生产二氧化氯的方法技术

本发明专利技术涉及生产二氧化氯的方法。具体而言，本发明专利技术涉及通过将硫酸有效地混入反应混合物中生产二氧化氯的方法。该方法的装置包含在减压下运行的反应容器(1)，在其中于酸性条件下将碱金属氯酸盐还原。反应容器(1)安装有反应混合物的再循环管道(2)，所述再循环管道(2)包含循环泵(3)和处于泵后下游的热交换器(4)。所述方法的特征在于，将硫酸向处于所述循环泵之前的再循环管道(2)中、或循环泵(3)中进料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及生产ニ氧化氯的方法。具体而言，本专利技术涉及将硫酸有效地混入反应混合物中生产ニ氧化氯的方法。
技术介绍
ニ氧化氯(ClO2)是ー种重要的纸浆漂白化学品。它还被用于许多其他目的，例如水浄化。通常通过如下步骤制备 ニ氧化氯在酸性条件下将氯酸钠(或其他碱金属氯酸盐)还原，并从反应混合物中收集所生成的气态ニ氧化氯。通常，将硫酸用作酸。还原剂可包括例如过氧化氢、甲醇、氯离子或ニ氧化硫。ニ氧化氯的制备往往在制浆厂(pulp mill)进行。ニ氧化氯可通过多种不同的方法进行制备。就达到这些方法所涉及的基本功能而言，用于制备ニ氧化氯的所有方法包括至少以下步骤-将ニ氧化氯的原料(即，碱金属氯酸盐水溶液、酸和还原剂)引入到反应器(reactor；中。-在该反应器中发生ニ氧化氯形成反应。-从该反应器中引出ニ氧化氯气体。索尔维(Solvay)方法和马西森(Mathieson)方法是生产ニ氧化氯的过时方法,这两种方法均在大气压下运行。除在索尔维方法中用甲醇替代ニ氧化硫作为还原剂外，所述两种方法在很大程度上类似。HP-A 方法也在大气压下运行。在这一方法中，氯酸钠与基于过氧化氢的还原剂在硫酸溶液中反应，从而形成ニ氧化氯。该反应的副产物包括氧和含有硫酸氢钠的废酸。US2，881，052也公开了ー种在大气压下运行的过时方法。其他众所周知的ニ氧化氯生产方法包括ERCO方法。ERCO R2 方法是在大气压下运行的方法的实例。在ERCO R2 方法中，将氯化钠用于还原氯酸钠。将氯酸盐和氯化物的混合物连同硫酸一起加入发生器中。在这一方法中，形成大量的氯气(Cl2),通常氯气被吸收形成次氯酸盐(NaClO)。目前，通常将低压反应器用于上述方法中。ー个实例是ERCOR3 方法。在这一方法中，氯酸钠、氯化钠和硫酸在相当酸性的条件、对应于反应混合物沸点的温度下发生反应。该方法中产生ニ氧化氯，同时产生作为副产物的(晶状)硫酸钠和少量的氯(以次氯酸盐的形式处于水中)。将ニ氧化氯连同蒸气和硫酸钠沉淀一起从反应设备中移出。例如在US3，864，456中更详细地描述了这一方法，其中，将硫酸和其他反应物向反应容器(reaction vessel)中直接进料。在减压下运行的另一已知生产方法是ERCO R8 方法。这ー方法不同于R3方法，特别是该方法在更加酸性的条件下运行，并用甲醇替代氯化钠作为还原剂。此外，该方法并不需要使用催化剂。结果，形成更清洁的ニ氧化氯，这是由于甲醇将生成的氯还原成氯离子，因此提高了该方法的效率。例如，在US4, 081，520、US4, 393，035和US4, 393，036中描述了 R8方法。US5, 066，477公开了 R8方法的一种变化。在这一变化中，进行了如下尝试通过在再循环管道(recirculation line)的文丘里喉管(venturi throat)中放置短管、并通过这ー短管将硫酸和甲醇进行进料，从而加快反应并降低硫酸钠副产物的酸度。在US5, 066，477的方法中，通常在热交換器之后将硫酸和甲醇进行进料。与过时方法(在大气压下运行，其中例如将ニ氧化硫用作还原剂并将硫酸用作酸)相关的ー个缺点在于大量的废酸。后来，逐步用基于氯化物的化合物或甲醇替代ニ氧化硫。然而，基于氯化物的方法往往产生氯作为副产物。在清除氯的尝试中，已经开发出了不产生大量废酸或氯的方法。在使用了从前的方法后，ニ氧化氯行业的目标是开发出运行成本低且只产生最少量副产物的方法。因此，新式设备的方案十分不同于在先生产方法中所用的设备，并且例如化学品的进料和混合已经以新的方式解決。尽管已对方法进行了改进并去除了许多缺点，但是仍然存在着与这些方法相关的问题。与上述方法相关的问题之ー是所谓的爆扑(puffing)，在反应混合物中，所产生的ニ氧化氯爆炸性地(explosively)分解成氧和氯。这导致了生产的暂时中止和生产的成本效益降低。该问题可能由杂质或过高的温度引起。硫酸的不充分混合是生成局部过热部位(local hot spots)的常见原因。这些过热部位引起ニ氧化氯的瀑炸性分解，即瀑扑。解决这ー问题的在先尝试包括例如用较稀(weaker)的硫酸替代浓硫酸(strong sulphuricacid)。然而，使用较稀的硫酸显著地增高了能耗，意味着这一方案在经济上并非有利可图。例如在US4，780, 304中描述了爆扑的问题。其中，在所公开的ー种方法中已经尝试解决上述问题通过在载气中加入雾化形式的硫酸，从而使硫酸变成细雾(fine mist)。然而,这一方案需要额外的步骤，使得设备更加复杂。在W02006/062455A1 (其中，过氧化氢被用作还原剂)中公开了另一问题。已经发现过氧化氢和硫酸在反应混合物中发生反应形成过氧单硫酸(peroxomonosulfuric acid)(H2SO5)，在该方法的反应条件下，过氧单硫酸容易进ー步例如与过氧化氢发生反应。已经尝试解决这ー问题通过将过氧化氢直接向反应容器中进料、或通过将进料点置于硫酸进料点后的一定距离处。根据所述WO公开，优选在热交換器之后将硫酸进行进料。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供可解决或至少显著減少上述爆扑问题的方法。具体而言，本专利技术的目的是提供不用专门的混合器件(mixing devices)即可将硫酸(在本方法中所需要的主要化学品之一)有效地混入反应混合物中的方法。可通过以独立权利要求中所公开的特征为特征的方法，实现本专利技术的目的。已经在从属权利要求中公开了本专利技术的优选实施方式。因此，本专利技术的目的是用包含反应容器I的装置生产ニ氧化氯的方法，该反应容器I在减压下运行。在反应容器I中于酸性条件下将碱金属氯酸盐还原，将形成的ニ氧化氯从反应容器I中移出并回收。反应容器I安装有反应混合物的再循环管道2，该再循环管道2包含循环泵3和处于泵后下游的热交換器4。该方法的特征在于将硫酸用作酸，并将该酸向处于所述循环泵之前的再循环管道2中、或向循环泵3中进料。本专利技术基于如下观察通过将进料的硫酸更快且更均匀地混入反应混合物中，可減少ニ氧化氯的爆炸性分解(爆扑)。这可伴随着对硫酸进料点6进行移动，以使硫酸进料点6位于循环泵的上游或位于循环泵3处。以这种方式，循环泵3有助于均匀且快速地将硫酸混入反应混合物中。传统上，硫酸进料点6位于处于热交換器4后下游的再循环管道处，因为这被认为是就能效而言最有利的方案。附图说明在下文中，将通过 參考附图对本专利技术进行更详细的描述，其中图I显示出现有技术的设备；图2显示出可用于本专利技术方法中的一种设备；图3显示出可用于本专利技术方法中的一种设备，其中，在将硫酸和碱金属氯酸盐向再循环管道中进料前对它们进行混合。具体实施例方式在这ー专利申请中，术语“爆扑”是指在ニ氧化氯生产过程中，ニ氧化氯以爆炸性方式分解为氧和氯的现象。该现象可能由反应混合物中的杂质或过高的局部温度(“过热部位，，)引起。术语“反应混合物”是指包含碱金属氯酸盐、水、硫酸和还原剂的混合物。通常，反应混合物还含有ニ氧化氯和碱金属盐。将ニ氧化氯和作为副产物产生的碱金属盐从反应混合物中移出。至少，将碱金属氯酸盐水溶液、硫酸和还原剂向余下的反应混合物中进料。因此，在不同的方法步骤中，反应混合物的组成有所变化。本专利技术涉及用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.10.30 FI 200961261.ー种用包含反应容器(I)的装置生产ニ氧化氯的方法，所述反应容器(I)在减压下运行；在所述反应容器(I)中于酸性条件下将碱金属氯酸盐还原，将形成的ニ氧化氯从所述反应容器(I)中移出并回收；所述反应容器(I)安装有反应混合物的再循环管道(2)，所述再循环管道(2)包含循环泵(3)和处于所述泵后下游的热交換器(4);其特征在于，将硫酸用作酸，并且将所述酸向处于所述循环泵之前的所述再循环管道(2)中、或向所述循环泵(3)中进料；其中，所述循环泵(3)有助于均匀且快速地将所述硫酸混入所述反应混合物中。2.如权利要求I所述的方法，其特征在干，将所述硫酸向处于碱金属氯酸盐进料点(5)之后的所述再循环管道(2)中进料。3.如权利要求I所述的方法，其特征在于，在将所述碱金属氯酸盐和所述硫酸向所述再循环管道(2)中进料之前，将它们混合在一起。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞波·波赫扬韦希，
申请(专利权)人：凯米拉公司，
类型：发明
国别省市：