化学品组合物和方法技术

本发明专利技术涉及一种可用作生产二氧化氯的原料的新组合物，所述组合物是一种包含约１－６．５摩尔／升碱金属氯酸盐、约１－７摩尔／升过氧化氢、以及保护胶体、自由基清除剂或膦酸基配位剂中的至少一种的水溶液，其中所述水溶液的ｐＨ值为约１－４。本发明专利技术还涉及使用该新组合物生产二氧化氯的方法。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】化学品组合物和方法                     本专利技术的领域本专利技术涉及一种包含碱金属氯酸盐、过氧化氢、以及保护胶体、自由基清除剂或膦酸基配位剂中的至少一种的组合物、以及一种使用所述组合物作为原料来生产二氧化氯的方法。                     本专利技术的背景二氧化氯主要用于纸浆漂白，但它不断有益地用于其它场合如水纯化、脂肪漂白或从工业废料中去除有机物质。因为二氧化氯储存不稳定，它必须就地生产。大规模二氧化氯生产通常通过将碱金属氯酸盐或氯酸与还原剂反应并回收二氧化氯气体而进行。这些工艺例如描述于美国专利5091166、5091167和5366714、以及欧洲专利612686。例如用于水纯化场合的小规模二氧化氯生产也可由碱金属氯酸盐和还原剂来进行，但需要稍微不同的工艺，例如描述于美国专利5376350和5895638。上述小规模工艺包括，将碱金属氯酸盐、过氧化氢和无机酸加料到反应器，其中氯酸盐离子还原形成二氧化氯。现已发现，在这些工艺中使用碱金属氯酸盐与过氧化氢的一种预混溶液作为原料是有利的。但这些溶液储存不稳定，尤其是因为过氧化氢的分解，但过氧化氢和氯酸盐之间也有可能反应形成二氧化氯。过氧化氢的分解在可作为杂质存在于碱金属氯酸盐或由钢储存容器释放的亚铁-和/或铬离子的存在下特别迅速。                      本专利技术的综述本专利技术的一个目的是提供碱金属氯酸盐和过氧化氢的一种可安全运输的储存稳定含水混合物。本专利技术的另一目的是提供一种使用该混合物作为原料，尤其是以小-->规模来生产二氧化氯的有效方法。已经惊人地发现，这些目的可由一种新组合物而满足，它是一种包含约1-6.5摩尔/升，优选约3-6摩尔/升碱金属氯酸盐、约1-7摩尔/升，优选约3-5摩尔/升过氧化氢、以及保护胶体、自由基清除剂或膦酸基配位剂中的至少一种的水溶液，其中该水溶液的pH值为约1-4，优选约1.5-3.5，最优选约2-3。优选地，存在至少一种优选约0.1-5毫摩尔/升，更优选约0.5-3毫摩尔/升的膦酸基配合物。如果存在保护胶体，其浓度优选约0.001-0.5摩尔/升，最优选约0.02-0.05摩尔/升。如果存在自由基清除剂，其浓度优选约0.01-1摩尔/升，最优选约0.02-0.2摩尔/升。该组合物中的水含量合适地为约20-70％重量，优选约30-60％重量，最优选约40-55％重量。已经惊人地发现，如果使用该组合物作为原料，小规模生产二氧化氯的工艺的性能得到提高。即，本专利技术还涉及一种用于生产二氧化氯的优选连续的工艺，包括以下步骤：(a)将上述包含碱金属氯酸盐、过氧化氢、以及保护胶体、自由基清除剂或膦酸基配位剂中的至少一种的水溶液和无机酸、或其混合物加料到反应器中，形成一种含水反应混合物；(b)将氯酸盐离子与过氧化氢在所述反应混合物中反应形成二氧化氯；然后(c)回收包含二氧化氯的产物。                 优选实施方案的详细描述高pH值有利于过氧化氢的分解，而低pH值则有利于形成二氧化氯，已经预料不到地发现，两者可通过选择上述pH值范围而避免。pH值尤其受过氧化氢的量以及所用的保护胶体、自由基清除剂或配位剂的影响。如果需要，水溶液的pH值可通过加入少量的任何可与过氧化氢和氯酸盐相容的酸或碱性物质如Na4P2O7或H3PO4而调节至合适水平。可以使用任何膦酸基配合物。特别优选的组合物包含至少一种膦酸基配合物，选自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)、和1-氨基烷烃-1，1-二膦酸如吗啉甲烷二膦酸、N，N-二甲基氨基二甲基二膦酸、氨基甲基二膦酸、或其盐，优选钠盐。有用的保护胶体包括锡化合物，如碱金属锡酸盐，尤其是锡酸钠(Na2(Sn(OH)6)。有用的自由基清除剂包括吡啶羧酸，如2，6-吡啶二羧酸。可以理解，本专利技术组合物可包括至少一种保护胶体、至少一种自由基清除剂和至少一种膦酸基配位剂中的两种或多种。在该新组合物的水溶液中，H2O2与ClO3-的摩尔比合适地为约0.2∶1-2∶1，优选约0.5∶1-1.5∶1，最优选约0.5∶1-1∶1。已经发现，使用该比率生产二氧化氯可得到高的氯酸盐转化率。为了抑制腐蚀，该组合物还优选包含硝酸盐，优选碱金属硝酸盐如硝酸钠，优选量为约1-10毫摩尔/升，且最优选量为约4-7毫摩尔/升。另外优选的是，氯化物离子的量尽可能低，优选低于约0.5毫摩尔/升，最优选低于约0.1毫摩尔/升，尤其是低于约0.03毫摩尔/升。太多的氯化物增加了腐蚀的可能性，但也可在该组合物用于生产二氧化氯时导致氯的形成。由于氯化物通常作为杂质存在于碱金属氯酸盐中，可以建议使用没有额外添加氯化物，通常包含低于约0.5，合适地低于约0.05，优选低于约0.02，最优选低于约0.01％重量碱金属氯化物的氯酸盐，以NaClO3中的NaCl计算。该组合物通常包含铬和铁的离子，尤其是Cr3+和Fe2+作为杂质。这些离子的存在增加了过氧化氢的分解，因此需要将它们的含量保持尽可能低。但它们不可避免地在该组合物储存于钢容器的过程中释放，而且也可作为碱金属氯酸盐中的杂质引入。Cr3+的含量通常约0.5-3毫克/升，尤其是约1-2毫克/升，而Fe2+的含量通常约0.05-5毫克/升，尤其是约1-2毫克/升。可以使用任何碱金属氯酸盐，如氯酸钠、氯酸钾或其化合物，但氯酸钠是优选的。除了上述的主要成分和组合物中所有的不可避免的杂质，总计100-->％的余量主要由水组成。该新组合物可通过将各成分简单混合在一起而制成，例如将固体碱金属氯酸盐溶解在水中，然后加入过氧化氢、和保护胶体、自由基清除剂或配位剂中的至少一种以及任何可有可无的物质的水溶液。另外，固体碱金属氯酸盐可溶解在合适浓度的过氧化氢水溶液中，并在碱金属氯酸盐之前或之后加入其它组分。已经发现，上述组合物基本上储存稳定且可安全运输。它对设备操作人员来说还更加容易操作，因为过氧化氢的含量低于一般包含约50％重量H2O2的普通技术级过氧化氢。在本专利技术用于生产二氧化氯的方法中，上述组合物和无机酸，优选硫酸用作原料。已经发现，如果本专利技术组合物用作原料，可以避免加入非所需的过量水，因此得到一种更浓缩的反应混合物和较高的生产率。还已发现，无机酸的消耗低于碱金属氯酸盐和过氧化氢分开加料时，即使它们在进入反应器之前预混。如果使用硫酸作为原料，其浓度优选约70-96％重量，最优选约75-85％重量，且温度优选约0-100℃，最优选约20-50℃，因为这样可随后绝热操作该工艺。每生产1千克ClO2加料优选约2-6千克H2SO4，最优选约3-5千克H2SO4。另外，可以使用相当量的其它无机酸。本专利技术的优选方法包括以下步骤：(a)将上述组合物和无机酸、或其混合物在管式反应器的一端加料，形成一种反应混合物；(b)在所述管式反应中，将反应混合物中的氯酸盐离子还原以形成二氧化氯，其中在所述反应中的氯酸盐至二氧化氯的转化率为约75-100％，优选约80-100％，最优选约95-本文档来自技高网...

【技术保护点】
可用作生产二氧化氯的原料的组合物，所述组合物是一种包含约１－６．５摩尔／升碱金属氯酸盐、约１－７摩尔／升过氧化氢、以及保护胶体、自由基清除剂或膦酸基配位剂中的至少一种的水溶液，其中所述水溶液的ｐＨ值为约１－４。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 1999-6-11 09/330,074;US 1999-9-7 09/390,3211.可用作生产二氧化氯的原料的组合物，所述组合物是一种包含约1-6.5摩尔/升碱金属氯酸盐、约1-7摩尔/升过氧化氢、以及保护胶体、自由基清除剂或膦酸基配位剂中的至少一种的水溶液，其中所述水溶液的pH值为约1-4。2.根据权利要求1所要求的组合物，其中所述水溶液包含至少一种膦酸基配位剂。3.根据权利要求1-2中任何一项所要求的组合物，其中所述水溶液包含至少一种保护胶体。4.根据权利要求1-3中任何一项所要求的组合物，其中所述水溶液包含至少一种自由基清除剂。5.根据权利要求1-4中任何一项所要求的组合物，其中所述水溶液包含约0.1-5毫摩尔/升的至少一种膦酸基配位剂。6.根据权利要求1-5中任何一项所要求的组合物，其中所述至少一种膦酸基配合物选自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)、吗啉甲烷二膦酸、N，N-二甲基氨基二甲基二膦酸、氨基甲基二膦酸、及其盐。7.根据权利要求1-6中任何一项所要求的组合物，其中所述水溶液的水含量为约20-70％重量。8.根据权利要求7所要求的组合物，其中所述水溶液的水含量为约30-60％重量。9.根据权利要求1-8中任何一项所要求的组合物，其中所述水溶液包含约1-10毫摩尔/升的碱金属硝酸盐。...

【专利技术属性】
技术研发人员：JD坦尼，G加德斯乔，C博哲普安德里森，
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]