生产二氧化氯的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于连续生产二氧化氯的方法，其包括以下步骤：用水稀释初始浓度超过约９０ｗｔ％的硫酸；使稀释的硫酸的温度低于约１００℃；将温度低于约１００℃的硫酸经第一进料喷嘴供给入反应器中；将包含碱金属氯酸盐和过氧化氢的水溶液经第二进料喷嘴供给入所述反应器（５）中，其中所述第一和第二进料喷嘴（１，２）彼此相对并彼此朝向；使碱金属氯酸盐与无机酸和过氧化氢反应以形成包含二氧化氯的产物物流；和从反应器中取出产物物流。本发明专利技术进一步涉及用于生产二氧化氯的设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生产二氧化氯的方法专利
本专利技术涉及从无机酸、碱金属氯酸盐和过氧化氢生产二氧化氯的方法和设备。专利技术背景二氧化氯可用于各种用途，比如纸浆漂白、油脂漂白、水净化和从工业废料中除去有机材料。由于二氧化氯的储存不稳定，必须在现场对其进行生产。可以通过使碱金属氯酸盐和无机酸(优选硫酸)与还原剂在含水反应介质中反应来生产二氧化氯。对于在小规模装置中的生产而言，比如用于水净化的用途或小规模的漂白设备，不从反应介质中分离出二氧化氯气体而直接从反应器中回收含有二氧化氯的溶液(优选在用水稀释之后)是有利的。这种方法描述于美国专利2833624、4534952、5895638、WO00/76916和WO03/000586中。美国专利申请公开No.2003/0031621描述了一种相似的方法，教导反应物应当注射到球形反应室中。来自工业操作的经验已经显示出化学品进料和混合的方式将影响该方法的效率。直至现在，人们认为操作该方法的最佳方式是使用其中设置一个带有孔隙的圆盘或类似物的基本上垂直的反应器，其中碱金属氯酸盐和过氧化氢的预混合溶液从圆盘上方进料，同时硫酸从圆盘下方进料并使其流过孔隙，然后与碱金属氯酸盐和过氧化氢混合。这种装置描述于WO03/000586中。希望使用高浓度的硫酸，优选高于约90wt％，因为这种硫酸比更高稀释等级的硫酸具有更低的腐蚀性而且更容易从市场上获得。然而，除非二氧化氯的生产率非常的低，已发现如果使用高浓度的硫酸，难-->以获得没有二氧化氯经常分解的稳定操作。专利技术概述本专利技术的一个目的是提供一种在基本上没有二氧化氯分解的情况下操作的生产二氧化氯的方法。本专利技术的另一个目的是提供一种其中使用高浓度硫酸的生产二氧化氯的方法。本专利技术仍然的另一个目的是提供用于上述目的的设备。专利技术简述已经出乎意料地发现通过提供一种含有下述步骤的用于连续生产二氧化氯的方法可能满足这些目的：用水稀释初始浓度超过约90wt％的硫酸，优选约60wt％-约90wt％的浓度，最优选约65wt％-约88wt％的浓度；使稀释的硫酸的温度低于约100℃，优选约5℃-约95℃的温度，最优选约30℃-约65℃的温度；将温度低于约100℃、优选约5℃-约95℃、最优选约30℃-约65℃的稀释的硫酸经第一进料喷嘴供给入反应器中；将含有碱金属氯酸盐和过氧化氢的水溶液经第二进料喷嘴供给入所述反应器中，其中所述第一和第二进料喷嘴彼此相对并彼此朝向；使碱金属氯酸盐与无机酸和过氧化氢反应以形成含有二氧化氯的产物物流；和从反应器中取出产物物流。优选使从反应器中取出的产物物流进入与反应器出口相连接的喷射器中，产生一吸力使包括其中任何液体、泡沫和气体的产物物流流入喷射器中并与流动水(motive water)混合以形成含有二氧化氯的稀释溶液。可以使用任何合适类型的喷射器，比如WO03/000586所描述的那些。可以通过任何使硫酸与水共混的装置来获得硫酸的稀释液，特别-->优选静态混合器。如果硫酸稀释后的温度超过100℃，则冷却是必须的，可以任何用于除去热能的常规方式来实施冷却。已经发现其中将用于喷射器的流动水的滑流用作冷却介质的热交换器是特别有利的。优选每生产1kg的ClO2，进料约1kg-约6kg的H2SO4，最优选进料约2kg-约4kg的H2SO4。优选的反应器是优选基本上管状的通流(through-flow)容器或管子。然后，使第一和第二进料喷嘴合适地位于接近反应器一端的位置，而产物物流从另一端取出。优选，第一和第二进料喷嘴位于反应器的相对侧并朝向沿反应器的中心线，即，朝向反应器横截面的中央。尽管不是必须，但使用更多的用于硫酸和碱金属氯酸盐与过氧化氢的溶液的进料喷嘴是可能的。反应器也可以具有在维修期间用于冲洗和排水的喷嘴。最优选，反应器基本上垂直地设置，其第一和第二进料喷嘴优选位于接近反应器底部的位置，从而流过反应器的主要流动方向是向上流而且产物物流从反应器的顶部取出。使用的反应器的长度(沿着主要流动方向)优选从约50-约800毫米，最优选从约200-至约650毫米。已经发现使用内径为约25-约300毫米、优选约70-约200毫米的基本上管状的反应器是有利的。使用具有优选的从约12∶1-约1∶1、最优选从约8∶1-至约4∶1的长度与内径比的基本上管状的反应器是特别有利的。在大多数情况下，反应器中合适的平均停留时间从约1-约1000秒，优选约2-约40秒。经第二进料喷嘴进料的含有碱金属氯酸盐和过氧化氢的水溶液可以具有如WO00/76916所描述的组成，在此引入作为参考。这种组成可以是含有以下组分的水溶液：约1-约6.5摩尔/升、优选约3-约6摩尔/升的碱金属氯酸盐，约1-约7摩尔/升、优选约3-约5摩尔/升的过氧化氢，和保护胶体、自由基清除剂或膦酸类络合剂中的至少一种，其中水溶液合适的pH值是约0.5-约4，优选约1-约3.5，最优选约1.5-约3。优选，存在至少一种膦酸类络合剂，其存在量优选为约0.1-约5毫摩尔/升，最优选约0.5-约3毫摩尔/升。如果存在保护胶体，其浓度优选为约0.001-约0.5摩尔/升，最优选约0.02-约0.05-->摩尔/升。如果存在自由基清除剂，其浓度优选为约0.01-约1摩尔/升，最优选约0.02-约0.2摩尔/升。最优选的组成含有至少一种选自以下的磷酸类络合剂：1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸，1-氨基乙烷-1，1-二膦酸，氨基三(亚甲基膦酸)，乙二胺四(亚甲基膦酸)，六亚甲基二胺四(亚甲基膦酸)，二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)，二亚乙基三胺六(亚甲基膦酸)，1-氨基烷烃-1，1-二膦酸(比如吗啉基甲烷二膦酸，N，N-二甲基氨基二甲基二膦酸，氨基甲基二膦酸)，反应产物和其盐，优选钠盐。有用的保护胶体包括锡化合物，比如碱金属锡酸盐，特别是锡酸纳(Na2(Sn(OH)6))。有用的自由基清除剂包括吡啶羧酸，比如2，6-吡啶二羧酸。合适的氯离子量是低于约300毫摩尔/升，优选低于约50毫摩尔/升，更优选低于约5毫摩尔/升，最优选低于约0.5毫摩尔/升。碱金属氯酸盐、无机酸和过氧化氢的反应导致在反应器中形成产物物流，其通常含有液体和泡沫二者并含有二氧化氯、氧气、无机酸的碱金属盐，和在大多数情况下还含有来自原料化学品的剩余未反应物质，比如碱金属氯酸盐和无机酸。二氧化氯和氧气可以溶解于液体的形式存在，也可以气泡的形式存在。已经发现可以获得的氯酸盐成为二氧化氯的转化程度可以从约75％-约100％，优选约80％-约100％，最优选约95％-100％。反应器中的温度在通行的压力(prevailing pressure)下合适地保持在低于反应物和产物物流沸点的温度，优选约20℃-约80℃，最优选约30℃-约60℃。反应器中保持的适合的压力是略低于大气压，优选约30-约100kPa绝对压力，最优选约65-约95kPa绝对压力。本专利技术进一步涉及适合于根据上述方法生产二氧化氯的设备。该设备包括用于稀释硫酸的装置(优选静态混合器)、用于冷却稀释的硫酸的装置(优选热交换器)、其中设置用于无机酸的第一进料喷嘴和用于含有碱金属氯酸盐和过氧化氢的水溶液的第二进料喷嘴的反应器，其中所述第一和第二进料喷嘴彼此相对并彼此朝向，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于连续生产二氧化氯的方法，其包括以下步骤：用水稀释初始浓度超过约９０ｗｔ％的硫酸；使稀释的硫酸的温度低于约１００℃；将温度低于约１００℃的稀释的硫酸经第一进料喷嘴（３）供给入反应器（５）中；将包含碱金属 氯酸盐和过氧化氢的水溶液经第二进料喷嘴（４）供给入所述反应器（５）中，其中所述第一和第二进料喷嘴（４）彼此相对并彼此朝向；使碱金属氯酸盐与无机酸和过氧化氢反应以形成包含二氧化氯的产物物流；和从反应器（５）中取出产物物流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-3-3 10/376,2611.一种用于连续生产二氧化氯的方法，其包括以下步骤：用水稀释初始浓度超过约90wt％的硫酸；使稀释的硫酸的温度低于约100℃；将温度低于约100℃的稀释的硫酸经第一进料喷嘴(3)供给入反应器(5)中；将包含碱金属氯酸盐和过氧化氢的水溶液经第二进料喷嘴(4)供给入所述反应器(5)中，其中所述第一和第二进料喷嘴(4)彼此相对并彼此朝向；使碱金属氯酸盐与无机酸和过氧化氢反应以形成包含二氧化氯的产物物流；和从反应器(5)中取出产物物流。2.权利要求1的方法，其中使从反应器(5)中取出的产物物流进入喷射器(14)中，其中产物物流被流动水稀释以形成包含二氧化氯的水溶液。3.权利要求1-2任一项的方法，其中硫酸被稀释到约60-约90wt％的浓度。4.权利要求1-3任一项的方法，其中使稀释的硫酸的温度为约5-约95℃。5.权利要求1-4任一项的方法，其中硫酸通过静态混合器(10)用水稀释。6.权利要求2-5任一项的方法，其中稀释的硫酸被作为冷却介质的用于喷射器(14)的流动水的滑流...

【专利技术属性】
技术研发人员：T伍德拉夫，J杰斐逊，
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]