用于小规模废酸再生的方法技术

技术编号:20595446 阅读:33 留言:0更新日期:2019-03-16 11:09
本发明专利技术涉及使用批处理来处理废金属氯化物溶液的方法,废金属氯化物溶液包含至少一种可氧化组分,该方法包括以下步骤:‑在第一步骤中,将废金属氯化物溶液给料至反应器容器,并且在反应器容器内在超过90℃的氧化温度下并且在超过0.3MPa的氧化压力下进行氧化步骤,其中废金属氯化物溶液的至少一部分在氧化步骤期间被氧化,其中从废金属氯化物溶液中获得至少部分氧化的金属氯化物溶液,其中至少部分氧化的金属氯化物溶液的氧化部分对应于氧化步骤之前废金属氯化物溶液的至少一种可氧化组分的至少一部分,‑在第二步骤中,在第一步骤之后,至少部分氧化的金属氯化物溶液在水解步骤期间至少部分地水解,水解步骤在反应器容器内在超过120℃的水解温度下并且在适当的水解压力下进行,其中在水解步骤期间获得盐酸。

Method for regeneration of small-scale waste acid

The present invention relates to a method for treating waste metal chloride solution by batch treatment. The waste metal chloride solution contains at least one oxidizable component. The method comprises the following steps: (1) in the first step, the waste metal chloride solution is fed to the reactor vessel and carried out at an oxidation temperature exceeding 90 C in the reactor vessel and at an oxidation pressure exceeding 0.3 MPa. The oxidation step in which at least part of the waste metal chloride solution is oxidized during the oxidation step, in which at least part of the oxidized metal chloride solution is obtained from the waste metal chloride solution, in which the oxidation part of at least part of the oxidized metal chloride solution corresponds to at least part of the oxidizable component of the waste metal chloride solution prior to the oxidation step. In the second step, after the first step, at least part of the oxidized metal chloride solution is hydrolyzed at least partially during the hydrolysis step, which is carried out in the reactor vessel at a hydrolysis temperature of more than 120 C and under an appropriate hydrolysis pressure, in which hydrochloric acid is obtained during the hydrolysis step.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于小规模废酸再生的方法
技术介绍
本专利技术涉及使用批处理来处理废金属氯化物溶液的方法,其涉及反应器容器的不同操作模式。此外,本专利技术涉及使用批处理来处理废金属氯化物溶液的系统,其涉及系统的反应器容器的不同操作模式。在许多工业中-诸如钢铁工业、镀锌工业等-用盐酸进行酸洗处理被广泛用于去除锈和附着在产品或加工产品表面上的积成物(垢)。例如。待涂覆的金属需要进行预处理,以去除锈或垢、杂质和污染物。酸洗工艺生成大量的废液(或废酸洗液),其含有铁、铬、铜、镍和锌的溶解金属盐以及剩余的游离酸。含铁矿石的浸出通常通过盐酸来实现。半导体引线框架也经常用盐酸进行蚀刻处理。在这些处理中,通常控制盐酸浓度以保持在按重量计12-18%的范围内。随着处理的进行,游离盐酸转化为铁盐和其他金属盐,因此逐渐降低洗涤或蚀刻能力。因此,通常添加游离盐酸,因此生成大量含有氯化铁和任选的游离盐酸的废液。该废氯化铁溶液包括氯化亚铁、三氯化铁或其组合,以及任选的其他处理的金属与盐酸的反应产物,如锌、镍、铜等的氯化物,并且这些液体已作为工业废物处置。近年来,这种工业废物的处置或处理成本急剧上升,并且盐酸本身相对昂贵。因此,以这种方式处置废氯化铁溶液是不经济的。由于这也造成很大的环境和污染问题,已经提出了从废氯化铁溶液中回收盐酸、氧化铁、三氯化铁或其组合的方法。一种这样的回收方法是焙烧。然而,这种方法造成环境问题,诸如废气(NOx、HCl、Cl2、灰尘等)和CO2排放,并且此外,由于该方法需要非常大量的燃料,因此回收盐酸的成本相对较高。另一种方法是液相氯氧化方法。然而,除其他外,该方法尤其具有以下缺点:其涉及使用高压氯气,并且因此对于高压气体和氯气去除设备这些设施还需要安全措施,此外回收限于三氯化铁以及盐酸可能无法回收。另一种方法涉及PORI方法(例如如US3682592B中所述的)或其变体,其中氧化含有氯化亚铁的废氯化铁溶液以将氯化亚铁转化为三氯化铁,并且水解所得液体以生成氧化铁并回收盐酸。通常,这些工艺必然涉及经济地进行相对高的投资成本,因此需要相对大量的废金属氯化物溶液待处理(通常每小时约几立方米数量级的废金属氯化物溶液),诸如金属酸洗设备中的情况。然而,在许多工业(诸如片镀锌线、小推拉酸洗线、金属丝酸洗线、管道酸洗线、长产品酸洗线等)中生成较小体积的废金属氯化物溶液(或废酸洗液),这对于热水解再生系统来说太小。对于这种较小体积的废金属氯化物溶液(或废酸洗液),废金属氯化物溶液(或废酸洗液)的废物处理通常通过对废金属氯化物溶液(或废酸洗液)实行石灰处理来进行,并且通过使用新鲜的盐酸(通常还涉及运输废金属氯化物溶液(或废酸洗液)离开并且由废物处理供应商公司进行石灰处理。
技术实现思路
因此,本专利技术的目的是提供使用批处理来处理相对少量的废金属氯化物溶液的方法和系统,使得盐酸可以被回收,并且金属氧化物(通常是氧化铁)可以容易地从金属氯化物(通常是氯化铁)溶液中分离,使得可以竞争性地实现相对低体积的废金属氯化物溶液的处理,使用相对较少的能量并且以环境友好方式该方法是有效可行的,并且回收的盐酸以待使用的适当浓度提供,例如,用于再次洗涤、浸出和蚀刻。本专利技术的目的通过用于使用批处理来处理废金属氯化物溶液的方法而实现,其涉及反应器容器的不同操作模式,废金属氯化物溶液包含至少一种可氧化组分,该方法包括以下步骤:-在第一步中,将废金属氯化物溶液给料至反应器容器中,并且-当反应器容器以第一操作模式操作时-在反应器容器内在超过90℃的氧化温度下并且在超过0.3MPa的氧化压力下进行氧化步骤,其中废金属氯化物溶液的至少一部分在氧化步骤期间被氧化,其中从废金属氯化物溶液中获得至少部分氧化的金属氯化物溶液,其中至少部分氧化的金属氯化物溶液的氧化部分对应于氧化步骤之前废金属氯化物溶液的至少一种可氧化组分的至少一部分,-在第二步骤中,至少部分氧化的金属氯化物溶液在水解步骤期间至少部分水解-当反应器容器以第二操作模式操作时在反应器容器内进行-在超过120℃的水解温度下并且在适当的水解压力下,其中在水解步骤期间获得盐酸(HCl)和固体氧化铁Fe2O3。通过使用涉及单个反应器容器(或反应容器)不同操作模式的批处理-因此能够将反应器容器用于氧化步骤和水解步骤两者-,根据本专利技术可以有利的是相对少量的金属氯化物溶液(或废酸洗液)的再生是可能的,同时降低投资成本(安装成本),涉及用于实现对废金属氯化物溶液(或废酸洗液)的处理,特别相比于涉及用于氧化步骤和水解步骤的独立反应器容器的溶液。因此,根据本专利技术,提出了一种使用批处理的小盐酸再生设备,以通过分解液相中的FeCl3来再生盐酸。所提出的方法和系统具有广泛的灵活性,并且还能够以经济竞争的方式处理少量的废金属氯化物溶液(或废酸洗液)。因此,本专利技术的方法和系统还为小型或中型装置或公司提供了再生盐酸的可能性(特别是对于废金属氯化物溶液(或废酸洗液)的处置要求例如小于1000升或1500升每小时,特别是在每小时100升至每小时1000升的范围内(或在每小时100升至每小时1500升的范围内)的废金属氯化物溶液(或废酸洗液)),从而提供了独立于盐酸来源以及处置废金属氯化物溶液(或废酸洗液)的可能性。根据本专利技术特别有利的是,能够使用普通的耐酸结构材料和尺寸,从而降低投资成本,例如DN50陶瓷阀是标准的,DN400陶瓷阀不是标准的。本专利技术的方法和系统能够作为独立单元实现,能够将数据发送到生成待处理的废金属氯化物溶液(或废酸洗液)工艺的工艺控制装置。另外,本专利技术的系统能够作为ISO容器解决方案实现,即它可以以预组装的方式被带到预期的位置,仅在安装过程中进行连接。另外,进行根据本专利技术的工艺,能够完全自动化,使得仅需要用于操作和维护该工艺的最低人力,诸如-取决于自动化水平-(永久)需要在15%和50%之间的操作员运行该工艺。另外,根据本专利技术的方法和系统不仅降低了系统安装的投资成本,而且还降低了对空间的要求:例如,对于每小时500升废金属氯化物溶液(或废酸洗液)的进料流,系统能够安装在两个20'ISO容器中。由于以下事实,根据本专利技术,反应器容器不是连续用于相同的反应步骤(但是交替用于氧化步骤以及用于水解步骤),其体积或尺寸需要-同时适应待处理的废金属氯化物溶液的流量-相对较大(与设计用于处理相同量的废金属氯化物溶液体积的连续用于同一反应步骤的反应器容器相比),因此,提供使用(用于进行氧化步骤和水解步骤两者的)反应器容器的可能性是经济上有竞争力的方式。通常,所需标准尺寸的反应器的成本在相同的范围内,并且如果它是尺寸更大的或更小的一个则没有大的差别。特别是,本专利技术提供了一种解决方案,用于满足使(酸洗)酸(特别是盐酸)可用于上游工艺的需要,特别是酸洗工艺,同时具有处置废金属氯化物溶液(或废酸洗液)的概念。特别是对于中型公司,例如经营小型盐酸碳钢酸洗工艺的公司,产生的金属氯化物溶液(或废酸洗液)的量太小,无法按照传统方法安装高温冶金再生系统,因为采用传统方法的这种再生系统的经济竞争性操作通常需要废金属氯化物溶液(或废酸洗液)每单位时间的体积为每小时至少2立方米。根据本专利技术,废金属氯化物溶液包含至少一种可氧化组分(通常为氧化亚铁)。在氧化步骤期间(在此期间反应器容器以第本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种使用批处理来处理废金属氯化物溶液(10)的方法,其涉及反应器容器(200)的不同操作模式,所述废金属氯化物溶液(10)包含至少一种可氧化组分,所述方法包括以下步骤:‑在第一步骤中,将所述废金属氯化物溶液(10)给料至所述反应器容器(200),并且‑当所述反应器容器(200)以第一操作模式操作时‑在所述反应器容器(200)内在超过90℃的氧化温度下并且在超过0.3MPa的氧化压力下进行氧化步骤,其中,所述废金属氯化物溶液(10)的至少一部分在所述氧化步骤期间被氧化,其中从所述废金属氯化物溶液(10)获得至少部分氧化的金属氯化物溶液(30),其中所述至少部分氧化的金属氯化物溶液(30)的氧化部分对应于在所述氧化步骤之前所述废金属氯化物溶液(10)的所述至少一种可氧化组分的至少一部分,‑在第二步骤中,所述至少部分氧化的金属氯化物溶液(30)在水解步骤期间至少部分水解‑当所述反应器容器(200)以第二操作模式操作时在反应器容器(200)内进行‑在超过120℃的水解温度下并且适当的水解压力下,其中在所述水解步骤期间获得盐酸(HCl)(30)和固体氧化铁Fe2O3。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.04 EP 16168382.61.一种使用批处理来处理废金属氯化物溶液(10)的方法,其涉及反应器容器(200)的不同操作模式,所述废金属氯化物溶液(10)包含至少一种可氧化组分,所述方法包括以下步骤:-在第一步骤中,将所述废金属氯化物溶液(10)给料至所述反应器容器(200),并且-当所述反应器容器(200)以第一操作模式操作时-在所述反应器容器(200)内在超过90℃的氧化温度下并且在超过0.3MPa的氧化压力下进行氧化步骤,其中,所述废金属氯化物溶液(10)的至少一部分在所述氧化步骤期间被氧化,其中从所述废金属氯化物溶液(10)获得至少部分氧化的金属氯化物溶液(30),其中所述至少部分氧化的金属氯化物溶液(30)的氧化部分对应于在所述氧化步骤之前所述废金属氯化物溶液(10)的所述至少一种可氧化组分的至少一部分,-在第二步骤中,所述至少部分氧化的金属氯化物溶液(30)在水解步骤期间至少部分水解-当所述反应器容器(200)以第二操作模式操作时在反应器容器(200)内进行-在超过120℃的水解温度下并且适当的水解压力下,其中在所述水解步骤期间获得盐酸(HCl)(30)和固体氧化铁Fe2O3。2.根据权利要求1所述的方法,其中,当所述反应器容器(200)以所述第一操作模式操作时,将在先前进行的所述第一步骤期间获得的所述至少部分氧化的金属氯化物溶液(30)给料至第一存储单元(210),并且将另外的废金属氯化物溶液(10')分批给料至所述反应器容器(200),其中通过以所述第一操作模式继续操作所述反应器容器(200),进行所述第一步骤,并且由此从所述另外的废金属氯化物溶液(10')中获得另外的至少部分氧化的金属氯化物溶液(30'),其中在以所述第一操作模式操作所述反应器容器(200)之后并在以所述第二操作模式操作所述反应器容器(200)之前,将所述至少部分氧化的金属氯化物溶液(30)-特别另外地,还有所述另外的至少部分氧化的金属氯化物溶液(30')-从所述第一存储单元(210)给料至所述反应器容器(200)。3.根据前述权利要求中一项所述的方法,其中-分批进行,在对所述废金属氯化物溶液进行所述第一步骤之后,并且在对另外的废金属氯化物溶液进行所述第一步骤之前,-以及,优选地,在以所述第一操作模式操作所述反应器容器(200)之后并且在以所述第二操作模式操作所述反应器容器(200)之前,将所述反应器容器(200)至少部分地排空,优选至少50%排空,更优选至少70%排空,最优选至少90%排空。4.根据前述权利要求中一项所述的方法,其中,所述废金属氯化物溶液(10)包含作为所述至少一种可氧化组分的氯化亚铁(氯化铁(II)),其中所述废金属氯化物溶液优选包含14重量%至28重量%之间、优选约22重量%的氯化亚铁(氯化铁(II))。5.根据前述权利要求中一项所述的方法,其中,在进行所述第一步骤之前,将所述废金属氯化物溶液(10)进行预浓缩步骤以产生浓缩的废金属氯化物溶液(20),其中所述浓缩的废金属氯化物溶液(20)包含作为所述至少一种可氧化组分的氯化亚铁(氯化铁(II)),其中所述浓缩的废金属氯化物溶液(20)优选包含22重量%至45重量%之间、优选约40重量%的氯化亚铁(氯化铁(II))。6.根据前述权利要求中一项所述的方法,其中,所述至少部分氧化的金属氯化物溶液(30)包含作为其氧化部分的至少一部分的三氯化铁(氯化铁(III)),其中所述至少部分氧化的金属氯化物溶液优选包含12重量%至25重量%之间、优选约20重量%的三氯化铁(氯化铁(III))。7.根据前述权利要求中一项所述的方法,其中,所述废金属氯化物溶液(10)除了所述至少一种可氧化组分外还包含游离盐酸。8.根据前述权利要求中一项所述的方法,其中在所述第一步骤期间应用的所述氧化温度等于或高于110℃且等于或低于250℃,优选等于或高于130℃且等于或低于200℃,更优选等于或高于140℃且等于或低于170℃,最优选等于或高于145℃且等于或低于155℃,和/或其中在所述第二步骤期间应用的所述水解温度等于或高于130℃且等于或低于300℃,优选等于或高...

【专利技术属性】
技术研发人员:大卫·孔莱施纳
申请(专利权)人:CMI优威克股份有限公司
类型:发明
国别省市:德国,DE

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