專利名稱：一種生產(chǎn)高濃度穩(wěn)定態(tài)二氧化氯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氯的氧化物的生產(chǎn)方法。
二氧化氯是優(yōu)良的漂白劑和高效氧化劑。目前，生產(chǎn)二氧化氯已有多種方法，主要原料是氯酸鈉。最早的生產(chǎn)方法有馬蒂遜(Mathieson)法，它以SO2為還原劑，還用到H2SO4，這種方法的缺點是收率低。加拿大的拉普遜(Rapson)教授發(fā)明的R1法采用NaClO3、SO2和H2O生產(chǎn)ClO2，他發(fā)明的R2法采用NaClO3、NaCl和H2SO4作原料，R2法操作簡單，收率較高，但用的硫酸較多，并副產(chǎn)大量Na2SO4，回收較困難。蘇爾維(Solvey)法是美國阿萊德公司開發(fā)的工藝，它以NaClO3H2SO4和CH3OH為原料，該法將ClO2的收率提高至85-90%。隨后，阿萊德公司在上述各種工藝的基礎(chǔ)上，又相繼開發(fā)了一系列的R系新工藝，分別命名為R3法、R3H法、R4法、R5法、R6法、R7法以及1980年代初開發(fā)的R8法，都是工業(yè)上廣泛采用的方法。R3法的反應(yīng)原理與R2法同，主要是改變了所用的設(shè)備和溶液的循環(huán)，并提高了二氧化氯水溶液的濃度。R3H法與R3法的區(qū)別在于部份或全部用次氯酸水溶液或無水鹽酸取代氯化鈉，加酸是為了減少硫酸用量和副產(chǎn)Na2SO4的量。R4法旨在通過復(fù)分解反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)V餅為氯化鈉，并將酸循環(huán)至發(fā)生器，但經(jīng)濟上價值不大。R5法又稱鹽酸法即讓NaClO3與HCl反應(yīng)生成ClO2，該法設(shè)備與工藝條件類似于R3法，在真空下和反應(yīng)溫度下生成二氧化氯，其特點是能夠回收純凈的氯化鈉晶體，但它以無水鹽酸為原料，成本較高。R6法是R5法工藝與氯酸鈉電解生產(chǎn)裝置相結(jié)合。反應(yīng)器進料為電解裝置出來的氯酸鈉槽液，其中含有重鉻酸鈉、氯化鈉和氯酸鈉。R6法中由于包括電解氯化鈉裝置，投資成本較高。1980年代初R7法首先在北美工業(yè)化，它采用SO2作還原劑，其總反應(yīng)為
其中副產(chǎn)物Na2SO4大為減少R8法已于1985年在美國投產(chǎn)。由于它工藝操作容易控制。生產(chǎn)效率高，受到操作人員的好評。目前正在擴大使用。
R8法用的原料與上述蘇爾維法相同，其主反應(yīng)如下
它采用了高酸度反應(yīng)介質(zhì)，主反應(yīng)可以連續(xù)進行。轉(zhuǎn)化率達99-100%，在其副反應(yīng)中可生成少量的氯氣副產(chǎn)品。R8法采用反應(yīng)-蒸發(fā)-結(jié)晶的單元反應(yīng)器。反應(yīng)在100-400mmHg壓力下及反應(yīng)物沸點溫度下進行，然后讓產(chǎn)物ClO2在吸收塔中用冷水吸收變成溶液，其中ClO2的濃度為10-12g/L。該方法可以平穩(wěn)地連續(xù)操作，為了達到酸與反應(yīng)物高效混合的目的，含酸的氣體流在進入循環(huán)物料流中時，應(yīng)該具有相當(dāng)高的噴射速度。酸在進入循環(huán)物料流之前應(yīng)盡可能地高度霧化，并且需要采用大流量的循環(huán)泵，使反應(yīng)液在反應(yīng)器和重沸器之間循環(huán)流通。R8法的缺點是在較高負壓和沸騰狀態(tài)下反應(yīng)，使用的設(shè)備復(fù)雜，并且得到的ClO2溶液濃度低。
本發(fā)明的目的在于提供一種改進的生產(chǎn)高濃度穩(wěn)定態(tài)二氧化氯的方法，它可以在稍低于大氣壓力下進行反應(yīng)，使用較少的設(shè)備，以彌補現(xiàn)有的生產(chǎn)ClO2方法的上述不足之處。
本發(fā)明采用氯酸鈉、硫酸和甲醇為原料，將各反應(yīng)物在反應(yīng)器中混合均勻后，加熱使其溫度維持在75-80℃進行反應(yīng)，然后用抽空的方法使產(chǎn)物ClO2由反應(yīng)器上出口經(jīng)過裝有過碳酸鈉溶液的吸收塔吸收而成為溶液，此時反應(yīng)器上出口處壓力保持在650-750mmHg柱即可。
按本發(fā)明的方法生產(chǎn)ClO2，設(shè)備簡單，容易操作和控制，轉(zhuǎn)化率為99-100%，產(chǎn)生的Cl2氣量極少，反應(yīng)可在650-750mmHg柱下進行，所得溶液中ClO2的含量為60-70克/升，便于運輸。
實施例在反應(yīng)器中按40∶12∶5放入H2SO4、NaClO3和CH3OH再放入一些水，混合均勻，加熱至75-80℃，產(chǎn)生黃色ClO2氣體，將其從反應(yīng)器上出口引出，經(jīng)過裝有PH9左右的過碳酸鈉溶液的吸收塔，該吸收塔連在抽空系統(tǒng)上，后者使反應(yīng)器上出口處壓力保持在700mmHg左右。分析所得ClO2溶液，其中含游離ClO2為65g/L，反應(yīng)器下部的沉淀由其下口排出，經(jīng)蒸發(fā)器蒸發(fā)后可得到副產(chǎn)品Na3H(SO4)2。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)高濃度穩(wěn)定態(tài)二氧化氯的方法，它以氯酸鈉、硫酸和甲醇為原料，其特征在于將各反應(yīng)物在反應(yīng)器中混合均勻之后，加熱使其溫度維持在75-80℃下進行反應(yīng)，然后用抽空的方法使反應(yīng)產(chǎn)物ClO2由反應(yīng)器上出口經(jīng)過裝有過碳酸鈉溶液的吸收塔吸收而成為溶液，此時反應(yīng)器上出口處保持650-750mmHg的壓力即可。
全文摘要
一種生產(chǎn)高濃度穩(wěn)定態(tài)二氧化氯的方法，它以氯酸鈉、硫酸和甲醇為原料，將各反應(yīng)物在反應(yīng)器中混合均勻后，加熱使其在75—80℃下進行反應(yīng)，然后用抽空的方法使反應(yīng)產(chǎn)物ClO
文檔編號C01B11/02GK1075298SQ9210053
公開日1993年8月18日 申請日期1992年2月13日 優(yōu)先權(quán)日1992年2月13日
發(fā)明者陸昱京, 王俊鶴, 唐思齊, 李鴻瑞 申請人:青島海洋大學(xué)