合成次卤酸的方法技术

本发明专利技术是在质量传递装置中制备次卤酸的方法。该方法包括：（１）将苛性碱溶液流送入装置中，所述溶液包含至少一种碱金属或碱土金属的氢氧化物、氧化物、次卤酸盐、碱酸氢盐或碳酸盐；（２）将含有卤素的气流送入装置；（３）至少某些卤素气体与苛性碱溶液反应而形成含次卤酸的溶液：（４）使次卤酸从溶液中解吸并进入卤素气流；和（５）从装置中分出卤素气流。在该方法中，质量传递装置包括可渗透通过气流的多孔转子并绕轴旋转而使得气流流过转子并使苛性碱溶液流放射状地从轴中流出。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
合成次卤酸的方法本申请要求保护1996年9月11请的美国临时申请号60／025931和1996年10月10日申请的美国专利申请08／728811的利益。本专利技术涉及形成次卤酸(hypohalous acid)的方法。该方法特别适于制备低氯化物含量的次卤酸。有许多制备次氯酸的方法。当次氯酸随后用于与有机化合物反应制备如氯乙醇之类的化合物时，通常需要次氯酸具有低的氯化物含量。氯离子优选为低浓度因为它们有助于产生不需要的氯化有机副产物如二或三氯化物并且它们促进次氯酸分解为氯酸盐。已知通过将碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物(如氢氧化钠)的细水滴喷入较干的氯气反应器中产生次氯酸气体和固体金属氯化物来制备低氯化物含量的次氯酸(HOCl)水溶液。产生雾状细滴(直径50到200微米)需要高达1000psig(6900kPa)的高压，这需要高能量输入。用水蒸气冷凝次氯酸气体而产生所需的次氯酸水溶液。在反应器中的这种冷凝通常需要使用制冷装置以便完成-5℃到20℃的所需冷凝温度。产物通常是含有35-60％重量比(wt％)次氯酸的冷凝的次氯酸溶液。然而，这种方法有一些缺陷：首先，操作固体盐产物有困难，包括从气体中分离固体盐颗粒并从反应器中除去；其次，反应器必须在高温(例如75-150℃)下运转以便从盐中蒸出所有HOCl和水；第三，该方法需要通常超过22∶1的高的氯与碱金属氢氧化物摩尔比；并且最后，所公开的方法能量使用率低，需要在大的循环气流上有大的温度摆动。例如，通常该气体从75-150℃的反应／干燥温度冷却到-5℃-20℃的HOCl／水冷凝温度并且再加热到140℃以再循环到反应器中。制备含水次氯酸的另一方法类似于上述方法，其中将碱金属氢氧化物喷入氯气中产生HOCl蒸汽和干的固体盐。主要不同在于第二种方法通过在水中吸附HOCl产生HOCl水溶液而与HOCl与水蒸气冷凝不同。然而，操作固体盐的难度、高的氯比例和能量的低的利用率是相同的。-->另一方法是使用有机溶剂从盐水溶液中提取HOCl。该方法需要进一步从有机溶剂中分离HOCl来产生HOCl水溶液，需要从盐水溶液中除去残余溶剂和HOCl与有机溶剂的不需要的反应。所以，将需要有一种制备低氯化物含量的次氯酸水溶液的制备方法，该方法表明与上述方法相比有下列任何一个优点：连续的和较高的产量；比常规HOCl方法低的反应操作温度；不需要处理固体盐副产物或细颗粒的苛性雾滴；要求较低速率的氯气输入；需要较少的步骤和较低的费用；并且更有效地利用能量(即不需要大量加热／冷却循环或液体进料时的高压)。本文公开的本专利技术包括在质量传递装置中制备次卤酸的方法，其中该方法包括：(1)将苛性碱溶液流送入装置中，所述溶液包含至少一种碱金属或碱土金属的氢氧化物、氧化物、次卤酸盐、碳酸氢盐或碳酸盐；(2)将含有卤素的气流送入装置；(3)至少某些卤素气体与苛性碱溶液反应而形成含次卤酸的溶液：(4)使次卤酸从溶液中脱吸附并进入卤素气流；和(5)从装置中分出卤素气流。在该方法中，质量传递装置包括可渗透通过气流的多孔转子并绕轴旋转而使得气流流过转子并使苛性碱溶液流放射状地从轴中流出。优选地，含有卤素气体的气流被送入装置使其逆向通过苛性碱溶液。此方法用于生产高产量的低氯化物含量的次氯酸同时避免现有HOCl生产技术中的许多上文所述的问题。作为例子，下文使用氢氧化钠水溶液作为送入苛性碱溶液的例子来说明HOCl的化学过程。首先，将氯气以可逆过程吸附到苛性碱溶液中。Cl2(g)_Cl2(aq)然后氯与氢氧化钠反应产生次氯酸盐，它进一步与氯反应产生HOCl。然后HOCl从液体中解吸附变为气体，此时与其脱水形式二氯单氧化物平衡。HOCl(aq)_ HOCl(g)将HOCl回收到吸附剂中低氯化物含量的水中是后两个反应的逆向过程。在水相中和在氯离子存在下，HOCl将分解为氯酸根离子。-->         6HOCl+Cl…＞Cl3-+3Cl2+3H2O为了最大限度地从最初的羟基或次氯酸盐溶液中回收HOCl，在其分解为氯酸盐之前使HOCl从溶液中解吸附。旋转质量传递装置增强的质量传递能力在需要比以前的技术低的气体速度的同时也使HOCl的回收提高(例如＞95摩尔％)。图1是本专利技术的一个实施方案。说明包含多孔转子2的室1。多孔转子2包含多孔介质如板、金属网、颗粒或固体泡沫，在其中苛性碱溶液与卤素气体接触。多孔介质被包含在一对放射状延伸的转子壁3和4中。多孔转子有一个内表面5(它包括转子壁和多孔介质的内表面)和外表面6(它包括转子壁的外表面)。液体苛性碱溶液通过输入管7进入室1，并通过液体入口8分布在转子介质的内表面区域5中。通过转子旋转产生的离心力使得苛性碱溶液放射状向外流动而使液体到达转子的外表面6处。液体被收集到室1中并通过液体出口9流出。卤素气体如氯气通过气体入口10进入室1。气体通过转子外表面6并通过转子介质。在转子介质中，部分卤素气体被吸附在苛性碱溶液中，在此处反应形成次卤酸。剩余的卤素气体起汽提气作用使得次卤酸从苛性碱溶液中解吸附。含有次卤酸的卤素气体排出转子的内表面5并通过气体出口11流出室1。转子装有密封垫12以防止气体从旁路通过转子介质。所示密封垫是液体环状密封垫，但可以是任何有效防止气体从旁路流失的装置，如迷宫密封垫、机械密封垫、压垫盖或液体环状密封垫。室1也具有密封垫13，如迷宫密封垫、机械密封垫、压垫盖或液体环状密封垫，它在转子驱动轴15上的转子驱动周入口14处，用来防止液体或气体从驱动轴入口处排出室外。驱动轴一端与室内侧的转子相连而另一端与室外的驱动器16相连。已知一种装置用于在两种不同比重液体之间产生逆流接触。参见Pilo等美国专利2941872(引入本文供参考)。此装置用于在至少两种液体之间进行质量传递。其中“质量传递”意指一种液体的至少一部分传递到另一种液体。在该装置中，明显较重的的液体离心经过由离心作用产生的薄层中的旋转的固定界面并且明显较轻的介质以湍流或层流的方式向心经过所-->述的液体层。例如，质量传递的共同形式包括从液体到气体的的溶质传递，或者反过来也如此。公开了在该装置中的质量传递用于吸附、解吸附、逆流提取、蒸馏和匀化过程中。本文公开的本专利技术是一种使用此质量传递装置制备次卤酸的方法。该方法对于制备次氯酸并且更优选制备低氯化物含量的HOCl水溶液是特别理想的。本文所使用的术语“低氯化物含量的HOCl水溶液”是指具有次氯酸浓度至少为1wt％，优选至少3wt％，但低于12wt％并且基本上不含氯离子的次氯酸的水溶液。“基本上不含氯离子”意指在HOCl水溶液中优选低于约百万分之1000(ppm)氯离子，更优选低于约500ppm氯离子。在下文所述的方法中，质量传递装置必须包括至少一个多孔转子，它可渗透通过液流，并且可绕轴转动使得液流通过转子并且较重的液流放射状从轴中流出。所以此装置也被称作“旋转的质量传递装置”。优选地，如图1所述，该质量传递装置包括：一个室；密封地包含在该室之中的并且具有内表面和外表面的多孔转子；与所述多孔转子内表面流体连通的液体入口；使多孔转子绕轴转动使得经液体入口流入的苛性碱溶液放射状从轴流出的设备；进入所述室的气体入口；从室中排出气体的气体出口和从室中排出液流的液体出口。该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在质量传递装置中形成次卤酸的方法，该方法包括：（ａ）将含有苛性碱溶液的液流输入该装置中；（ｂ）将含有卤素气体的气流输入该装置中；（ｃ）至少某些卤素气体与苛性碱溶液反应形成含有次卤酸的溶液；（ｄ）从溶液中解吸次卤酸并进入卤 素气流中；和（ｅ）从该装置中分出步骤（ｄ）中的卤素气流；其中质量传递装置包括可渗透通过气流的多孔转子并绕轴旋转而使得气流流过转子并使苛性碱溶液流放射状地从轴中流出。

【技术特征摘要】
US 1996-10-10 08/728,811;US 1996-9-11 60/025,9311、一种在质量传递装置中形成次卤酸的方法，该方法包括：(a)将含有苛性碱溶液的液流输入该装置中；(b)将含有卤素气体的气流输入该装置中；(c)至少某些卤素气体与苛性碱溶液反应形成含有次卤酸的溶液；(d)从溶液中解吸次卤酸并进入卤素气流中；和(e)从该装置中分出步骤(d)中的卤素气流；其中质量传递装置包括可渗透通过气流的多孔转子并绕轴旋转而使得气流流过转子并使苛性碱溶液流放射状地从轴中流出。2、权利要求1的方法，其中苛性碱溶液液流包含至少一种碱金属或碱土金属的氢氧化物、氧化物、次卤酸盐、碳酸氢盐或碳酸盐。3、权利要求1的方法，其中苛性碱溶液至少含有一种选自下列的化合物：氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化镁、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、氧化钙、次氯酸钠和次氯酸钙。4、权利要求1的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：GJ夸德尔，DL特仁特，EJ斯泰瓦特，D特托威德乔乔，AJ梅塔，CA特托威德乔乔，
申请(专利权)人：陶氏化学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]