -16% chlorowodoru z para wodna i 84%- 95% azotu z tlenem o zawartosci tlenu nizszej niz w powietrzu, korzystnie od 0,30% do 3,2% objetosciowego nizszej i prowadzac nastepnie mieszanine gazowa do kon- taktu z powierzchnia skladajaca sie w glównej mierze z wegla pierwiastkowego, który korzystnie stanowi, co najmniej okolo 67% powierzchni. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki roztworów potrawiennych po kąpielach trawiących opartych na roztworach HCl, zwłaszcza po trawieniu żelaza lub miedzi.

Sposób stosuje się w celu odzyskania kwasu solnego ze zużytej kąpieli do trawienia stali lub miedzi. Odzyskanie HCl rozwiązuje problem unieszkodliwiania tego groźnego dla środowiska związku.

Znany jest pod nazwą metody Ruthnera sposób regeneracji kwasu solnego ze zużytych kąpieli trawiących. Sposób polega na tym, że zużytą kąpiel trawiącą odparowuje się w prażalniku w temperaturze 420°C. Odparowaną wodę i HCl kieruje się do wieży absorpcyjnej, w której wytwarza się kwas solny. Zanieczyszczenia będące związkami żelaza pozostają w prażalniku.

Ten znany sposób wymaga specjalnej instalacji do odparowania w temperaturze 420°C, dużej ilości energii, urządzenia do łapania pyłów uchodzących z prażalnika i przy tym nie rozwiązuje problemu zastosowania soli żelaza pozostających po odparowniu w wysokiej temperaturze.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu pozbawionego wad znanej metody obróbki roztworów potrawiennych i regeneracji kwasu solnego z tych roztworów.

Sposób obróbki roztworów potrawiennych po kąpielach trawiących opartych na roztworach HCl, zwłaszcza po trawieniu żelaza lub miedzi, polegający na usuwaniu w podwyższonej temperatura HCl i pochłanianiu odparowanego HCl w wodzie, według istoty wynalazku charakteryzuje się tym, że usuwanie HCl z roztworu potrawiennego prowadzi się przez desorpcję w fazie piany dynamicznej o temperaturze 30°C-75°C, korzystnie 40°C-60°C, odprowadzając z procesu desorpcji wodny roztwór chlorków żelaza i mieszaninę gazową zawierającą objętościowo 5%-16% chlorowodoru z parą wodną i 84%-95% azotu z tlenem o zawartości tlenu niższej niż w powietrzu, korzystnie od 0,30% do 3,2% objętościowego niższej i prowadząc następnie mieszaninę gazową do kontaktu z powierzchnią składającą się w głównej mierze z węgla pierwiastkowego C, który korzystnie stanowi co najmniej około 67% powierzchni.

164 281

Zgodnie z wynalazkiem wskazane jest, aby odprowadzany po desorpcji wodny roztwór chlorków żelaza podgrzewać, podwyższając temperaturę roztworu o minimum 4,5°C, lecz nie więcej jak o 40°C.

Wskazane jest, aby odprowadzaną po desorpcji mieszaninę gazową kontaktować z powierzchnią składającą się w głównej mierze z węgla pierwiastkowego, przy parametrze objętości przepływającej mieszaniny obliczonej na jednostkę czasu i powierzchni węgla wynoszącym 35-45 Nm³ mieszaniny na godzinę i na 1m² powierzchni węgla C.

Zgodnie z wynalazkiem jest szczególnie wskazane podgrzewanie wodnego roztworu chlorków żelaza odprowadzanego po desorpcji o takiej intensywności, aby temperatura roztworu podniosła się o minimum 10°C, lecz nie więcej jak o 20°C.

Korzystnie jest, aby stanowiący część mieszaniny gazowej - chlorowodór z parą wodną zawierał 5%-11% objętościowych HCl, korzystnie 7%-7,5% HCl i pary wodnej w ilości uzupełniającej do 100%. Roztwór wodny chlorków żelaza, zawierający po procesie głównie FeCb można zatężać, korzystnie do dwukrotnego zwiększenia stężenia chlorków.

Opracowano sposób obróbki prowadzący do regeneracji kwasu solnego z roztworów potrawiennych nie wymagający w zasadzie wyższych temperatur jak około 60°C. Otrzymuje się po regeneracji stężony kwas solny o stężeniu 23% przy nakładzie energii ponad 4,5 krotnie niższym od wymaganego w znanej metodzie Ruthnera.

Uzyskuje się także w około 98% przetworzenie FeCfe z roztworu potrawiennego w FeCU, którym można uzupełniać kąpiele trawiące. Podobne wyniki uzyskuje się przy regeneracji sposobem według wynalazku roztworów potrawiennych zawierających związki miedzi.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania.

Przykład I. Obróbce poddaje się roztwór potrawienny po kąpieli trawiącej powierzchni stali. Wodny roztwór zawiera HCl o stężeniu 14,9% wagowych, FeCfe o stężeniu 12,2% wagowych i FeCl3 o stężeniu 8,0% wagowych. Roztwór o temperaturze 21°C ogrzewa się do 60°C i podaje do procesu desorpcji bezprzeponowej. Grubość warstwy roztworu, z którego prowadzi się desorpcję -85 mm, wysokość warstwy piany dynamicznej 180+20 mm. Gaz jest wprowadzany do roztworu szczelinami o długości 12 mm i szerokości 0,5 mm. Pole płaskiej powierzchni roztworu 0,5 m². Roztwór desorbuje się gazem, korzystnie suchym będącym mieszaniną tlenu z azotem. Ilość N 2 w gazie może być nieco większa niż w powietrzu. Składowa prędkości liniowej pionowej gazu około 50 cm/s.

Z desorbera pianowego wyprowadza się mieszaninę gazów o następującej zawartości: 8% objętościowych mieszaniny HCl i pary wodnej, 92% objętościowych mieszaniny tlenu z azotem. Mieszanina HCl + H 2 O składa się z 6% objętościowych chlorowodoru i 94% objętościowych pary wodnej. Mieszanina N2 + O 2 zawiera 19,6% objętościowych tlenu i azotu w ilości do 100%.

Mieszaninę gazów zdesorbowanych zawierającą N2, O2, H2O i HCl doprowadza się do kontaktu z gładką powierzchnią, której 67% składa się z węgla pierwiastkowego, a 33% z tworzywa węglowodorowego. Do kontaktu doprowadza się około 40,7 Nm³ mieszaniny gazów na godzinę i na 1 m² powierzchni węgla C.

Z procesu obróbki uzyskuje się 5,431 na godzinę wodnego roztworu kwasu solnego o stężeniu 23% wagowych i 4,141 na godzinę wodnego roztworu chlorków żelaza o stężeniu 20,7% wagowych FeCl3 i 0,4% wagowego FeCl2.

Wodny roztwór chlorków żelaza podgrzewa się o 20°C i używa do trawienia płytek obwodów drukowanych lub zawraca do obiegu w procesie.

Pozostałe gazy odlotowe z procesu desorpcji składające się z N2,02, pary wodnej i zawierające resztki HCl prowadzi się do procesu absorpcji wielostopniowej w wodzie o temperaturze 16°C w systemie przeciwprądowym. Gazy odlotowe po wielostopniowej absorpcji zawierają poniżej 0,04 ppm chlorowodoru.

Przykład II. Obróbce poddaje się roztwór potrawienny po kąpieli trawiącej powierzchnie stali. Wodny roztwór zawiera HCl o stężeniu 14,5% wagowych, FeCta o stężeniu 10,8% wagowych i FcCl3 o stężeniu 9,1% wagowych. Roztwór o temperaturze 18°C ogrzewa się do 58°C i podaje do procesu desorpcji bezprzeponowej. Grubość warstwy roztworu, z którego prowadzi się desorpcję -90 mm, wysokość warstwy piany dynamicznej 200+30 mm. Gaz jest wprowadzany do roztworu szczelinami o długości 12mm i szerokości 0,5mm. Polo płaskiej powiei/chni roztwoiu 1 m2.

164 281

Roztwór desorbuje się gazem, korzystnie suchym będącym mieszaniną tlenu z azotem. Składowa prędkości liniowej pionowej gazu około 55 cm/s.

Z desorbera pianowego wyprowadza się mieszaninę gazów o następującym składzie: 8,8% objętościowych mieszaniny HCl i pary wodnej, 91,2% objętościowych mieszaniny tlenu z azotem.

Mieszanina HCl + H 2O składa się z 5,6% objętościowych chlorowodoru i 94,4% objętościowych pary wodnej. Mieszanina N 2 + O2 zawiera 18,6% objętościowych tlenu i azotu w ilości uzupełniającej do 100%. Mieszaninę gazów zdesorbowanych zawierającą N2, O2, H2O i HCl doprowadza się do kontaktu z gładką powierzchnią, której 78% składa się z węgla pierwiastkowego a 22% z minerału krzemowego. Do kontaktu doprowadza się 44 Nm³ mieszaniny gazów na 1 godzinę i na 1m² powierzchni węgla C. Z procesu obróbki uzyskuje się 11,21 na godzinę wodnego roztworu kwasu solnego o stężeniu 21,6% wagowych i 8,051 na godzinę wodnego roztworu chlorków żelaza o stężeniu 21,2% wagowych FeCb i 0,2% wagowego FeCfe.

Wodny roztwór chlorków żelaza podgrzewa się o 22°C i używa do trawienia płytek obwodów drukowanych lub zawraca do obiegu w procesie. Pozostałe gazy odlotowe z procesu desorpcji składająca się z N 2, O 2, pary wodnej i zawierające resztki HCl prowadzi się do procesu absorpcji wielostopniowej w H 2 O. Gazy odlotowe zawierając 0,06 ppm HCl.

Przykład III. Obróbce poddaje się roztwór potrawienny po kąpieli trawiącej powierzchnie stali. Wodny roztwór zawiera HCl o stężeniu 14,7% wagowych, FeCl2 o stężeniu 11,3% wagowych i FeCl3 o stężeniu 9,0% wagowych. Roztwór o temperaturze 20°C ogrzewa się do 50°C i podaje do procesu desorpcji bezprzeponowej. Grubość warstwy roztworu, z którego prowadzi się desorpcję -100 mm, wysokość warstwy piany dynamicznej 190±25 mm. Gaz jest wprowadzany do roztworu szczelinami o długości 12 mm i szerokości 0,5 mm. Pole płaskiej powierzchni roztworu 0,5 m2. Roztwór desorbuje się gazem, korzystnie suchym będącym mieszaniną tlenu z azotem. Składowa prędkości liniowej pionowej, gazu około 45 cm/s.

Z desorbera pianowego wyprowadza się mieszaninę gazów o następującym składzie: 9,3% objętościowych mieszaniny HCl, pary wodnej, 90,7% objętościowych mieszaniny tlenu z azotem. Mieszanina HCl + H 2 O składa się z 7% objętościowych chlorowodoru i 93% objętościowych pary wodnej. Mieszanina N2 + Oz zawiera 18% objętościowych tlenu i azotu w ilości uzupełniającej do 100%. Mieszaninę gazów zdesorbowanych zawierającą N 2, O2, H 2 O i HCl doprowadza się do kontaktu z gładką powierzchnią, której 88% składa się z węgla pierwiastkowego a 12% z tworzywa węglowodorowego. Do kontaktu doprowadza się 36 Nm3 mieszaniny gazów na 1 godzinę i na 1m2 powierzchni węgla C. Z procesu obróbki uzyskuje się 5,81 na godzinę wodnego roztworu kwasu solnego o stężeniu 24,2% wagowych i 4,21 na godzinę wodnego roztworu chlorków żelaza o stężeniu 20,1% wagowych FeCla i 0,4% wagowego FeCfe.

Wodny roztwór chlorków żelaza podgrzewa się o 22°C i używa do trawienia płytek obwodów drukowanych lub zawraca do obiegu w procesie. Pozostałe gazy odlotowe z procesu desorpcji składające się z N2, O 2 i pary wodnej i zawierające resztki HCl prowadzi się do procesu absorpcji wielostopniowej w wodzie o temp. 18°C w systemie przeciwprądowym. Gazy odlotowe zawierają poniżej 0,07 ppm HCl.

Przykład IV. Obróbce poddaje się roztwór potrawienny po kąpieli trawiącej powierzchnie stali. Wodny roztwór zawiera HCl o stężeniu 13,7% wagowych, FeCl2 o stężeniu 13,0% wagowych i FeCl3 o stężeniu 7,5% wagowych. Roztwór o temperaturze 25°C ogrzewa się do 64°C i podaje do piocesu desorpcji bezprzeponowej. Grubość warstwy roztworu, z którego prowadzi się desorpcję -85 mm, wysokość warstwy piany dynamicznej 180±20mm. Gaz jest wprowadzany do roztworu szczelinami o długości 12 mm i szerokości 0,5 mm. Pole płaskiej powierzchni roztworu 1m2. Roztwór desorbuje się gazem, korzystnie suchym będącym mieszaniną tlenu z azotem. Składowa prędkości liniowej pionowej gazu około 60 cm/s.

Z desorbera pianowego wyprowadza się mieszaninę gazów o następującym składzie: 8,4% objętościowych mieszaniny HCl i pary wodnej, 91,6% objętościowych mieszaniny tlenu z azotem. Mieszanina HCl + H2O składa się z 9,2% objętościowych chlorowodoru i 90,8% objętościowych pary wodnej. Mieszanina N 2 + O 2 zawiera 19% objętościowych tlenu, i azotu w ilości uzupełniającej do 100%. Mieszaninę gazów zdesorbowanych zawierającą N 2, O 2, H 2O i HCl doprowadza się do kontaktu z gładką powierzchnią, której 80% składa się z węgla pierwiastkowego a 20% z tworzywa węglowodorowego. Do kontaktu doprowadza się 41 Nm³ mieszaniny gazów na 1 godzinę i na 1 m2 powierzchni węgla C. Z procesu obróbki uzyskuje się 10,71 na godzinę wodnego

164 281 5 roztworu kwasu solnego o stężeniu 21,1% wagowych i 8,21 na godzinę wodnego roztworu chlorków żelaza o stężeniu 19,8% wagowych FeCls i 0,75% wagowego FeCl2.

Wodny roztwór chlorków żelaza podgrzewa się o 20°C i używa do trawienia płytek obwodów drukowanych lub zawraca do obiegu w procesie. Pozostałe gazy odlotowe z procesu desorpcji składające się z N 2, O 2, pary wodnej i zawierające resztki HCl prowadzi się do procesu absorpcji wielostopniowej w H2O. Gazy odlotowe zawierają 0,03 ppm HCl.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób obróbki roztworów potrawiennych po kąpielach trawiących opartych na roztworach HCl, zwłaszcza po trawieniu żelaza lub miedzi, polegający na usuwaniu w podwyższonej temperaturze HCl i pochłanianiu odparowanego HCl w wodzie, znamienny tym, że usuwanie HCl z roztworu potrawiennego prowadzi się przez desorpcję w fazie piany dynamicznej o temperaturze 30°C-75°C, korzystnie 40°C-60°C, odprowadzając z procesu desorpcji wodny roztwór chlorków żelaza i mieszaninę gazową zawierającą objętościowo 5%-16% chlorowodoru z parą wodną i 84%-95% azotu z tlenem o zawartości tlenu niższej niż w powietrzu, korzystnie od 0,30% do 3,2% objętościowego niższej i prowadząc następnie mieszaninę gazową do kontaktu z powierzchnią składającą się w głównej mierze z węgla pierwiastkowego, który korzystnie stanowi, co najmniej około 67% powierzchni.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że odprowadzany po desorpcji wodny roztwór chlorków żelaza podgrzewa się, podwyższając temperaturę roztworu o minimum 4,5°C, lecz nie więcej jak o 40°C.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że odprowadzona po procesie desorpcji mieszanina gazowa jest kontaktowana z powierzchnią składającą się w głównej mierze z węgla pierwiastkowego przy parametrze objętości przepływającej mieszaniny obliczonej na jednostkę czasu i powierzchni węgla wynoszącym 35-45 Nm³ mieszaniny na godzinę i na 1m² powierzchni węgla C.
4. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że wodny roztwór chlorków żelaza podgrzewa się, podwyższając jego temperaturę o minimum 10°C, lecz nie więcej jak o 20°C.