Procedimiento para la hidrólisis de sales metálicas sólidas con soluciones salinas acuosas.

Procedimiento para la limpieza de recubrimientos de sales metálicas sólidas hidrolizables en partes deinstalaciones en el estado montado,

por hidrólisis de unas sales metálicas, que se escogen entre cloruro de aluminioy cloruro de hierro, en el que la liberación de calor al realizar la hidrólisis de las sales metálicas es retrasada porreacción de las sales metálicas con unas soluciones salinas acuosas de cloruros de metales alcalinos y alcalinotérreosen una concentración de desde 10 % en peso hasta la de saturación a la respectiva temperatura.

Procedimiento para la hidrólisis de sales metálicas sólidas con soluciones salinas acuosas

El invento se refiere a un procedimiento para la hidrólisis de sales metálicas sólidas hidrolizables con soluciones salinas acuosas.

En el caso de la reacción de clorosilanos a partir de un silicio metalúrgico y HCl gaseoso para formar triclorosilano (TCS) y tetracloruro de silicio (STC) , que sirven por ejemplo como materias primas para la producción de un silicio puro para semiconductores, un silicio para usos solares así como un ácido silícico altamente disperso, como productos secundarios se forman unas sales metálicas, principalmente cloruros metálicos, En particular el cloruro de aluminio y el cloruro de hierro se depositan, al enfriar la mezcla de reacción, como un material sólido. Una deposición deliberada de los materiales sólidos es importante para la técnica de procesos, con el fin de evitar desplazamientos al realizar el tratamiento por destilación de los silanos líquidos. Para la separación de los cloruros metálicos sólidos desde el proceso se conocen diferentes procedimientos.

En el documento de solicitud de patente alemana DE 2623290 A1 se describe la deposición de AlCl3, mezclado con FeCl3 a partir de la mezcla gaseosa de reacción de clorosilanos dentro de tubos de Liebig. No se describe la limpieza de los tubos de Liebig.

Puesto que en el caso de los materiales sólidos se trata por regla general de mezclas de compuestos altamente corrosivos, la hidrólisis inmediatamente subsiguiente y eventualmente la neutralización de las soluciones acuosas resultantes preferirá una limpieza de los materiales sólidos (para realizar un aprovechamiento) . En el caso de la hidrólisis de los cloruros metálicos anhidros (en particular del componente principal cloruro de aluminio) se libera, tal como es sabido, una cantidad muy alta de calor, que puede conducir, en el caso de una insuficiente evacuación del calor, a la evaporación del agua y como consecuencia a una acumulación incontrolada de presión y por consiguiente a estados peligrosos para las instalaciones, hasta llegar incluso a la explosión.

Por motivos de seguridad se desmontan por lo tanto los aparatos y las partes de instalaciones, que se han contaminado con estos cloruros metálicos, para la limpieza mediante hidrólisis. Esto causa, junto a un peligro de accidentes al realizar la apertura de las instalaciones y el transporte de los aparatos ensuciados, un alto gasto logístico, para evitar períodos de tiempo de parada. Los riesgos para la seguridad así como el gasto, vinculados con esto, son considerables.

Como una alternativa se describe por ejemplo en el documento de solicitud de patente europea EP 1174388 A1 un procedimiento, en el que los cloruros metálicos, después de una precipitación en un dispositivo enfriador rápido se separan por filtración de un modo costoso y de este modo se aíslan en una forma aprovechable. Puesto que, sin embargo, por regla general se trata de mezclas de cloruros metálicos, también en este caso la hidrólisis y la subsiguiente evacuación a través de una instalación de purificación de aguas residuales son más ventajosas desde el punto de vista económico que una limpieza costosa ulterior. La hidrólisis se puede regular entonces por medio de la velocidad de adición dosificada de la torta del filtro.

En el documento de patente alemana DE 4116925 C se describe la recuperación del cloro combinado químicamente en la parte inferior de la columna de destilación para la síntesis directa de cloro- u órganocloro-silanos en forma de cloruro de hidrógeno, por reacción con ácido sulfúrico. Esto, sin embargo exige una adicional y costosa instalación técnica de procesos para la puesta en libertad y la purificación del HCl y la neutralización del residuo con ácido sulfúrico.

La hidrólisis de AlCl3 en una solución en ácido clorhídrico se describe en “Heats of dilution of the hydrolyzing electrolytes AlCl3, Th (NO3) 4, y UO2 (NO3) 2 at 25ºC”, [Calores de dilución de los electrólitos hidrolizadores AlCl3, Th (NO3) 4 y UO2 (NO3) 2 a 25ºC], Lange, E.; Miederer, W., Universidad de Erlangen, Alemania, Zeitschrift fuer Elektrochemie und Angewandte Physikalische Chemie [Revista de electroquímica y química física aplicada] (1957) , 61 407-9. En este caso, sorprendentemente, al contrario que la hidrólisis en agua pura, se midieron unas entalpías de hidrólisis incluso positivas. La utilización del ácido clorhídrico es sin embargo cara y además es problemática en particular en atención a la evacuación de los productos de hidrólisis a través de una instalación de purificación de aguas residuales a causa de la exposición adicional a peligros del agua y de la alta corrosividad.

La eliminación de AlCl3 a partir de TiCl4 líquido, con ayuda de una mezcla de NaCl y agua a una alta temperatura, se describe en el documento de patente de los EE.UU. US 4125586 A.

Subsistía la misión de hidrolizar sales metálicas hidrolizables sólidas de una manera sencilla y sin peligro.

Es objeto del invento un procedimiento para la limpieza de recubrimientos sólidos de sales metálicas hidrolizables en partes de instalaciones en el estado montado, por hidrólisis de unas sales metálicas, que se seleccionan entre

cloruro de aluminio y cloruro de hierro, en el cual la liberación del calor al efectuar la hidrólisis de las sales metálicas es retrasada por reacción de las sales metálicas con unas soluciones salinas acuosas de cloruros de metales alcalinos y de metales alcalino-térreos en una concentración de desde 10 % en peso hasta la de saturación a la respectiva temperatura.

Con el procedimiento conforme al invento, la reacción de hidrólisis se puede llevar a cabo de una manera controlada. Mediante el empleo de soluciones salinas acuosas se puede retrasar la liberación de calor al realizar la hidrólisis de las sales metálicas. Por consiguiente, es posible una limpieza continua segura y barata de recubrimientos de sales metálicas en partes de instalaciones en el estado montado.

En el caso de la hidrólisis de recubrimientos de sales metálicas de acuerdo con el procedimiento conforme al invento, de manera preferida se pone en contacto una solución salina acuosa con la superficie sólida del recubrimiento durante tanto tiempo hasta que se haya conseguido el efecto de limpieza deseado. La hidrólisis exotérmica tiene lugar entonces de una manera manifiestamente más lenta. A través de la concentración salina, la velocidad de reacción se puede adaptar a la evacuación del calor. El procedimiento conforme al invento es especialmente bien apropiado para un modo de funcionamiento continuo. Por ejemplo, unos aparatos tales como unos tubos de Liebig se pueden liberar de cloruros metálicos adheridos, conduciendo a su través una solución salina acuosa durante tanto tiempo hasta que se alcance el grado de conversión deseado. La limpieza total se puede comprobar con ayuda de un medio indicador (p.ej. un electrodo de pH, una medición de la temperatura, una medición de la conductividad eléctrica, una medición de la conductividad térmica, una determinación del índice de refracción, una medición de la densidad o una medición del enturbiamiento) directamente en la mezcla acuosa saliente, de modo tal que el proceso se puede también automatizar de una manera sencilla.

Como sales para las soluciones salinas acuosas se pueden emplear todos los cloruros de metales alcalinos, así como los cloruros de metales alcalino-térreos al igual que sus hidratos. De manera preferida se utilizan unas soluciones de cloruros de metales alcalinos, de manera especialmente preferida cloruro de sodio. Pueden pasar a emplearse también mezclas de diferentes sales. La pureza de las sales empleadas tiene una importancia secundaria, siempre y cuando que la proporción de componentes reactivos (en particular de compuestos de carácter básico) varíe en la región de porcentajes de una sola cifra. Usualmente se emplean unas calidades técnicas con unas purezas > 90 %. Se pueden pasar a emplear también sales resultantes secundarias procedentes de procesos técnicos. La producción de la solución acusa se efectúa mediante una sencilla disolución de las sales en agua en un dispositivo apropiado para esto, tal como p.ej. un dispositivo agitador, eventualmente a una temperatura elevada, con el fin de acelerar el proceso de disolución. La concentración salina óptima se puede determinar mediante sencillos experimentos previos, comenzándose... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la limpieza de recubrimientos de sales metálicas sólidas hidrolizables en partes de instalaciones en el estado montado, por hidrólisis de unas sales metálicas, que se escogen entre cloruro de aluminio y cloruro de hierro, en el que la liberación de calor al realizar la hidrólisis de las sales metálicas es retrasada por reacción de las sales metálicas con unas soluciones salinas acuosas de cloruros de metales alcalinos y alcalinotérreos en una concentración de desde 10 % en peso hasta la de saturación a la respectiva temperatura.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la sal metálica sólida es cloruro de aluminio.