Получение красного железоокисного пигмента

1. Способ получения красных железоокисных пигментов, включающий по меньшей мере стадии
a) получения раствора нитрата железа (II) путем реакции железа с азотной кислотой, получая таким образом первый содержащий оксид азота поток, и необязательно далее отделение любого непрореагировавшего железа от раствора нитрата железа (II), полученного таким образом,
b) получения водной суспензии гематитовых ядер путем реакции железа с азотной кислотой, получая таким образом второй содержащий оксид азота поток, и необязательно далее отделение любого непрореагировавшего железа от водной суспензии гематитовых ядер, полученной таким образом,
c) получения суспензии гематитового пигмента путем
I. реакции водной суспензии гематитовых ядер из стадии b) с раствором нитрата железа (II) из стадии а) и по меньшей мере одним щелочным осадителем в присутствии по меньшей мере одного содержащего кислород газа,
и/или путем
II. реакции водной суспензии гематитовых ядер из стадии b с раствором нитрата железа (II) из стадии а), железа и по меньшей мере одного содержащего кислород газа,
получая, таким образом, третий содержащий оксид азота поток,
d) отделения гематитового пигмента, присутствующего в водной суспензии гематитового пигмента, от водной фазы,
e) окисления второго содержащего оксид азота потока из стадии b), получая, таким образом, окисленный второй содержащий оксид азота поток,
f) контакта первого содержащего оксид азота потока и/или третьего содержащего оксид азота поток и/или окисленного второго содержащего оксид азота потока из стадии е) с водной промывочной фазой, получая, таким образом, предварительно очищенный газовый поток и промывочную фазу, обогащенную азотной кислотой,
g) удаления монооксида диазота и/или нитрозных газов от предварительно очищенного газового потока из стадии f) нагреванием до температуры от 200 до 1400°С необязательно в присутствии катализатора, предпочтительно от 250 до 500°С в присутствии катализатора и/или от 800 до 1400°С в отсутствии катализатора, получая, таким образом, очищенный газовый поток.
2. Способ получения по п. 1, дополнительно включающий стадию
h) удаления по меньшей мере аммиачных соединений и/или нитритных соединений и/или нитратных соединений из водной фазы из стадии d), получая, таким образом, очищенную сточную воду и необязательно обогащенную солями сточную воду.
3. Способ получения по п.1 или 2, дополнительно включающий в себя одну или более стадий из
i) возврата обогащенной азотной кислотой промывочной фазы в стадии f) к стадии а), b) и/или с), и/или
j) использования нагретого очищенного газового потока из стадии g) для предварительного нагревания предварительно очищенного газового потока из стадии f), образуя предварительно нагретый предварительно очищенный газовый поток и охлажденный, очищенный отработанный газ.
4. Способ получения по п. 1, где на стадии а) от 0,4 до 10 молей железа на моль азотной кислоты взаимодействуют при температуре, равной 60°С или менее, предпочтительно от 10 до 60°С, с получением раствора нитрата железа (II).
5. Способ получения по п. 1, где на стадии b) температура реакции воздействия азотной кислоты на железо составляет по меньшей мере 90°С, предпочтительно от 90 до 99°С.
6. Способ получения по п. 1, где стадия b) включает по меньшей мере стадии
i) предоставления смеси железа и воды, имеющей температуру от 60 до 120°С,
ii) добавления азотной кислоты к смеси из стадии i), и
iii) необязательно далее отделения любого непрореагировавшего железа от водной суспензии гематитовых ядер, полученной таким образом,
2
2
где гематитовые ядра, присутствующие в водной суспензии гематитовых ядер, имеют размер частиц менее чем или равный 100 нм и удельную площадь поверхности по БЭТ от 40 м/г до 150 м/г, измеренную согласно DIN 66131.
7. Способ получения по п. 6, где на стадии ii) добавление разбавленной азотной кислоты к смеси из стадии i) происходит со скоростью добавления такой, чтобы реакционная смесь нагревалась по меньшей мере на 15°С менее чем за 120 минут после окончания добавления азотной кислоты, предпочтительно также без внешнего источника тепла.
8. Способ получения по п. 1, где в варианте 1 стадии с), температура во время взаимодействия составляет от 70 до 100°С, предпочтительно от 75 до 90°С, и раствор нитрата железа (II) из стадии а) и по меньшей мере один щелочной осадитель дозируют, и реакционная смесь окисляется по меньшей мере одним содержащим кислород газом, предпочтительно от 0,2 до 100 литрами по меньшей мере одного содержащего кислород газа, предпочтительно воздуха, за час и на литр суспензии до тех пор, пока красный железоокисный пигмент не достигнет желательного оттенка окраски.
9. Способ получения по п. 1, где в варианте 2 стадии с), суспензию гематитового пигмента получают путем реакции суспензии гематитовых ядер с железом и раствором нитрата железа (II) при температурах от 70 до 100°С, предпочтительно от 75 до 90°С, и окислением с помощью от 0,2 до 100 литров по меньшей мере одного содержащего кислород газа, предпочтительно воздуха, за час и на литр суспензии до тех пор, пока красный железоокисный пигмент не достигнет желательного оттенка окраски.
10. Способ получения по п. 1, где на стадии d) отделение красного железоокисного пигмента, присутствующего в суспензии, выполняется фильтрацией, и/или осаждением, и/или центрифугированием, необязательно промыванием осадка на фильтре и последующим высушиванием осадка на фильтре и/или одной или более стадий просеивания, предпочтительно с различными размерами сит и уменьшающимся размером сит, осуществляют необязательно до отделения красного железоокисного пигмента от водной фазы.
11. Способ получения по п. 1, где на стадии d) по меньшей мере одну сульфатную соль, предпочтительно сульфат железа (II) и/или сульфат щелочного металла или сульфат щелочноземельного металла, более предпочтительно сульфат железа (II) и/или сульфат натрия, добавляют к суспензии гематитового пигмента во время или до просеивания и/или во время или до отделения.
12. Способ получения по п. 1, где на стадии е) второй содержащий оксид азота поток из стадии b) контактирует для окисления по меньшей мере с одним окислителем, необязательно в присутствии одного или более катализаторов и/или высокоэнергетического излучения.
13. Способ получения по п. 12, где по меньшей мере одним окислителем является воздух, кислород, озон и/или пероксид водорода.
14. Способ получения по п. 12, в котором высокоэнергетическим излучением является УФ излучение.
3
3
3
2
15. Способ получения по п. 1, в котором второй содержащий оксид азота поток из стадии b) содержит от 1 до 2000 г/м нитрозных газов (вычисленных как г/м NO) и/или от 0,5 до 2000 г/м монооксида диазота.
16. Способ получения по п. 1, в котором окисленный второй содержащий оксид азота поток, полученный после стадии f), содержит не более чем 50%, предпочтительно менее чем 30%, более предпочтительно менее чем 15% первоначальной фракции монооксида азота, присутствующего до стадии f).
17. Способ получения по п. 1, где на стадии g) предварительно очищенный газовый поток из стадии f) контактирует с аммиаком или с другим химическим соединением, которое разлагается с получением аммиака, предпочтительно мочевина, в присутствии одного или более катализаторов, которые необязательно могут быть нанесены на подложку.
3
3
3
3
3
2
2
18. Способ получения по п. 1, где на стадии g) очищенный отработанный газ имеет концентрацию от 0,001 до 0,3 г/м нитрозных газов (вычисленных как NO), предпочтительно от 0,005 до 0,3 г/м нитрозных газов (вычисленных как г/м NO), и/или от 0,001 до 0,3 г/м монооксида диазота, предпочтительно от 0,005 до 0,3 г/м монооксида диазота.
19. Способ получения по п. 2, где на стадии h) аммиачные соединения, нитратные соединения или нитритные соединения и необязательно содержащие железо соединения и/или содержащие серу соединения удаляются из водной фазы из стадии d) окислительным осаждением, и/или денитрированием, и/или коагуляцией, и/или флоккуляцией, и/или осаждением, и/или фильтрацией, и/или ультрафильтрацией, и/или обратным осмосом.
20. Способ получения по п. 1, где на стадии g) температура предварительно очищенного газового потока, полученного согласно стадии f) процесса согласно изобретению увеличивается до от 250 до 500°С, предпочтительно до от 300 до 450°С, и далее до от 800 до 1400°С.
21. Способ получение по п. 1, где стадию с) и/или стадию d) проводят с применением сульфатной соли, и обогащенную солями сточную воду, полученную на стадии h), рециркулируют в стадию с) и/или стадию d).
22. Установка для получения красных железоокисных пигментов, содержащая по меньшей мере
по меньшей мере один реактор (1), и
по меньшей мере один реактор (2), и
по меньшей мере один реактор (3), и
по меньшей мере один скруббер (4), предпочтительно два скруббера (4 и 6), где
(a) по меньшей мере один реактор (1) соединяется по меньшей мере через одну линию (L-3а) по меньшей мере с одним скруббером (4) или (6), и
(b) по меньшей мере один реактор (3) соединяется по меньшей мере через одну линию (L-3b) по меньшей мере с одним скруббером (4) или (6), и
(с) по меньшей мере один реактор (2) соединяется по меньшей мере через одну линию (L-4) по меньшей мере с одним окислительным блоком (5), и по меньшей мере один окислительный блок (5) соединяется по меньшей мере через одну линию (L-5) по меньшей мере с одним скруббером (4) или (6), и
по меньшей мере один блок для очистки отработанного газа (9) и по меньшей мере один нагреватель (8), причем по меньшей мере один блок для очистки отработанного газа (9) соединяется по меньшей мере через одну линию (L-8) по меньшей мере с одним нагревателем (8), и по меньшей мере один нагреватель (8) соединяется по меньшей мере через одну линию (L-7) по меньшей мере с одним скруббером (4) или (6).
23. Установка по п. 22, дополнительно содержащая по меньшей мере один блок для очистки сточной воды (10), который соединяется по меньшей мере через одну линию (L-10) по меньшей мере с одним реактором (3) или по меньшей мере с одним отделяющим устройством (34).
24. Установка по п. 22, дополнительно содержащая по меньшей мере один теплообменник (7), который соединяется по меньшей мере через одну линию (L-6a) по меньшей мере с одним скруббером (4), по меньшей мере через одну линию (L-6b) по меньшей мере с одним скруббером (6), по меньшей мере через одну линию (L-7) по меньшей мере с одним нагревателем (8), и по меньшей мере через одну линию (L-9) по меньшей мере с одним блоком для очистки отработанного газа (9).
25. Установка по любому из п.п. 22-24, дополнительно содержащая по меньшей мере одно отделяющее устройство (34), которое соединяется по меньшей мере через одну линию (L-10) по меньшей мере с одним блоком для очистки сточной воды (10) и по меньшей мере через одну линию (L-32) по меньшей мере с одним реактором (3).