DE3020329C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Chlordioxid in Form einer wäßrigen Lösung.

Die Verwendung von Chlordioxid bei der Behandlung von Abwasser für Desinfektionszwecke ist bekannt und hat bekanntlich Vorteile gegenüber der Verwendung von Chlor, da relativ kleine Mengen von etwa 227 bis 907 kg/Tag bei einer Anlage zur Behandlung von Abwässern einer Gemeinde mittlerer Größe benötigt werden.

Es ist bekannt, Chlordioxid aus Natriumchloratlösungen durch Reaktion mit Schwefeldioxid im Gegenstrom bei Atmosphärendruck zu erzeugen (US-PS 2 598 087). Ein derartiges Verfahren ist relativ einfach im Betrieb, hat jedoch bisher nicht sein kommerzielles Potential auswirken können, weil es hinsichtlich der Chlordioxidproduktion mit geringem Wirkungsgrad arbeitet.

Aus der DE-AS 1 274 565 ist eine zweistufige Erzeugung zu je 50% in einem Kristallisator und einem Generator bekannt. Aus der US-PS 3 933 988 ist die Umsetzung von SO₂ und NaClO₃-Lösung im Reaktor durch Rühren bekannt, während gemäß der US-PS 39 50 500 diese Komponenten im Gegenstrom zugeführt und damit umgesetzt werden. Jedoch wird bei allen diesen Verfahren bei Unterdruck und im Temperaturbereich von 50-80°C gearbeitet.

Erfindungsgemäß wurde ein Weg gefunden, das bekannte Verfahren derart anzuwenden, daß die Einfachheit des Betriebs mit Vorteil genutzt werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren von Chlordioxid in Form einer wäßrigen Lösung durch Umsetzen von im Gegenstrom gegeneinander geführter Ströme aus einer Natriumchloratlösung und Schwefeldioxid bei einer gesamten Säure- Normalität von etwa 9,5 bis etwa 11, wobei die Reaktion bei einer Temperatur von etwa 50°C bis etwa 80°C in einer aufrecht stehenden Reaktionszone für Gase mit Flüssigkeiten durchgeführt wird und Kontaktieren des erhaltenen Chlordioxid-Gasstroms mit Wasser unter Bildung einer wäßrigen Chlordioxidlösung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ströme der Reaktionsteilnehmer eine Temperatur von etwa 50°C bis etwa 60°C haben, daß die Reaktionszone auf einem Unterdruck von etwa 80 bis 100 mg Hg und oberhalb des Siedepunkts des Reaktionsmediums gehalten wird, und daß das Chlordioxid mit Wasser bei einer Temperatur von etwa 5°C bis etwa 25°C bei einer Strömungsgeschwindigkeit von Wasser, die ausreicht, eine wäßrige Chlordioxidlösung zu bilden, die einen Gehalt an gelöstem Chlordioxid von unter etwa 3 g/l aufweist, kontaktiert wird.

Vorzugsweise wird das flüssige Nebenprodukt aus der Reaktionszone abgesaugt. Gemäß einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform wird das Flüssigkeitsvolumen in dem Lagerbehälter, in welchen die wäßrige Chlordioxidlösung eingeleitet wird, kontinuierlich abgekühlt, die Produktion von wäßriger Chlordioxidlösung durch das Verfahren dann begonnen wird, wenn ein vorbestimmtes abgekühltes niedriges Volumen gemessen wird und die Produktion von wäßriger Chlordioxidlösung beendet, wenn ein vorbestimmter Volumenwert abgefühlt wird.

Insbesondere werden zu Beginn der Produktion von wäßriger Chlordioxidlösung folgende Bedingungen eingehalten:

• a.) die Temperatur der wäßrigen Natriumchloratlösung in deren Vorratszone wird nicht unter etwa 50°C abkühlen gelassen,
• b.) das Volumen der wäßrigen Natriumchloratlösung in der Vorratszone wird größer als eine vorbestimmte untere Volumengrenze gehalten,
• c.) der Druckunterschied zwischen dem oberen Ende und dem unteren Ende der Reaktionszone beträgt weniger als etwa 25 mm Hg,
• d.) die Abgastemperatur aus der Reaktionszone beträgt nicht mehr als etwa 60°C,
• e.) der Druck von flüssigem Schwefeldioxid, aus welchem der gasförmige Schwefeldioxideinspeisestrom gebildet wird beträgt wenigstens 1,41 kg/cm² und
• f.) der Strom des gasförmigen Schwefeldioxids wird auf eine Temperatur von etwa 50°C bis etwa 60°C erhitzt.

Erfindungsgemäß fließt eine wäßrige Lösung von Natriumchlorat in einen Turm im Gegenstrom zu aufströmenden gasförmigen Schwefeldioxid unter Bildung von Chlordioxid, wobei der Turm unter Unterdruck gehalten wird, um ein Austreten von Chlordioxid zu verhüten und Chlordioxid aus dem Turm zu entfernen, und das Chlordioxid wird in Wasser gelöst, um eine wäßrige Chlordioxidlösung zu bilden.

Das Aufrechterhalten von Konzentrationen von Chlordioxid von etwa 1 bis 3 g/l hält den Verlust aus der Lösung beim Lagern auf einem Minimum und verhütet, daß gekühltes Wasser beim Auflösen verwendet werden muß.

Der Betrieb des Verfahrens ist vorzugsweise automatisiert, wobei je nach dem Bedarf für Chlordioxidlösung als Ergebnis eines abgekühlten geringen Bestands oder einer manuellen Betätigung eine bestimmte Folge von Sicherheitsprüfungen zunächst bewirkt wird und anschließend eine bestimmte Folge von Schritten stattfindet, um den Betrieb zu beginnen, so daß die Produktion von Chlordioxidlösung eingeleitet wird. Während der Produktion werden die Sicherheitsprüfungen aufrechterhalten, so daß ein Abschalten eingeleitet werden kann, wenn vorbestimmte Sicherheitsgrenzen überschritten werden. Wenn der erforderliche Bedarf für Chlordioxidlösung erfüllt ist, wird der Betrieb eingestellt und die verschiedenen Leitungen für Lösungen und für Gas werden ausgespült.

In den beigefügten Zeichnungen stellen dar

Fig. 1 ein schematisches Schließschema der Produktion einer wäßrigen Lösung aus Chlordioxid gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 2 eine schematische perspektivische Ansicht des in sich selbst geschlossenen Bauteils und dessen physischer Elemente gemäß der Verfahren von Fig. 1.

Gemäß Fig. 1 und Fig. 2 umfaßt die Vorrichtung 10 zur Erzeugung von Chlordioxidlösung einen in sich abgeschlossenen Bauteil 12 und eine Anzahl von außengelegenen Einspeiseleitungen und ebenfalls außengelegene Vorratsbehälter für die wäßrige Chlordioxidlösung. Ein röhrenförmiger Reaktionsturm 14 ist in dem Bauteil vorgesehen, in welchem Chlordioxid erzeugt wird. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 wird Chlordioxid durch eine Modifikation des sogenannten "Rapson-Wayman"-Verfahrens, das in der US-PS 25 98 087 beschrieben ist, erzeugt.

Beim Rapson-Wayman-Verfahren wird Chlordioxid, das im wesentlichen frei von Chlorgas ist, durch Reaktion von Natriumchlorat mit Schwefeldioxid gemäß der Gleichung

NaClO₃+1/2 SO₂ → ClO₂ +1/2 Na₂SO₄

erzeugt. Die Reaktion wird bei einer hohen Gesamtnormalität der Säure von etwa 9,5 bis 11 bewirkt. Dieses Verfahren zur Erzeugung von Chlordioxid hat bei der Überführung von Natriumchlorat in Chlordioxid einen etwas geringen Wirkungsgrad, bildet Schwefelsäure als Nebenprodukt, wird aber trotzdem gemäß der Erfindung verwendet hinsichtlich der Einfachheit des Betriebs und der geringen Kosten von Kapital und Betrieb.

Im Reaktionsturm 14 wird die Natriumchloratlösung, die durch die Leitung 16 auf das obere Ende eingespeist wird, von einem Vorratstank 18 für wäßrige Natriumchloratlösung beschickt, der außerhalb des Bauteils 12 angeordnet ist. Die Lösung fließt und nach unten und im Gegenstrom zu aufsteigendem Schwefeldioxidgas, das am Boden des Turms 14 durch die Leitung 20 eingespeist wird und aus Vorratszylindern 22 für flüssiges Schwefeldioxid stammt, die außerhalb des Bauteils 12 angeordnet sind. Die Reaktion zwischen dem Schwefeldioxid und dem Natriumchlorat wird hauptsächlicht im unteren Teil des Reaktionsturms 14 bewirkt. Das Ausmaß der Vergasung des Schwefeldioxids für die Einspeisung in den Reaktionsturm 14 wird weiter unten erläutert. Die Natriumchloratlösung enthält gewöhnlich eine kleine Menge Natriumchlorid zur Förderung der Einleitung der Produktion von Chlordioxid, z. B. 0,1 Gew.-% Natriumchlorid (als Chlorid), bezogen auf das Gewicht der Natriumchlorat-Kristalle.

Die Natriumchloratlösung wird im Vorratstank 18 durch eine zweckmäßige Heizvorrichtung 23, die mit dem Tank verbunden ist, erwärmt. Die Temperatur der Natriumchloratlösung im Vorratstank 18 wird oberhalb etwa 50°C bis etwa 55°C gehalten, damit die Reaktion zur Erzeugung von Chlordioxid bei erhöhter Temperatur von etwa 50 bis etwa 60°C mit in ähnlicher Weise erhitztem Schwefeldioxid im Reaktionsturm 14 bewirkt wird.

Chlordioxid wird oben vom Reaktionsturm 14 durch die Leitung 24 unter dem Einfluß einer Wasserstrahlpumpe 26 abgezogen, die ebenfalls den Turm 14 unter einem Unterdruck von etwa 80 bis etwa 100 mm Hg hält. Der Wert des Unterdrucks bei jeder Reaktionstemperatur sollte oberhalb des Drucks liegen, bei welchem die Reaktionsflüssigkeit siedet.

Der Unterdruck stellt sicher, daß der Partialdruck von Chlordioxid unterhalb desjenigen Drucks liegt, bei welchem eine spontane Zersetzung erfolgt. Zusätzlich verhütet der Unterdruck ein Auslenken von schädlichen Gasen, wenn die Vorrichtung nicht funktioniert.

Die Wasserstrahlpumpe 26 wird durch Wasser in der Leitung 28 aus einer Einspeiseleitung 30 außerhalb des Bauteils 12 durch eine Pumpe 32 und Filter 34 beschickt. Das Wasser löst das Chlordioxidgas und etwa restliche Luft wird von der Lösung in einem Absorptionsturm 36 abgetrennt. Die abgetrennte Luft wird durch die Leitung 38 an die Atmosphäre abgegeben.

Die erzeugte Chloridoxidlösung wird durch die Leitung 40 in einen Vorratstank für Chlordioxidlösung 42 gegeben, der sich außerhalb des Bauteils 12 befindet. Die Chlordioxidlösung kann aus dem Lagertank 42 durch die Pumpe 44 an eine Stelle durch die Leitung 46 gepumpt werden, an der Abwasser behandelt werden soll.

Die Wasserstrahlpumpe 26 wird durch ihre Größe und die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers durch diese hindurch derart geregelt, daß nicht nur der gewünschte Unterdruck erzeugt wird, sondern auch eine relativ geringe Konzentration von gelöstem Chlordioxid in der Lösung gebildet wird, gewöhnlich unter etwa 3 g/l in typischem Fall etwa 1 bis 3 g/l. In solchen Konzentrationen wird kein abgekühltes Wasser benötigt, um eine vollständige Auflösung des Chlordioxids zu bewirken und es können Umgebungstemperaturen von etwa 5°C bis etwa 25°C verwendet werden. Zusätzlich ist ein kontinuierliches Waschen der Abgase des Vorratstanks nicht nötig, da die Konzentration von Chlordioxid in der Lösung unterhalb des Sättigungspunktes liegt, was ein anderer Faktor ist, der zu der insgesamt einfachen und sicheren Betriebsweise des Systems beiträgt.

Der Gegenstrom von Natriumchlorat und Schwefeldioxid im Reaktionsturm 14 erzeugt ein flüssiges abströmendes Produkt, das Schwefelsäure enthält, welches gelöstes Natriumsulfat enthält. Dieser flüssige Abstrom kann vom unteren Ende des Turms 14 zu einem Punkt zurückgeführt werden, der teilweise oberhalb dieses Endes am Turm 14 liegt, um den Wirkungsgrad der Ausnützung der Chemikalien zu erhöhen.

Der Strom der flüssigen Nebenprodukte wird am Boden des Reaktionsturms 14 durch Verwendung einer zweiten Wasserstrahlpumpe 48 abgezogen, die mittels der Leitung 50 angeschlossen ist. Die Wasserstrahlpumpe 48 wird durch die Leitung 52 aus der außengelegenen Einspeisungsleitung 30 parallel zur Wassereinspeisung in die Leitung 28 zur ersten Wasserstrahlpumpe 26 gespeist. Die zweite Wasserstrahlpumpe 48 dient dazu, den flüssigen Abstrom an der Basis des Turms 14 abzuziehen und zu verdünnen, damit er durch die Leitung 53 entfernt werden kann. Der verdünnte Strom von abströmender Schwefelsäure in der Leitung 53 kann verschiedene Verwendungen bei der Abfallaufarbeitung zugeführt werden und zur Herstellung von Alaun verwendet werden.

Eine kompakte Erhitzungsvorrichtung ist vorgesehen, die aus Heizelementen 56 und einem Ventilator 58 bestehen, damit Luft über die Heizelemente in Wärmeaustausch mit drei Reihen von Röhrenradiatoren mit Kühlplatten 60 gebracht werden. Die Heizvorrichtung 54 wird hauptsächlich zum Erhitzen von Schwefeldioxid verwendet, das durch eine der Radiatorenrreihen 60 auf einer erhöhten Temperatur oberhalb 50°C bis etwa 60°C durchströmt, um zu gestatten, daß die Reaktion zur Erzeugung von Chlordioxid bei erhöhter Temperatur mit der in ähnlicher Weise erhitzten Natriumchloratlösung bewirkt wird, wie oben erläutert. Die Heizvorrichtung 54 heizt ebenfalls zum Spülen verwendete Luft und Spülwasser, welche durch die beiden anderen Radiatorreihen 60 durchlaufen.

Das Schwefeldioxid wird in flüssiger Form von einem der außengelegenen Zylinder 22 in die Einspeiseleitung 62 und in eine erste Expansionskammer 64 zur Verdampfung eingespeist. Das verdampfte Schwefeldioxid wird dann durch die Leitung 66 im Wärmeaustausch mit dem Erhitzer 54 in eine zweite Expansionskammer 68 geleitet, und anschließend in die Leitung 20 eingespeist.

Eine Luftspülleitung 70 geht im Wärmeaustausch mit dem Erhitzer 54 von einem Filter 72, welcher mit der Atmosphäre in Verbindung steht, zur Einspeiseleitung 66 für Schwefeldioxid stromab des Erhitzers 54 und stromauf der zweiten Expansionskammer 68.

Eine Wasserspülleitung 74 ist zwischen der stromabgerichteten Seite der Filter 34 und der Einspeiseleitung 16 für Natriumchloratlösung angeordnet und befindet sich im Wärmeaustausch zum Erhitzer 54. Der Zweck der Spülleitungen 70 und 74 wird weiter unten näher erläutert bei der Beschreibung des Arbeitens der Anlage 10.

Beim Betrieb der Anlage 10 werden Verfahrensschritte entsprechend einer vorbestimmten Reihe von Schritten durchgeführt. Der Betrieb wird hinsichtlich Fig. 13 im folgenden erläutert.

Die Bildung von Chlordioxidlösung kann manuell oder durch Ansprechen hinsichtlich eines niedrigen Standes von Chlordioxidlösung im Vorratstank 42 erfolgen, welcher vom Sensor für den Flüssigkeitsstand LS-2 abgefühlt wird. Ein solcher niedriger Stand des Vorrats von Chlordioxidlösung entspricht gewöhnlich etwa 15% der Lagerkapazität des Tanks 42, der im typischen Fall etwa 30 min Bevorratung von Chlordioxidlösung mit der maximalen Strömungsgeschwindigkeit, die von der Pumpe 44 erzielbar ist, dargestellt.

Die abgefühlten Werte für bestimmte Parameter werden ihrerseits durch geeignete Sensoren geprüft, um sicherzustellen, daß sie innerhalb zulässiger Grenzen liegen, bevor weiter im Verfahren gearbeitet wird. Im folgenden sind die geprüften Parameter angegeben, zusammen mit ihren "normalen" Werten und dem verwendeten Sensor:

In dem Fall, daß einer der obigen Parameter außerhalb der zulässigen Grenze liegt, schaltet sich die Anlage automatisch ab und erfordert eine manuelle Neueinstellung nach Korrektur des fehlerhaften Parameters.

Unter der Annahme, daß diese Parameter innerhalb der benötigten Grenzen liegen, wird die zum Betrieb benötigte Schrittfolge eingeleitet. Der Erhitzer 54 (Q 1) wird betätigt und ein Luftventil EV-3, das in der Luftspülleitung 70 liegt, wird geöffnet. Diese Betätigungen erlauben, daß die Schwefeldioxideinspeiseleitung 20 und der Reaktor 14 schnell aufgeheizt werden.

Die Wasserpumpe 32 (P 1) wird betätigt, wodurch Wasser durch die Filter 34 in die Wasserstrahlpumpen 26 und 48 fließt, worauf ein Zeitgeber für den Reaktordruck den Betrieb aufnimmt. Der Wasserdruck wird durch einen Druckfühler PS-5 abgefühlt, um sicherzustellen, daß der Wasserdruck stromab der Filter 34 etwa 10,5 kg/m² übersteigt. In dem Fall, daß ein solcher Druckwert nicht abgefühlt wird, schaltet die Anlage ab.

Unter dem Einfluß des Wasserstroms durch die Leitung 28 erzeugt die Wasserstrahlpumpe 26 ein Vakuum am Reaktionsturm 14 und das Wasser läuft zum Ablauf durch die Leitung 76. Der Druck in der Leitung 24 wird durch den Druckfühler PS-4 abgefühlt und beim Überschreiten des vorbestimmten Vakuumwerts von unter etwa 100 mm Hg innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne nach dem Betrieb der Wasserpumpe, die gewöhnlich drei Minuten beträgt, wie durch den Zeitgeber für den Reaktordruck bestimmt wird, kann infolge von Leckagen durch Luftaustritt, Wassermangel oder Blockierung von Filtern ein Abschalten der Anlage erfolgen. Gleichzeitig mit der Betätigung des Erhitzers 54 (Q 1) beginnt ein Zeitschalter für die Erzeugung von Schwefeldioxid zu laufen. Die kombinierte Betätigung der Wasserstrahlpumpe 26 und des offenen Ventils EV-3 gestattet, daß aufgewärmte Luft durch die zweite Expansionskammer 68 für Schwefeldioxid aufgezogen wird und damit durch den Reaktionsturm 14 geleitet wird, um diesen auf die gewünschte Reaktionstemperatur anzuwärmen. Wenn die folgenden Bedingungen nicht vorhanden sind, nachdem eine vorbestimmte Zeitspanne vom Betriebsbeginn des Erhitzers 54 (Q 1) gerechnet, die typisch 3 min beträgt gemäß der Zeitschaltung für die Schwefeldioxiderzeugung, wird die Anlage abgeschaltet:

Unter der Annahme, daß die gewünschten Bedingungen erreicht sind, wird das Ventil EV-3 geschlossen. Während der Erzeugung von Chlordioxidlösung fühlen die Temperatursensoren TS-2 und TS-5 kontinuierlich jeweils die Temperaturen ab, und wenn der abgefühlte Wert außerhalb des benötigten Bereichs liegt, wird das Abschaltverfahren betätigt.

Die Anlage ist nun fertig zur Erzeugung von Chlordioxid. Das Ventil EV-1 in der Einspeiseleitung für Natriumchloratlösung öffnet sich und die Dosierpumpe P 2 für Chlorat beginnt zu arbeiten. Ein Strömungs- Zeitenmesser für Chlorat fängt an zu arbeiten, wobei dann, wenn der Strom von Natriumchloratlösung in der Leitung 16 nicht vom Strömungssensor FS-1 abgefühlt wird, innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne, typisch von 2 min, oder in dem Fall, wenn kein Strom zu jeder Zeit während der Produktion von Chlordioxidlösung gefühlt wird, das Sperrverfahren für das System betätigt wird.

Wenn eine Strömung von Natriumchloratlösung vorhanden ist, öffnet sich das Einspeiseventil EV-2 für Schwefeldioxid, um die Produktion von Chlordioxid einzuleiten. Nach einer kurzen Verzögerung, die erlaubt, daß die Chlordioxidbildung fortschreitet, öffnet sich das Ventil EV-5 und bildet eine Verbindung zwischen Leitung 40 und dem Lagertank 42 und gestattet, daß eine Chlordioxidlösung aus dem Bauteil 12 in den Lagertank 42 geleitet wird, wonach die Strömung durch die Abzugsleitung 76 aufhört.

Wie oben bemerkt, werden verschiedene Parameter kontinuierlich gesteuert, um sicherzustellen, daß sie innerhalb vorbestimmter Grenzen während der Produktion von Chlordioxid bleiben. Diese Parameter können wie folgt zusammengestellt werden:

Schwefeldioxid-Expansionskammertemperatur
TS-2
Reaktorflüssigkeitstemperatur	TS-5
Reaktordruck	PS-4
SO₂-Expansionskammerdruck	PS-3
Chloratstrom	FS-1
Wasserdruck	PS-5

Zusätzlich zu diesen Parametern werden ebenfalls verschiedene andere Parameter kontinuierlich abgefühlt, um anzuzeigen, wenn nicht normale Zustände auftreten, wobei diese Parameter die folgenden sind:

Chlorat-Lagertemperatur
TS-1
Abgastemperatur	TS-4
Reaktor-Druckdifferenz	PS-7
Chlorat-Vorratsstand	LS-1
SO₂-Vorratsstand	PS-1

Wenn während der Produktion von Chlordioxidlösung durch die Anlage 10 irgendeiner der Sensoren einen Wert außerhalb des benötigten oder obengenannten Bereichs entdeckt, wird das Abschaltverfahren des Systems betätigt. Die Regelschaltung, die im typischen Fall in einem Schaltbrett nicht dargestellt untergebracht ist, kann eine leichte Aufeinanderfolge von Schritten für das leichte Auffinden der Quelle von Fehlern im Fall des Abschaltens des Systems umfassen. Hörbare Signale bei fehlerhaftem Funktionieren können ebenfalls vorgesehen sein. Diese Prüfanlagen stellen sicher, daß ein fehlergestützter automatischer Betrieb stattfindet.

Wenn der Stand der Chlordioxidlösung im Lagertank 42 den gewünschten Vorratsstand gemäß der Anzeige des Flüssigkeitsstands des Sensors LS-3 erreicht, was gewöhnlich bei etwa 85% der maximalen Lagerkapazität des Lagertanks 42 der Fall ist, wird eine Abschaltfolge eingeleitet, die das oben genannte Verfahren zum Einleiten der Reaktion umkehrt. Dieses Abschaltverfahren wird nicht auf dem logischen Fließdiagramm wiedergegeben, da dies sich leicht aus der logischen Folge beim Einschalten ergibt. In dem Fall, daß das Auffinden des gewünschten Vorratsstands durch LS-3 nicht das Abschalten einleitet, ist ein zusätzlicher Flüssigkeitsstands-Sensor LS-4 vorgesehen, um anormal hohe Vorratsstände zu entdecken, wie z. B. bei 95% der maximalen Lagerkapazität des Lagertanks 42, was dann das Abschalten einleitet.

Eine zeitgeschaltete Ausspüloperation, die im typischen Fall etwa 5 min dauert, kennzeichnet die letzte Phase des normalen oder anormalen Abschaltens. Nach Betätigung der Spülfolge unter Verwendung einer Zeituhr für das Ausspülen öffnet sich das Wasserspülventil EV-8, es öffnet sich das Luftspülventil EV-3, die Wasserpumpe P 1 beginnt zu arbeiten und die Dosierpumpe P 2 für Chlorat beginnt ebenfalls zu arbeiten.

Wasser, das zur Wasserstrahlpumpe 26 unter dem Einfluß der Pumpe P 1 fließt, verursacht, daß Spülluft durch die Leitungen für den Gasstrom und dem Turm 14 eingezogen wird, um letzteren zu spülen. Die Luft wird an die Atmosphäre durch die Leitung 38 abgegeben und das Wasser strömt zum Ablauf durch die Leitung 76 über.

Wasser, das in die Einspeiseleitung 16 für Chlorat unter dem Einfluß der Pumpe P 2 einströmt, spült die Chloratleitung und wäscht ebenfalls flüssiges Material aus dem Turm 14. Wasser, das unter dem Einfluß der Pumpe P 1 zur Wasserstrahlpumpe 48 strömt, verursacht, daß die abströmende Flüssigkeit aus dem Reaktorturm 14 entfernt wird und durch die Leitung 52 zum Abfluß ausgetragen wird.

Aufgewärmte Luft und Wasser werden in den Spülfolgen verwendet, so daß weniger Wärme dem System zugeführt werden muß, wenn die Vorrichtung anschließend wieder in Betrieb gesetzt wird.

Wenn die erforderlichen Spülgänge vervollständigt sind, wie dies von der Zeitschaltung für die Spülung bestimmt wird, werden die Pumpen P 1 und P 2 abgeschaltet und die Ventile EV-3 und EV-8 werden geschlossen. Wenn die Anlage abgeschaltet wird in Reaktion auf normale Betriebsbedingungen, befindet sich die Anlage im Wartezustand, wobei entweder eine manuelle erneute Einstellung abgewartet wird, oder ein neues Anfahren erfolgt aufgrund eines abgefühlten geringen Standes von Chlordioxidlösung im Lagertank 42 durch den Sensor LS-2. Wenn die Anlage als Ergebnis anormaler Bedingungen abgeschaltet wird, kann sie nicht erneut in Betrieb genommen werden, bis sie manuell nach Korrektur der anormalen Bedingungen, die das Abschalten verursacht haben, erneut in Betrieb genommen wird.

Ein weiterer Drucksensor PS-6 ist mit der Expansionskammer 68 verbunden. Dieser Drucksensor veranlaßt die Öffnung des Ventils EV-7 zum Ausspülen von Schwefeldioxid wenn ein Druck oberhalb von 1,05 kg/cm² in der Expansionskammer abgefühlt wird, so daß vermieden wird, daß flüssiges Schwefeldioxid in den Reaktionsturm 14 eintritt.

Die Anlage 10 besteht daher aus einem kompakten Bauteil 12 aus Vorrichtungen, der nur Anschlüsse an einen Lagertank 18 für Natriumchlorat, Lagerzylindern 22 für Schwefeldioxid, eine Wasseranschlußleitung 28, einen Lagertank 42 für Chlordioxidlösung, eine Quelle für elektrische Energie und Abzugsleitungen 53 und 76 benötigt. Dieser Bauteil 12 ist leicht in kompakter Form in abseits gelegenen Stellen zusammengebaut, wie sich aus Fig. 2 erkennen läßt, und wird an den Verwendungsort für die Chlordioxidlösung transportiert.

Die Anlage 10 erzeugt im wesentlichen chlorfreie Chlordioxidlösung zur Verwendung zur Abwasserbehandlung und arbeitet automatisch in Abhängigkeit von niedrigen Vorratsständen oder kann manuell betrieben werden, falls dies erwünscht ist. Die Anlage 10 hat eingebaute Sicherheitsprüfstellen, um das richtige Funktionieren sicherzustellen,, und eine automatische Abschaltfolge in Kombination mit hörbaren und sichtbaren Signalen im Fall fehlerhafter Funktion. Eine automatische Abschaltfolge im Fall sonstiger Fehlfunktionen ist somit vorgesehen.

Die Anlage 10 ist praktisch wartungsfrei, erfordert nur die Zufuhr elektrischer Energie und von Wasser für den Betrieb und lediglich periodische Überprüfungen der Vorratshaltung von Chlorat und Schwefeldioxid durch einfache ungelernte Betriebskräfte, um betriebsfertig zu sein.

Beispiel

Es wurde eine Anlage für kleine Produktionsmengen des beschriebenen Typs unter Bezugnahme auf die Fig. 1-3 in Betrieb genommen zur Erzeugung einer wäßrigen Chlordioxidlösung einer Konzentration von 3 g/l. Der Reaktor 14 wurde bei einer Temperatur von 60°C und einem Druck von 100 mm Hg betrieben. Die folgenden Parameter wurden je 453 g hergestelltes Chlordioxid erhalten:

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung von Chlordioxid in Form einer wäßrigen Lösung durch Umsetzen von im Gegenstrom gegeneinander geführte Ströme aus einer Natriumchloratlösung und Schwefeldioxid bei einer gesamten Säure-Normalität von etwa 9,5 bis etwa 11 wobei die Reaktion bei einer Temperatur von etwa 50°C bis etwa 80°C in einer aufrecht stehenden Reaktionszone für Gase mit Flüssigkeiten durchgeführt wird und Kontaktieren des erhaltenen Chlordioxid-Gasstroms mit Wasser unter Bildung einer wäßrigen Chlordioxidlösung, dadurch gekennzeichnet, daß die Ströme der Reaktionsteilnehmer eine Temperatur von etwa 50°C bis etwa 60°C haben, daß die Reaktionszone auf einem Unterdruck von etwa 80 bis 100 mg Hg und oberhalb des Siedepunkts des Reaktionsmediums gehalten wird, und daß das Chlordioxid mit Wasser bei einer Temperatur von etwa 5°C bis etwa 25°C bei einer Strömungsgeschwindigkeit von Wasser, die ausreicht, eine wäßrige Chlordioxidlösung zu bilden, die einen Gehalt an gelöstem Chlordioxid von unter etwa 3 g/l aufweist, kontaktiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Nebenprodukt aus der Reaktionszone abgesaugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkeitsvolumen in dem Lagerbehälter, in welchen die wäßrige Chlordioxidlösung eingeleitet wird, kontinuierlich abgekühlt wird, daß die Produktion von wäßriger Chlordioxidlösung durch das Verfahren dann begonnen wird, wenn ein vorbestimmtes abgekühltes niedriges Volumen gemessen wird und daß die Produktion von wäßriger Chlordioxidlösung beendet wird, wenn ein vorbestimmter oberer Volumenwert abgefühlt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn der Produktion von wäßriger Chlordioxidlösung folgende Bedingungen eingehalten werden:

• a.) die Temperatur der wäßrigen Natriumchloratlösung in deren Vorratszone nicht unter etwa 50°C abkühlen gelassen wird.
• b.) das Volumen der wäßrigen Natriumchloratlösung in der Vorratszone größer als eine vorbestimmte untere Volumengrenze gehalten wird,
• c.) der Druckunterschied zwischen dem oberen Ende und dem unteren Ende der Reaktionszone weniger als etwa 25 mm Hg beträgt,
• d.) die Abgastemperatur aus der Reaktionszone nicht mehr als etwa 60°C beträgt,
• e.) der Druck von flüssigem Schwefeldioxid, aus welchem der gasförmige Schwefeldioxid- Einspeisestrom gebildet wird wenigstens 1,41 kg/cm² beträgt und
• f.) der Strom des gasförmigen Schwefeldioxids auf eine Temperatur von etwa 50°C bis etwa 60°C erhitzt wird.