CS207602B2 - Způsob výroby kysličníku chloríčitého - Google Patents

Způsob výroby kysličníku chloríčitého Download PDF

Info

Publication number
CS207602B2
CS207602B2 CS181877A CS181877A CS207602B2 CS 207602 B2 CS207602 B2 CS 207602B2 CS 181877 A CS181877 A CS 181877A CS 181877 A CS181877 A CS 181877A CS 207602 B2 CS207602 B2 CS 207602B2
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
chlorine dioxide
reaction medium
methanol
reaction
val
Prior art date
Application number
CS181877A
Other languages
English (en)
Inventor
Richard Swindells
Maurice C J Fredette
Original Assignee
Erco Ind Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Erco Ind Ltd filed Critical Erco Ind Ltd
Publication of CS207602B2 publication Critical patent/CS207602B2/cs

Links

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

(54 ] Způsob výroby kysličníku chloríčitého
Tento vynález se týká výroby kysličníku chloríčitého.
Z amerického patentu čís. 3 864 456 je známa výroba kysličníku chloríčitého a chloru redukcí chlorečnanu sodného chloridem sodným a/nebo chlorovodíkem v přítomnosti kyseliny sírové při nízké celkové normalitě kyselin, okolo 2 až 4,8 N.
Reakce, které probíhají v reakčním prostředí v tomto dřívějším postupu, představují tyto vztahy:
NaClOs 4- NaCl + HzSOi - CIO2 + + 1/2 Ch + H:.O 4- NazSOl (1)
NaClOí + 5 NaCl + 3 H2SO1 -> 3 Clz 4- 3 HzO + 3 NazSOí (2)
V případě, kdy část nebo všechen chlorid sodný je nahrazen chlorovodíkem, chlorovodík potom také poskytuje část kyseliny požadované v systému a tak se potřeba kyseliny sírové a výroba síranu sodného příslušně sníží.
Z kanadského patentu čís. 913 328 je také známa výroba kysličníku chloríčitého a chloru redukcí chlorečnanu sodného chloridovými lonty v kyselém vodném prostředí, do kterého se chloridové ionty zavádějí kyselinou chlorovodíkovou, čímž se dosahuje kyselosti.
Reakce vedoucí k redukci chlorečnanu kyselinou chlorovodíkovou při tomto postupu představují vztahy:
NaClOí 4- 2 HC1 - CIO2 + V2 Clz +4- H2O 4- NaCl (3)
NaC102 4- 6 HC1 -> 3 CI2 + 3 H2O 4- 3 NaCl (4)
Postupy popsané v každém ze svrchu uvedených starších patentů se provádějí v jednokomorové nádobě, sloužící jako generátor, odparka a krystalizátor, kdy v reakční nádobě se tvoří kysličník chloričitý. Reakční prostředí se udržuje při bodu varu při obvyklém absolutním tlaku v reakční nádobě a teplotě pod teplotou, za které dochází k podstatnému rozkladu kysličníku chloričitého. Reakční nádoba se udržuje při tlaku nižším, než je tlak atmosférický, aby se reakční prostředí udrželo při bodu varu a voda odpařovaná z reakčního prostředí se používá jako ředicí plyn pro kysličník chloričitý a chlor. Po zahájení se tvoří sůl jako vedlejší produkt a její koncentrace stoupá, až je reakční prostředí nasyceno, sůl se vylučuje z reakčního prostředí v reakční nádobě a odstraňuje se z ní po dosažení nasycení. V případě postupu popsaného v americkém patentu čís. 3 864 456 sůl jako vedlejší produkt tvoří bezvodý neutrální síran sodný a v případě postupu podle kanadského patentu čís. 913 328 je vedlejším produktem solí, chlorid sodný.
Postup se obecně provádí za konstantních podmínek, při kterých množství vody zaváděné do reakční nádoby s reakčním! složkami je v rovnováze s množstvím vody odstraňovaným z reakční nádoby hlavně jako ředicí plyn pro kysličník chloričitý a chlor, takže hladina kapaliny v reakční nádobě je udržována v podstatě konstantní.
Při příslušných reakcích v reakčním prostředí z obou dřívějších postupů část chlorečnanu reagující podle vztahů (2) a (4) uvedených shora produkuje pouze chlor, a proto není účinná při postupu. „Účinnost“ postupu, kterým, se vyrábí kysličník chloričitý, se vztahuje k množství, ve kterém se chlorečnan sodný převede na kysličník chloričitý podle reakcí vyjádřených vztahy (1) a (3).
Účinnost se může vyjadřovat jako procento nebo jako „gramatomové procento kysličníku chloričitého“ (značeno dále též jako G. A. % CIOž), což je kvantitativní vyjádření vztahu k účinnosti konverze chlorečnanu -sodného na kysličník chloričitý, podle reakcí vyjádřených vztahy (lj a (3j a vzahující se k množství atomů chloru vzniklých jako kysličník chloričitý, jako procento z celkového množství atomů chloru zvláště v plynné směsi.
G. A. % CIO2
Cl v CIO2 v ClOz + Cl v Cla x 100 (5)
Ze vztahu (5) vyplývá, že maximální gramatomové procento kysličníku chloričitého, kterého lze dosáhnout, je 50 %, což je rovno 100'% účinnosti.
V postupech popsaných v americkém patentu čís. 3 864 456 a kanadském patentu čís. 913 328 je účinnost menší než 100 %; obvykle se dosahuje účinnosti ekvivalentní hodnotě G. A. o/o CIO2 okolo 30 až asi 44 %.
Nyní autoři s překvapením zjistili, že účinnost postupu popsaného v americkém patentu čís. 3 864 456 a účinnost postupu popsaného v kanadském patentu čís. 913 328 se mohou zvýšit s výhodou až asi na 100 % (ekvivalent k hodnotě G. A. % CIO2 na 50 proč.) přidáními malého množství methanolu. Methanol se spotřebuje v generátoru a při nepřetržitém postupu se musí udržovat kontinuální přivádění.
Tento vynález se týká způsobu výroby kysličníku chloričitého redukcí chlorečnanu alkalického kovu ve vodném kyselém reakčním prostředí obsahujícím chloridové lonty, přičemž toto prostředí se udržuje při teplotě nižší než 85 °C za teploty varu prostředí, při tlaku nižším, než je tlak atmosférický, a za nasycení vedlejším produktem, solí kationtu chlorečnanu, kde sůl se odděluje jako pevná fáze a odstraňuje z reakční nádoby, který se vyznačuje tím, že se k reakčnímu prostředí přidává methanol.
Při tomto vynálezu bylo pozorováno, že účinnost produkce vzrůstá se zvyšováním množství methanolu, až dosáhne účinnosti přibližně 100 % (což odpo-vídá hodnotě 50 gramatomových % kysličníku chloričitého v plynné směsi vznikající z reakčního prostředí], Vyžadované množství závisí na provozních parametrech systému a pokud například se v reaktoru pracuje asi při 70 °C, nejúčinnější reakce je, když se přidává přibližně až 0,1 g methanolu na 1 g kysličníku chloričitého.
Pokud množství methanolu vzrůstá nad potřebnou úroveň pro dosažení 100% účinnosti produkce kysličníku chloričitého z reakčního prostředí, potom relativní poměr kysličníku chloričitého k chloru neustále vzrůstá, ale reakce, která se pak provádí, je velice neúčinnou formou Solvayova způsobu.
-Solvayův způsob výroby -kysličníku chloričitého, který je popsán například v americkém patentu čís. 2 881 052, zahrnuje reakci chlorečnanu s methanolem v přítomnosti vodné kyseliny sírové. Reakce probíhá podle tohoto vztahu:
NaClOs + 2 H2SO1 -|- CHsOH -> 2 CIO2. + 2 NaHSOi + HCHO + 2 II2O
Tato reakce probíhá relativně pomalu a neúčinně a její průběh v průmyslovém měřítku vyžaduje setrvání při zpracování v řadě reaktorů a vzniká velký objem kapalných odpadů, obsahujících kyselinu sírovou. Účinnost konverze chlorečnanu na kysličník chloričitý je vždy nižší a obecně nepřesahuje 90 %. Jak množství methanolu při použití autory chráněných postupů vzrůstá, pokles účinnosti je patrně způsoben částí chlorečnanu, která se redukuje na kysličník chloričitý postupem Solvayova typu.
Výraz „acidita neboli kyselost má řadu možných vysvětlení, ale obvykle znamená všechnu přítomnou kyselinu, jak se stanoví titrací roztokem hydroxidu sodného o známé koncentraci na předem stanovené pH konce titrace. Stanovení acidity se vyjadřuje termínem normality, to jest ekvivalentním počtem gramatomů iontů vodíku na litr roztoku odpovídajícího titrované hodnotě.
Acidita stanovená tímto způsobem se může uvádět jako „celková normalita kyselin“. Tak postup popsaný v americkém patentu čís. 3 864 456 se provádí při celkové normalitě kyselin asi 2 až 4,8 val/1.
Jak je uvedeno detailně v naší souvisící přihlášce vynálezu čís. 7188/76 podané ve Velké Británii, ve vodném systému, ve kterém jsou přítomny anionty vícesytných kyselin schopných vytvářet jiné druhy aniontů s ionty vodíku, kde jiné druhy aniontů mají nízkou disociační konstantu pro vazbu iontů vodíku, celková normalita kyselin nepředstavuje koncentraci iontů vodíku vhodných pro reakci. Vázané ionty vodíku, ačkoli nejsou přítomny v roztoku jako disociovatelné nebo jako skutečné ionty vodíku, budou zahrnuty ve výpočtu normality odvozené z hodnoty titrace při stanovení celkové acidity.
Celková acidita proto není nezbytným a skutečným měřítkem „skutečné koncentrace lontů vodíku“, kterýžto termín je zde používán pro označení koncentrace iontů vodíku schopných reakce. Výraz .skutečná koncentrace iontů vodíku”, jako se zde používá, označuje hodnotu stanovenou pH-metrern kalibrovaným 0,1 val/1 roztokem kyseliny chlorovodíkové za předpokladu, že tento roztok je 100% disociován při této koncentraci. Tato hodnota se může vyjádřit jako pH nebo jako normalita, to jest počet valů skutečných iontů vodíku na 1 litr roztoku odpovídající stanovenému pH.
Rozdíl mezi „skutečnou koncentrací iontů vodíku“ a „celkovou normalitou kyselin“ je důležitým rysem vynálezu týkajícím se postupu podle kanadského patentu čís. 913 328. Když systém kysličníku chloričitého z kanadského patentu čís. 913 328 obsahuje pouze chlorečnan, chlorid a ionty vodíku, potom skutečná koncentrace iontů vodíku je v podstatě stejná jako celková normalita kyselin v reakčním prostředí a tato normalita kyselin v rozmezí asi 0,05 až 0,3 val/1 se shledává jako možná pro dosažení uspokojivé rychlosti produkce kysličníku chloričitého.
Když jsou anionty vícesytných kyselin přítomny též v reakčním prostředí, je nutné pro* uspokojivou rychlost produkce kysličníku chloričitého, aby skutečná koncentrace iontů vodíku byla v rozmezí přibližně 0,05 až 0,3 val/1. Proto bez ohledu na přítomnost nebo nepřítomnost aniontů vícesytných kyselin skutečná koncentrace iontů vodíku v reakčním prostředí z hlediska vynálezu podle postupu z kanadského patentu čís. 913 328 se udržuje v rozmezí asi 0,05 až 0,3 val/1.
Používá-li se postup podle kanadského patentu čís. 913 328, chlorid sodný usazený v reakční zóně a z ní odstranění se může použít ve formě roztoku chlorečnanu sodného pro recirkulaci do reakční zóny, a to po elektrolýze vodného roztoku chloridu sodného.
Chlorid sodný se také může používat ve formě hydroxidu sodného a chloru získaného v zařízení pro elektrolýzu jeho vodného roztoku. Jestliže není žádoucí pokračovat žádným* z elektrolytických postupů, chlorid sodný se může odložit.
Následující příklady dále ilustrují vynález.
Příklad 1
Jednokomorový generátor na kysličník chloričitý se nechá pracovat za dále uvedených podmínek a stanoví se účinnost produkce kysličníku chloričitého a dále čistota kysličníku chloričitého. Do reaktoru se dávkuje pouze roztok chlorečnanu sodného, roztok chloridu sodného, kyselina sírová a methanol. Reakční prostředí se udržuje při bodu varu za tlaku nižšího, než je tlak atmosférický. Z vodné fáze .se sráží bezvodý síran sodný. Reakční podmínky a výsledky jsou. uvedeny v tabulce I.
TABULKA I
Teplota 66 QC
Tlak 19,062 kPa
Rychlost přivádění kapalin:
methanol (dále MeOH) 53 % 0,73 rnl/min
H2SO1 9 M 9,6 ml/min
NaClCte 5,4 M 9,6 ml/min
NaCl 4,5 M 12,4 ml/min
Kapaliny v generátoru:
HzSOí 3,65 val/1
NaCICú 1,62 mol/1
NaCl 0,79 mol/1
rychlost produkce CIO2 0,24 g/l/min
krystaly NažSOi
plynová analýza 64 % ClOz 36 % CI2
účinnost vztažená 99 %
na chlorečnan
Násada potřebná na 1 kg 0,11 kg CHsOH
produkovaného CIO2 0,98 kg NaCl
Účinnost vztažená na chlorečnan z generátoru produkujícího kysličník chloričitý za v podstatě stejných podmínek, jako jsou uvedeny v tabulce I, avšak v nepřítomnosti methanolu je okolo 96 %.
Výsledky ze svrchu uvedené tabulky I tak ukazují na vzrůst účinnosti produkce kysličníku chloričitého při nízké celkové aciditě pod asi 4,8 N v přítomnosti malého množství methanolu.
Příklad 2
Jednokomorový generátor na výrobu kysličníku chloričitého se provozuje za přivádění roztoku chlorečnanu sodného, kyseliny chlorovodíkové a methanolu, jako jediných násad, přičemž reakční prostředí se udržuje při bodu varu za tlaku nižšího, než je tlak atmosférický. Z reakčního prostředí se sráží chlorid sodný. Stanoví se účinnost produkce kysličníku chloričitého.
Reakční podmínky a výsledky jsou uvedeny v tabulce II.
TABULKA II
Teplota 70 'U
Tlak 25,327 kPa
Rychlost přivádění kapalin:
MeOH 50 % 0,75 ml/min
HC1 37 % 4,1 ml/min
NaCIOj 5,4 M 8,7 ml/min
Kapaliny v generátoru:
HC1 0,2 val/1
NaGlOj 4,51 mol/1
NaCl 2,14 mol/1
Krystaly NaCl
Rychlost produkce CIO2 0 3 g/l/min
Plynová analýza 65,5 % CIO2
Účinnost vztažená 34,5 % Clz 95,2 %
na chlorečnan
Násada potřebná na 1 kg 0,11 kg CHíOH
produkovaného ClCU
Účinnost z generátoru produkujícího kysličník chloričitý za v podstatě stejných podmínek, jako jsou uvedeny v tabulce II, avšak v nepřítomnosti methanolu, je okolo 93,4 %.
Výsledky ze svrchu uvedené tabulky II tak ukazují, že účinnost produkce kysličníku chloričitého a reakčního prostředí o nízké celkové normalitě kyselin, kde reakční prostředí obsahuje chlorečnan sodný a kyselinu chlorovodíkovou a sráží se chlorid sodný, se může zvýšit použitím, malého množství methanolu.
Příklad 3.
Generátor na kysličník chloričitý typu popsaného v příkladu 1 se provozuje úmyslně za neúčinných podmínek (vysoký molární poměr chloridových iontů k chlorečnanovým iontům v kapalině v generátoru) a potom v přítomnosti dodatkového množství methanolu. Dosažené výsledky jsou reprodukovány v tabulce III,
TABULKA III
Pokus
Teplota (průměr)
Tlak (průměr)
Trvání pokusu
Poměr chloridu a chlorečnanu v generátoru Acidita
G. A. % ClOr v nepřítomnosti methanolu G. A. % CIO2 v přítomnosti, methanolu Celková násada NaClOj (2,85 mol/1) (litry) Celková násada IUSOi (77 l% hmot.) (ml)* * Celková násada MeOH (50 % obj.) (ml)
Poznámka:
* Při pokusu A se použila násada 150 ml kyseliny sírové pro úpravu pH původní reakční směsi na 3,4 val/1 předtím, než se začal produkovat kysličník chloričitý, zatímco v pokuse B se použila násada 500 ml kyseliny sírové pro úpravu pH původní reakční směsi na 3,9 val/1.
Výsledky ze svrchu uvedené tabulky III ukazují, že se dokonce normálně velmi nízká účinnost generátorového systému na výrobu kysličníku chloričitého může zvýšit k velmi vysokým hodnotám, když se použije množství methanolu.
P ř í k 1 a d 4
Generátor pro výrobu kysličníku chloričitého typu popsaného svrchu v souvislosti s příkladem 2 se provozuje za úmyslně nepříznivých podmínek účinnosti, to jest při vysokém molárním poměru chloridových iontů k chlorečnanovým iontům. Výsledky jsou uvedeny v tabulce IV.
A B
70 °C 67 °C
20,662 kPa 20,395 kPa
248 min 244 min
0,91 1,0
3,4 val/1 3,9 val/1
35,6 35,0
49,6 49,8
2.92 2,73
565 990
620 420
TABULKA IV
Teplota (průměr) 71) °C
Tlak (průměr] 23,461 kPa
Trvání pokusu 131 min
Poměr chloridových a chlo- 1,19
rečnanovýchiontů
Acidita (celková normalita 0,37 val/1
kyselin]
Účinnost v nepřítomnosti 87 %
methanolu
Účinnost v přítomnosti 99,5 «/o
methanolu
Celková násada NaClOs 2,80
(6,27 M) (litry)
Celková násada HC1 2,51
(12 val/1) (litry)
Celková násada MeOH 1,62
(50 % obj.) (litry)
Výsledky ze svrchu uvedené tabulky IV ukazují, že vysoce neúčinný postup výrohy kysličníku chloričitého se může stát vysoce účinným, použije-li se methanolu.
Tento vynález proto představuje významné zlepšení dřívějších systémů pro- výrobu kysličníku chloričitého. V rozsahu tohoto vynálezu jsou možné i modifikace.

Claims (4)

  1. PŘEDMĚT
    1. Způsob výroby kysličníku chloričitého redukcí chloreěnanu alkalického- kovu ve vodném kyselém reakčním prostředí obsahujícím chloridové ionty, přičemž toto prostředí se udržuje při teplotě nižší než 85 °C na teplotě varu prostředí při tlaku nižším, než je tlak atmosférický a za nasycení vedlejším produktem, solí kationtu výchozího chloreěnanu, kde sůl se odděluje jako pevná fáze a odstraňuje se z reakční nádoby, vyznačující se tím, že se k reakčnímu prostředí přidává methanol.
  2. 2. Způsob podle bodu 1, při němž se do reakčního prostředí dávkuje chlorečnan sodný, chlorid a kyselina sírová a sráží se bezvodý neutrální síran sodný, přičemž reakční prostředí má celkovou normalitu kyselin 2 až 4,8 val/1, vyznačující se tím, že se methanol do reakčního prostředí dávkuje.
  3. 3. Způsob podle bodu 1, při němž se do reakčního prostředí dávkuje chlorečnan sodný, kyselina chlorovodíková a sráží se chlorid sodný, vyznačující se tím, že se do reakční směsi dávkuje methanol při skutečné koncentraci vodíkových iontů 0,05 až 0,3 val/1.
  4. 4. Způsob podle některého z bodů 1 až 3 vyznačující se tím, že se použije až 0,1 gramu methanolu na 1 gram vyráběného kysličníku chloričitého.
CS181877A 1976-03-19 1977-03-18 Způsob výroby kysličníku chloríčitého CS207602B2 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1112376 1976-03-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS207602B2 true CS207602B2 (cs) 1981-08-31

Family

ID=9980466

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS181877A CS207602B2 (cs) 1976-03-19 1977-03-18 Způsob výroby kysličníku chloríčitého
CS181777A CS207601B2 (cs) 1976-03-19 1977-03-18 Způsob výroby kysličníku chloričitého

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS181777A CS207601B2 (cs) 1976-03-19 1977-03-18 Způsob výroby kysličníku chloričitého

Country Status (3)

Country Link
CS (2) CS207602B2 (cs)
PL (1) PL106408B1 (cs)
ZA (1) ZA771555B (cs)

Also Published As

Publication number Publication date
CS207601B2 (cs) 1981-08-31
ZA771555B (en) 1978-01-25
PL106408B1 (pl) 1979-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1080434A (en) High efficiency chlorine dioxide production using hc1 as acid
US5091167A (en) Process for the production of chlorine dioxide
US4465658A (en) Chlorine dioxide process
US6306281B1 (en) Electrolytic process for the generation of stable solutions of chlorine dioxide
US4627969A (en) Production of chlorine dioxide
US2484402A (en) Process for producing chlorine dioxide
US4396592A (en) Plural zone process for the preparation of chlorine dioxide
CA1090091A (en) Production of chlorine dioxide from buffered reaction media
US4145401A (en) High efficiency chlorine dioxide production at low acidity with methanol addition
US5342601A (en) Process for producing chlorine dioxide
US5093097A (en) Process for the production of chlorine dioxide
US3134641A (en) Process for the manufacture of calcium hypochlorite
US4154809A (en) High efficiency chlorine dioxide production using HCl as acid and methanol addition
US10881111B1 (en) Composition for providing room temperature long-term constant-concentration chlorine dioxide solution in aqueous medium and preparation method thereof
CA1105877A (en) Process for producing chlorine dioxide
CS207602B2 (cs) Způsob výroby kysličníku chloríčitého
US3933987A (en) Simultaneous production of chlorine dioxide and a salt of a strong acid
KR102093907B1 (ko) 상온 장기 농도 유지 이산화염소 수용액 조성물 및 이의 제조 방법
GB1123871A (en) Production of chlorine dioxide
FI107252B (fi) Menetelmä klooridioksidin valmistamiseksi
US4206193A (en) Versatile process for generating chlorine dioxide
US5433938A (en) Chlorine-destruct method
US4995950A (en) Preparation of alkali metal nitrates
CA2429908C (en) An electrolytic process for the generation of stable solutions of chlorine dioxide
US4024140A (en) Production of alkali metal salts of dichloroisocyanuric acid