二氧化氯的生产方法技术

本发明专利技术涉及一种连续生产二氧化氯的方法，其包括以下步骤：将酸、还原剂和碱金属氯酸盐进料到反应器中；使碱金属氯酸盐与酸和还原剂反应以形成含有二氧化氯和酸的碱金属盐的产品物流；和将所述产品物流从反应器送入吸收塔，在其中使该产品物流与水流接触以形成含有二氧化氯的水溶液。本发明专利技术还涉及生产二氧化氯的装置。本发明专利技术进一步涉及新的含有二氧化氯的水溶液。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二氧化氯的生产方法
本专利技术涉及一种由碱金属氯酸盐、酸和还原剂生产二氧化氯的方法。
技术介绍
二氧化氯被用于多种应用，例如纸浆漂白、脂肪漂白、水净化和从工业废物中除去有机材料。由于二氧化氯不能稳定储存，其必须现场生产。通常通过在含水反应介质中使碱金属氯酸盐与还原剂反应来生产二氧化氯。如在美国专利5091166、5091167和EP专利612686所描述的方法中一样，二氧化氯可以作为气体从反应介质中排出。然后可以在水中吸收二氧化氯气体以形成二氧化氯水溶液。这些优选为需要许多工艺设备和仪表的大规模方法。对于在例如用于水净化应用的小规模装置或小的漂白装置中生产二氧化氯而言，有利的是不从反应介质中分离二氧化氯而是任选在用水稀释之后直接从反应器中回收含有二氧化氯的溶液。这类方法描述于美国专利2833624、4534952、5895638、6790427、WO00/76916以及美国专利申请公开号2004/0175322和公开号2003/0031621中，并且在最近几年已经工业化。所需的工艺设备和仪表与上述大规模方法相比明显更少。但仍然需要进一步改进。在小规模方法中，难以得到对于许多应用如回收纸漂白、甘蔗渣漂白或者小规模纸浆漂白而言所希望的具有高浓度二氧化氯的溶液。对于现有的用于二氧化氯生产的小规模方法的另一个问题是产品的二氧化氯浓度可能随二氧化氯生产率而波动。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种二氧化氯生产方法，其能够直接生产具-->有高的二氧化氯浓度的二氧化氯水溶液。本专利技术的另一目的是提供一种二氧化氯生产方法，其能够直接生产具有可以独立于二氧化氯生产率保持恒定的二氧化氯浓度的二氧化氯水溶液。本专利技术的又一目的是提供一种用于实施该方法的装置。本专利技术的再一目的是提供一种新的高浓度二氧化氯溶液。已经令人惊奇地发现，可以通过提供一种连续生产二氧化氯的方法而实现这些目的，该方法包括以下连续步骤：将酸、还原剂和碱金属氯酸盐进料到反应器中；使碱金属氯酸盐与酸和还原剂反应以形成含有二氧化氯和酸的碱金属盐的产品物流；和将所述产品物流从反应器送入吸收塔，在其中使该产品物流与水流接触以形成含有二氧化氯的水溶液。已经发现，通过将产品物流送入吸收塔可以获得具有高二氧化氯浓度的水溶液，优选高于约3g/l，最优选高于约4g/l，而不需要先从反应介质中分离出二氧化氯气体然后将其吸收到水中。任何可溶性物质例如酸的碱金属盐和未反应的进料化学物质也在吸收塔中被吸收。进入吸收塔的冷却或未冷却的水流量优选可以调节，以便二氧化氯浓度可以独立于生产率保持恒定。在吸收塔中获得的水溶液可以具有宽范围的二氧化氯浓度，例如约0.1-12g/l，优选约3-10g/l，最优选约4-8g/l。水溶液中未反应的氯酸盐的浓度取决于转化程度，适宜地低于约0.33mol/molClO2，优选低于约0.11mol/molClO2，最优选低于约0.053mol/molClO2。碱金属盐的浓度取决于二氧化氯浓度，且适宜地为约0.74-59mmol/l。水溶液的pH可以在宽的范围内变化，其部分取决于二氧化氯浓度，为约0.1-1，优选为约0.2-0.8。本文中使用的术语“吸收塔”是指其中气体与液流接触以吸收其中的可溶性化合物的任何柱子或塔等。气体和液体优选逆流流动。在吸收塔内优选设置一些装置如塔板或填料元件，以提供可在气体与液体之间进行传质的界面。可用的填料元件的例子包括拉西环、鞍彩填-->料、槽鞍形填料等。可以使用的塔板的例子是筛板和泡罩塔板。优选将产生低于大气压的压力的装置连接到吸收塔上，使其中包括任何液体、泡沫和气体的产品物流流入吸收塔。通过所述装置从吸收塔中排出未吸收的气体。可以采用任何常用的装置如风扇、排放装置等，优选排放装置。在后一种情况下，排放装置装有流动水，该水可以由单独的储罐和只服务于排放装置的泵提供。优选使储罐通风，从而可以除去未吸收的工艺过程的气体。适宜地将碱金属氯酸盐作为水溶液进料到反应器中。碱金属可以例如为钠、钾或其混合物，其中最优选钠。酸优选是无机酸例如硫酸、盐酸、硝酸、高氯酸或其混合物，其中最优选硫酸。可以使用几种还原剂，例如过氧化氢、甲醇、氯化物离子等，其中最优选过氧化氢。在其中使用过氧化氢的后一种情况下，进料到反应器的H2O2与ClO3-的摩尔比适宜地为约0.2∶1至约2∶1，优选约0.5∶1至约1.5∶1，最优选约0.5∶1至约1∶1。碱金属氯酸盐通常含有一些氯化物作为杂质，但其完全可能另外进料更多的氯化物到反应器中，例如金属氯化物或盐酸。但为了使氯的形成最小化，优选保持低的进料到反应器中的氯化物离子的量，适宜地为低于约1mol％，优选低于约0.1mol％，更优选少于约0.05mol％，最优选少于约0.02mol％ ClO3-的Cl-。在将硫酸用作反应器进料的情况下，其优选浓度为约60-98wt％，最优选约70-85wt％，并且优选温度为约0-80℃，最优选约20-60℃，然后可以基本绝热地运行该过程。针对每kg制得的ClO2，优选进料约2-7kg H2SO4，最优选约3-5kg H2SO4。为了使用高浓度的硫酸，优选采用描述于美国专利申请公开号2004/0175322中的稀释和冷却方案。在特别优选的实施方案中，将碱金属氯酸盐和过氧化氢以预混水溶液如描述于WO 00/76916中的组合物进料到反应器中，该专利在此引入作为参考。该组合物可以是包含约1-6.5mol/l(优选约3-6mol/l)碱金属氯酸盐、约1-7mol/l(优选约3-5mol/l)过氧化氢和保护胶体、自由基清除剂或膦酸基络合剂中至少一种的水溶液，该水溶液的pH适宜地为约0.5-4，优选约1-3.5，最优选约1.5-3。优选地，存在至少-->一种膦酸基络合剂，优选以约0.1-5mmol/l的量存在，最优选约0.5-3mmol/l。如果存在保护胶体，其浓度优选为约0.001-0.5mol/l，最优选约0.02-0.05mol/l。如果存在自由基清除剂，其浓度优选为约0.01-1mol/l，最优选约0.02-0.2mol/l。特别优选的组合物包含至少一种选自以下物质的膦酸基络合剂：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)、己二胺四(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-氨基链烷烃-1，1-二膦酸(例如吗啉代甲烷二膦酸、N，N-二甲基氨基二甲基二膦酸、氨基甲基二膦酸)、其反应产物和盐，优选钠盐。有用的保护胶体包括锡化合物，例如碱金属锡酸盐，特别是锡酸钠(Na2Sn(OH)6)。有用的自由基清除剂包括吡啶羧酸，例如2，6-吡啶二羧酸。适宜地，氯化物离子的量低于约300mmol/l，优选低于约50mmol/l，更优选低于约5mmol/l，最优选低于约0.5mmol/l。碱金属氯酸盐还原成二氧化氯使反应器中形成产品物流，该产品物流通常包含液体和泡沫，并且含有二氧化氯、酸的碱金属盐以及在大多数情况下的一些残余的未反应的进料化学物质。如果将过氧化氢用作还原剂，则产品物流还含有氧气。二氧化氯和氧气可以溶解于液体中和作为气泡存在。如果使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续生产二氧化氯的方法，其包括以下连续步骤：将酸、还原剂和碱金属氯酸盐进料到反应器中；使碱金属氯酸盐与酸和还原剂反应以形成含有二氧化氯和酸的碱金属盐的产品物流；和将所述产品物流从反应器送入吸收塔，在其中使该产品物流与水流接触以形 成含有二氧化氯的水溶液。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-2-23 60/546,199;EP 2004-3-12 04445030.21.一种连续生产二氧化氯的方法，其包括以下连续步骤：将酸、还原剂和碱金属氯酸盐进料到反应器中；使碱金属氯酸盐与酸和还原剂反应以形成含有二氧化氯和酸的碱金属盐的产品物流；和将所述产品物流从反应器送入吸收塔，在其中使该产品物流与水流接触以形成含有二氧化氯的水溶液。2.权利要求1的方法，其中含有二氧化氯的水溶液的二氧化氯浓度为约4-12g/l。3.权利要求1-2任一项的方法，其中通过调节进入吸收塔的水流量而使水溶液中的ClO2浓度独立于二氧化氯的生产率保持基本恒定。4.权利要求1-3任一项的方法，其中通过排放装置从吸收塔中排出未吸收的气体，在反应器和吸收塔内产生低于大气压的压力。5.权利要求1-4任一项的方法，其中所述反应器在约30...

【专利技术属性】
技术研发人员：G查勒斯，M布尔克，
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]