CN105752931A - 一种生产高纯度二氧化氯的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生产高纯度二氧化氯的方法，该方法是先将甲醇、过氧化氢、盐酸以及氯化钠按一定比例混合后制成一种混合还原剂，并将氯酸钠溶液过滤后与浓硫酸一起注入发生器中形成反应母液。将反应器中母液的酸度、温度以及氯酸钠浓度保持稳定一段时间后，向反应器中加入已配好的混合还原剂。反应产生二氧化氯气体和少量氯气，二氧化氯气体经冷却后用低温冷冻水吸收，得到二氧化氯水溶液。用本发明方法所用的混合还原剂中甲醇、过氧化氢、盐酸以及氯化钠的比例十分关键，经优化后所得的混合还原剂用于制备二氧化氯可使二氧化氯的转化率比使用单一还原剂的方法提高10～15％，而且该方法化学反应稳定性高、生产成本降低，整个过程产生的氯气量非常少。
Description
技术领域
本发明涉及二氧化氯生产领域，具体是一种生产高纯度二氧化氯的方法。
技术背景
二氧化氯是一种强氧化剂，稳定的二氧化氯已被世界卫生组织认为是效果好的杀菌剂和性能优良的杀菌消毒剂，也是很好的造纸漂白剂。自十九世纪三十年代起，开始工业化生产，目前在北美洲和欧洲有约1000个二氧化氯生产工厂。二氧化氯的制备方法主要分为两大类：电解法与化学法。电解法是将食盐水电解得到的氯酸钠在装置内直接与盐酸反应产生二氧化氯。70年代以来先后开发了以氯化钠、氯酸钠和亚氯酸钠为电解质电解合成二氧化氯的新方法，该法设备投入大，工艺复杂，当前还没有得到大面积推广。化学法又分为氯酸钠还原法和亚氯酸钠还原法。氯酸钠还原法包括R1到R12等十二种方法。
二氧化氯的主要用途是纸浆漂白和饮用水消毒，二氧化氯用于纸浆漂白具有高白度、白度稳定和废水低色度低毒性的特点，其独特优越性至今是任何其它化学品无法比拟。日益增长的环境需求要求工业漂白用的二氧化氯要尽可能的纯。为实现纯二氧化氯漂白，就需要无氯气副产品的二氧化氯制造工艺。通过采用其他的还原剂，可以减少作为副产品生成的氯气。SOlvay法采用甲烷作为还原剂。反应速率非常慢。因为氯离子与甲烷，或者二氧化氯的直接反应非常缓慢。而且还是产生了氯气。但是通过介质中的酸性强度，可以减少氯气的产生量，并且提高反应速率。在“梅塞森”工艺中，氯酸盐在含硫酸的介质中被二氧化硫还原。为保证稳定生产，常常需要添加少量氯离子。当然，用甲醇及二氧化硫作还原剂，也会产生一定数量的氯气副产品。在甲醇作还原剂的操作中，副产品氯气的数量会随着反应介质酸浓度的升高而降低。反应速率也会随着酸浓度的增加而增加。反应介质酸浓度过高的缺点是，除了对设备腐蚀更厉害外，还有产生以倍半硫酸盐(Na3H(SO)2)和硫酸氢盐(NaHSO4)形式存在的酸式盐。酸式盐的产生就意味着生产过程中酸的减少及需要花费成本去中和这些盐。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种生产高纯度二氧化氯的方法，以提高从二氧化氯的转化率，减少二氧化氯溶液中氯气含量，提高化学反应的稳定性，并降低二氧化氯的生产成本。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种生产高纯度二氧化氯的方法，按以下步骤操作：
1)先将重量百分浓度甲醇61.4～69.1％、过氧化氢26.1～30.7％、盐酸4～6.6％以及氯化钠0.8～1.3％混合成混合还原剂。
2)将浓度为519g/L的氯酸钠溶液过滤后与重量浓度为93％的浓硫酸一起注入发生器中形成反应母液。将发生器中母液的酸度、温度以及氯酸钠浓度保持稳定一段时间后，向发生器中加入步骤1)配制的混合还原剂，在发生器中反应产生二氧化氯气体和少量氯气，二氧化氯气体经冷却后用低温冷冻水吸收，得到二氧化氯水溶液。
上述混合还原剂用于制备二氧化氯可使二氧化氯的转化率比使用单一还原剂的方法提高10～15％。
用上述一种生产高纯度二氧化氯的方法生产的二氧化氯纯度达99.5％以上；二氧化氯溶液中氯气浓度在0.02g/L以下。
本发明的有益效果：
本发明方法生产二氯化氯能有效提高氯酸钠的转化率，生产的二氧化氯纯度可达99.5％以上，通过连续不断的补充氯离子维持化学反应的稳定性。由于氯酸钠在氧化氯的生产成本中占绝大部分比例，所以本发明方法生产成本降低了许多，同时二氧化氯溶液中和从二氧化氯吸收塔出来的尾气的氯气量显著降低。
具体实施方式
本发明方法首先将甲醇、过氧化氢、盐酸以及氯化钠按一定比例制成一种混合还原剂。甲醇从甲醇储槽中抽出并经甲醇过滤器过滤后通喷嘴注入发生器。盐酸和氯化钠分别从各自储存槽中抽出并经过滤器过滤后注入发生器。从双氧水储存槽中抽出双氧水用喷嘴注入发生器。将重量浓度为93％的浓硫酸从硫酸储槽中抽出并经硫酸过滤器过滤后注入发生器，将浓度为519g/L的氯酸钠溶液从氯酸钠储槽抽出并经氯酸钠过滤器过滤后注入发生器，二者混合均匀形成母液，在循环泵的作用下在发生器循环管道中循环。循环管道中包括再沸器，再沸器给反应母液加热维持反应所需的温度。该混合还原剂与母液接触后迅速反应并产生二氧化氯。二氧化氯和水蒸气的混合气体进入间冷器经过冷却降温后进入二氧化氯吸收塔，塔内用冷冻水吸收形成二氧化氯水溶液并输送到贮槽贮存。用泵抽出在发生器底部的母液，利用过滤机滤出副产品酸性芒硝，滤出的母液返回发生器。随着不断加入NaClO3溶液、浓硫酸混合还原剂，二氧化氯气体不断地反应生成。真空由两个用中压蒸汽抽吸产生真空的文丘里装置产生。
下面结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
一种生产高纯度二氧化氯的方法，按以下步骤操作：
1)先将重量百分浓度甲醇61.4％、过氧化氢30.7％、盐酸6.6％以及氯化钠1.3％混合成混合还原剂。
2)将浓度为519g/L的氯酸钠溶液过滤后与重量浓度为93％的浓硫酸一起注入发生器中形成反应母液。将发生器中母液的酸度、温度以及氯酸钠浓度保持稳定一段时间后，向发生器中加入步骤1)配制的混合还原剂，在发生器中反应产生二氧化氯气体和少量氯气，二氧化氯气体经冷却后用低温冷冻水吸收，得到二氧化氯水溶液。
利用此混合还原剂制备二氧化氯可使二氧化氯的转化率比使用单一还原剂的方法提高10％。有效提高了氯酸钠的转化率，生产的二氧化氯纯度可达99.5％，二氧化氯溶液中氯气浓度为0.015g/L。
实施例2
一种生产高纯度二氧化氯的方法，按以下步骤操作：
1)先将重量百分浓度甲醇65.1％、过氧化氢28.2％、盐酸5.7％以及氯化钠1.0％混合成混合还原剂。
2)将浓度为519g/L的氯酸钠溶液过滤后与重量浓度为93％的浓硫酸一起注入发生器中形成反应母液。将发生器中母液的酸度、温度以及氯酸钠浓度保持稳定一段时间后，向发生器中加入步骤1)配制的混合还原剂，在发生器中反应产生二氧化氯气体和少量氯气，二氧化氯气体经冷却后用低温冷冻水吸收，得到二氧化氯水溶液。
利用此混合还原剂制备二氧化氯可使二氧化氯的转化率比使用单一还原剂的方法提高13.2％。有效提高了氯酸钠的转化率，生产的二氧化氯纯度可达99.6％，二氧化氯溶液中氯气浓度为0.018g/L。
实施例3
一种生产高纯度二氧化氯的方法，按以下步骤操作：
1)先将重量百分浓度甲醇69.1％、过氧化氢26.1％、盐酸4％以及氯化钠0.8％混合成混合还原剂。
2)将浓度为519g/L的氯酸钠溶液过滤后与重量浓度为93％的浓硫酸一起注入发生器中形成反应母液。将反应器中母液的酸度、温度以及氯酸钠浓度保持稳定一段时间后，向发生器中加入步骤1)配制的混合还原剂，在发生器中反应产生二氧化氯气体和少量氯气，二氧化氯气体经冷却后用低温冷冻水吸收，得到二氧化氯水溶液。
利用此混合还原剂制备二氧化氯可使二氧化氯的转化率比使用单一还原剂的方法提高15％。有效提高了氯酸钠的转化率，生产的二氧化氯纯度可达99.6％，二氧化氯溶液中氯气浓度为0.012g/L。
Claims (3)
1.一种生产高纯度二氧化氯的方法，其特征在于:按以下步骤操作：
1)先将重量百分浓度甲醇61.4～69.1％、过氧化氢26.1～30.7％、盐酸4～6.6％以及氯化钠0.8～1.3％混合成混合还原剂；
2)将重量浓度为519g/L的氯酸钠溶液过滤后与重量浓度为93％的浓硫酸一起注入发生器中形成反应母液；将发生器中母液的酸度、温度以及氯酸钠浓度保持稳定一段时间后，向发生器中加入步骤1)配制的混合还原剂，在发生器中反应产生二氧化氯气体和少量氯气，二氧化氯气体经冷却后用低温冷冻水吸收，得到二氧化氯水溶液。
2.如权利要求1所述一种生产高纯度二氧化氯的方法，其特征在于:所述混合还原剂用于制备二氧化氯可使二氧化氯的转化率比使用单一还原剂的方法提高10～15％。
3.如权利要求1所述一种生产高纯度二氧化氯的方法，其特征在于:用所述的一种生产高纯度二氧化氯的方法生产的二氧化氯纯度达99.5％以上；二氧化氯溶液中氯气浓度在0.02g/L以下。
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