生产二氧化氯的方法技术

本发明专利技术涉及在不结晶条件下于至少两个反应器内连续生产二氧化氯的方法，包括以下步骤：将碱金属氯酸盐、无机酸和过氧化氢送入第一反应器，来形成维持在所述第一反应器中的酸性反应介质；使碱金属氯酸盐、过氧化氢和无机酸在所述反应介质内反应来形成二氧化氯和所述无机酸的碱金属盐；从所述第一反应器的所述反应介质中移出气体形式二氧化氯；将包括无机酸、碱金属氯酸盐和所述无机酸的碱金属盐的废反应介质从所述第一反应器移出并送入第二反应器；向所述第二反应器内的反应介质中送入过氧化氢并使其中的反应介质的碱金属氯酸盐浓度维持在约９－７５ｍｍｏｌ／ｌ；使碱金属氯酸盐、过氧化氢和无机酸在所述反应介质中反应来形成二氧化氯和所述无机酸的碱金属盐；从所述第二反应器的所述反应介质中移出气体形式二氧化氯；和将包括无机酸和所述无机酸的碱金属盐的废反应介质从所述第二反应器移出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在不结晶条件下于至少两个反应器内连续。以水溶液形式使用的二氧化氯在工业上受到很大关注，主要用于纸浆漂白，且还用于水净化、油脂漂白、从工业废水中脱除酚类等。因此希望提供能高效。已有许多生产二氧化氯的不同方法。最大工业规模的生产方法是将碱金属氯酸盐在酸性介质中与诸如过氧化氢、甲醇、氯离子或二氧化硫的还原剂进行连续反应来形成二氧化氯，并将其以气体形式从反应介质中移出。通常主要是用硫酸提供酸度，且硫酸盐作为副产物是以固体碱金属硫酸盐或是溶解于废反应介质中的形式移出。在一类方法中，单一反应器内的反应介质维持在低于大气压的沸腾条件下，其中酸的碱金属盐沉淀下来并以盐饼形式移出。此类方法例如描述于US专利5770171、5091166和5091167中。在另一类方法中，反应介质维持在不结晶条件下，通常基本为大气压条件。在大多数情况下，将废反应介质从第一反应器送到第二反应器中进一步反应来生产二氧化氯。这类方法的早期实例是分别使用二氧化硫和甲醇作为还原剂的Mathieson和Solvay法。试图通过至少部分使用过氧化氢作为还原剂来改进这些方法的工作描述于例如日本特许公开申请，特开No.1988-008203、1991-115102和WO 01/077012，但仅仅是很有限程度的工业化。突破性技术来自于EP 612686所公开的在第一和第二反应器同时使用过氧化氢作为还原剂的方法。该方法已在注册商标HP-A下商品化并且很容易操作和能够在简单设备中以高收率来高产量生产二氧化氯。在不结晶方法中，从最后一个反应器移出的废反应介质包含酸、酸的碱金属盐和未反应而损失的碱金属氯酸盐。据信该方法应在最后一个反应器(正常为第二反应器)的氯酸盐浓度尽可能低的条件下操作以使损失量最小化。另一方面。发现若氯酸盐浓度过低，则工艺设备(通常至少部分由钛制造的设备)的腐蚀会增加。但是，现在已惊奇地发现在使用过氧化氢作为还原剂的方法中可以在比先前更高的氯酸盐浓度下操作，据信氯酸盐的损失没有明显增加。因此本专利技术针对一种在不结晶条件下于至少两个反应器内连续，包括以下步骤将碱金属氯酸盐、无机酸和过氧化氢送入第一反应器，来形成维持在所述第一反应器内的酸性反应介质；使碱金属氯酸盐、过氧化氢和无机酸在所述反应介质内反应来形成二氧化氯和所述无机酸的碱金属盐；从所述第一反应器的所述反应介质中移出气体形式二氧化氯；将包括无机酸、碱金属氯酸盐和所述无机酸的碱金属盐的废反应介质从所述第一反应器移出并送入第二反应器；向所述第二反应器内的反应介质中送入过氧化氢并使其中的反应介质的碱金属氯酸盐浓度维持在约9-75mmol/1、优选约14-56mmol/1、更优选20-47mmol/1；使碱金属氯酸盐、过氧化氢和无机酸在所述反应介质中反应来形成二氧化氯和所述无机酸的碱金属盐；从所述第二反应器的所述反应介质中移出气体形式二氧化氯；和将包括无机酸和所述无机酸的碱金属盐的废反应介质从所述第二反应器移出。在反应器内进行的反应是复杂的且对每一细节并不是完全了解的。主要产物是二氧化氯、氧气和所述无机酸的碱金属盐。在某些情况下，一些氯酸盐转化成氯化物作为最终产物而不是二氧化氯。已发现通过提高第二反应器内氯酸盐的浓度可减少作为最终产物得到的氯化物。因此，从第二反应器移出的废反应介质中较低的氯化物量，在很大程度上补偿了因氯酸盐浓度高而致的损失。优选向反应器吹送惰性气体来增加搅动并使二氧化氯稀释到安全浓度。也可以将惰性气体引到反应器内液面上。可使用任何可得的惰性气体如氮气或氧气，但从成本考虑通常优选使用空气。反应器中形成的二氧化氯和氧气以气体形式随吹送入容器的任何惰性气体一起移出。优选将气体送到一个吸收器，将其与水接触来溶解二氧化氯同时大部分氧气和不溶气体经此通过。然后可将二氧化氯水收集到一个储罐内并用于任何期望用途如纸浆漂白。优选将第二反应器移出的废反应介质送入一个有惰性气体进料的汽提器来吹出二氧化氯和其它仍留在其中的的气态物质。将汽提器出来的气体与反应器出来的气体一起送到吸收器。汽提后的废反应介质又称废酸在许多场合下可用作PH调节剂和/或制纸浆过程的硫源。也可如US专利5487881和6322690所述在电池中进行电化学增酸处理并任选将其全部或部分循环回第一反应器，成为无机酸进料的至少一部分。通常使用氯酸钠、氯酸钾及其混合物，但也可考虑用其它碱金属盐。碱金属氯酸盐通常是以水溶液形式、优选以高浓度例如约3mol/l至饱和浓度的水溶液形式进料。在绝大多数情况下除来自第一反应器废反应介质中所含的氯酸盐外不需要向第二反应器内送入任何氯酸盐。碱金属氯酸盐通常包含少量氯化物杂质，但优选此量尽可能低，以减少副产物氯的形成量。优选碱金属氯酸盐进料中氯化物量少于约1mol％，更优选少于约0.5mol％、最优选少于约0.05mol％、特别最优选少于约0.02mol％。无机酸优选为无卤素的酸如硫酸或磷酸，最优选例如浓度约60-98wt％硫酸。也可考虑用无机酸混合物。在大多数情况下除来自第一反应器废反应介质中所含的无机酸外不需要向第二反应器内送入任何无机酸。优选除碱金属氯酸盐中的杂质外基本无氯化物。但是在其它进料流如无机酸中还存在少量氯化物。优选送入过程的包括碱金属氯酸盐中杂质在内的氯化物总量为少于碱金属氯酸盐进料的氯化物的约1mol％、更优选少于约0.5mol％、最优选少于约0.05mol％、特别最优选少于约0.02mol％。在第一和第二反应器中都使用过氧化氢作为还原剂且通常是水溶液形式，优选浓度约10-70wt％、最优选约25-60wt％。优选要送入的过氧化氢量约为0.5-2mol/mol碱金属氯酸盐进料、最优选约为0.5-1mol/mol碱金属氯酸盐进料、特别最优选约0.5-0.6mol/mol碱金属氯酸盐进料。优选将过氧化氢总量的约50-99.9％、最优选过氧化氢总量的约85-99.5％送入第一反应器。除了作为杂质存在于氯酸盐中的少量氯化物外，优选只加入过氧化氢作为还原剂，尽管完全可以另加其它还原剂如甲醇、甲醛、甲酸、糖醇、二氧化硫和氯化物。在加有其它还原剂的情况下，可以减少所加的过氧化氢量。各反应物可分别或以预混进料流形式进料。特别地，可将过氧化氢和碱金属氯酸盐预混成一股进料流，同时优选无机酸单独送入。反应器内反应介质的温度优选维持在约30-100℃、最优选约40-80℃。第一和第二反应器的温度可基本相同，但也可以不同温度操作。第一和第二反应器内反应介质的温度优选低于常用压力下的沸点。根据环境温度、进料流温度、惰性气体吹入速率和其它工艺条件，按需加热或冷却反应器来维持所期望的温度。反应器内维持的绝对压力优选约50-120kPa、最优选约80-110kPa、特别最优选为大气压。第一和第二反应器内的压力通常但不是必须基本相同。第一和第二反应器内反应介质的酸度优选维持在约4-14N、最优选约6-12N。在绝大多数情况下，第一和第二反应器中酸度差异很小，优选少于约15％、最优选少于约10％。第一反应器的反应介质中碱金属氯酸盐浓度优选维持在约0.05-饱和、更优选约0.075-2.5mol/l、最优选约0.1-1mol/l。在一个优选实施方案中，第一反应器的反应介质优选维持在碱金属氯本文档来自技高网...

【技术保护点】
在不结晶条件下于至少两个反应器内连续生产二氧化氯的方法，包括以下步骤：将碱金属氯酸盐、无机酸和过氧化氢送入第一反应器，来形成维持在所述第一反应器中的酸性反应介质；使碱金属氯酸盐、过氧化氢和无机酸在所述反应介质内反应来形成二氧化氯和所述无机酸的碱金属盐；从所述第一反应器的所述反应介质中移出气体形式二氧化氯；将包括无机酸、碱金属氯酸盐和所述无机酸的碱金属盐的废反应介质从所述第一反应器移出并送入第二反应器；向所述第二反应器内的反应介质中送入过氧化氢并使其中的所述反应介质的碱金属氯酸盐浓度维持在约９－７５ｍｍｏｌ／ｌ；使碱金属氯酸盐、过氧化氢和无机酸在所述反应介质中反应来形成二氧化氯和所述无机酸的碱金属盐；从所述第二反应器的所述反应介质中移出气体形式二氧化氯，和将包括无机酸和所述无机酸的碱金属盐的废反应介质从所述第二反应器移出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：MK乔汉森，
申请(专利权)人：阿克佐诺贝尔公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]