DE967375C - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Chlordioxyd - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Chlordioxyd

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DE967375C
DE967375C DEA1598A DEA0001598A DE967375C DE 967375 C DE967375 C DE 967375C DE A1598 A DEA1598 A DE A1598A DE A0001598 A DEA0001598 A DE A0001598A DE 967375 C DE967375 C DE 967375C
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reaction chamber
reaction
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liquid
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DEA1598A
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Cyril Harry Evans
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Addage Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B11/00Oxides or oxyacids of halogens; Salts thereof
    • C01B11/02Oxides of chlorine
    • C01B11/022Chlorine dioxide (ClO2)
    • C01B11/023Preparation from chlorites or chlorates
    • C01B11/025Preparation from chlorites or chlorates from chlorates without any other reaction reducing agent than chloride ions

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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Chlordioxyd Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Chlordioxyd aus Salzsäure, die entweder als solche zugesetzt oder an Ort und Stelle erzeugt wird, und aus einer ein Alkalimetallchlorat enthaltenden Lösung. Das Chlorat reagiert zuerst mit der Salzsäure zu Chlorsäure, und dann wird die Chlorsäure von der Salzsäure gemäß folgender Gleichung zu Chlo#rdioxyd reduziert. 2 HCIO,+2 HCI =2 C'02+ C'2+2 H20. Urn die Salzsäure an Ort und Stelle zu erzeugen, kann Chlorid in Lösung mit dem Chlorat benutzt werden. Eine geeignete Säure, die hierfür Verwendung finden kann, ist Schwefelsäure. Diese Reaktion ist bereits bekanntgeworden, und es hat sich herausgestellt, daß Natriumchlorat das bevorzugt zu verwendende Chlorat ist und daß die Konzentration der Lösung vorzugsweise zwischen 2o und 5o'/o liegt. Es hat sich ferner herausgestellt, daß, wenn eine Lösung benutzt wird, die Chlorat und Chlorid zusammen mit Schwefelsäure enthält, was vorgezogen wird, die Konzentration der Schwefelsäure ungefähr um 70'/o liegen Soll.
  • Bei der Herstellung von Chlordioxyd gemäß dieser Reaktion wird auch Chlor erzeugt. Zur Erzielung einer hohen Ausbeute an Chlordioxyd ist es erwünscht, daß das Verhältnis von Chlordioxyd zu Chlor so groß als möglich ist. Durch die Einwirkung von Schwefelsäure auf eine Mischung von Natriumehlorat und Natriumchlorid ist es möglich, volumenmäßige Verhältnisse von Chlordioxyd zu Chlor zu erreichen, die sich ungefähr dem Wert 2 : I nähern. Bei der Herstellung von Chlordioxyd besteht die Gefahr, daß das Verfahren der Kontrolle entgleitet. So ist es bei Zufuhr von so viel Wärme, daß die Reaktion bis zur Vollendung durchgeführt werden kann, leicht möglich, daß diese so heftig abläuft, daß im Endeffekt eine Zerlegung des Chlordioxyds eintritt. Es ist daher eine der wesentlichen Aufgaben der vorliegenden Erfindung, ein jederzeit kontrollierbares Herstellungsverfahren zu schaffen. Die Reaktion findet in drei ziemlich genau getrennten Schritten statt, und es ist nun als vorteilhaft herausgefunden worden, diese Schritte oder zum mindesten die ersten beiden in physikalisch getrennten Abschnitten vorzunehmen, welche den Gebrauch von mindestens zwei untereinander verbundenen Reaktionskammern oder -zonen erfordern, durch die die umgesetzten Bestandteile fortlaufend hindurchfließen.
  • Diese drei Schritte sind: a) eine anfängliche exotherine Reaktion, die ziemlich rasch verläuft, b) eine darauffolgende endotherme Reaktion, die viel langsamer ist, und c) ein den Schluß bildendes Entfernen gasförmiger Teile aus den reagierten Stoffen.
  • Wenn Lösungen von Schwefelsäure und Natriumchlorat und -chlorid gemischt werden, dann ergibt sich ein sofortiger Temperaturanstieg, der durch die Verdünnung der Schwefelsäure hervorgerufen wird. Da die Gefahr besteht, daß das Chlordioxyd sich bei hoher Temperatur zersetzt, ist es notwendig, die Stärke der Säure und der Chlorat-Chlorid-Lösung zu überwachen. In den ersten paar Sekunden ist die Reaktion äußerst heftig, -und die gemischten Flüssigkeiten wallen auf, wobei ungefähr 4011/o der theoretischen Gasmenge in weniger als 30 Sekunden erzeugt werden und über 6o1/o in 6o Sekunden.
  • Obwohl die eigentliche Reaktion zwischen Schwefelsäure und Natriumchlorat und -chlorid endotherm ist, wird durch die Verdünnung von Schwefelsäure von nicht weniger als 700/0 Stärke, wenn die Lösung von Chlorat und Chlorid damit gemischt wird, mehr Hitze frei, als für diese anfängliche Herstellung von Gas notwendig ist. Dementsprechend ist das erste Stadium der Reaktion tatsächlich exotherm und erfordert daher keine Zufuhr von Wärme von außen her. Die Reaktion in diesem ersten Stadium ist jedoch so stark und schnell, daß es sich als notwendig herausgestellt hat, in diesem Stadium die Flüssigkeiten in den richtigen Verhältnissen sorgfältig zu mischen und die gasförmigen Reaktionsprodukte mit Hilfe eines schnellen Stromes von Luft oder eines anderen inerten Gases abzuführen, wobei die Menge dieser Gase so bemessen ist, daß der Partialdruck des Chlordioxyds niedrig gehalten wird, vorzugsweise unter etwa 1:2 mm Quecksilbersäule. Da die bei der Verdünnung der Schwefelsäure entwickelte Wärmernenge nicht ausreicht, um die Reaktion völlig zu Ende zu führen, ist es notwendig, Wärme von einer äußeren Quelle während des zweiten Stadiums der Reaktion zuzuführen. Unter »äußerer Wärmequelle« ist eine Wärmequelle zu verstehen, die außerhalb der eigentlichen Reaktion selbst liegt.
  • Um eine genügende Zeitspanne für das zweite Reaktionsstadium zur Verfügung zu stellen, in dem die Reaktion durch Zufuhr von Wärme von außen vollendet wird, muß dafür gesorgt werden, daß die gemischten Flüssigkeiten über eine längere Strecke laufen. Dabei müssen die gasförmigen Reaktionsprodukte durch einen Strom von Luft oder einem inerten Gas entfernt werden. Immerhin nimmt das zweite Reaktionsstadium eine Zeitspanne von nur wenigen Minuten, etwa bis zu 6 Minuten oder mehr, in Anspruch, wenn eine vernünftige Ausbeute gewünscht wird. Etwas höhere Ausbeuten können dadurch erreicht werden, daß diese Zeitspanne ausgedehnt wird, doch ist dies nicht wünschenswert, wenn die Größe der Apparatur gering gehalten werden soll.
  • Die dritte Reaktionsstufe, die einfach darin besteht, die Gase von der erschöpften, aus der zweiten Stufe kommenden Reaktionsmischung abzuziehen, kann in der Praxis entbehrt werden, da eine vernünftige Ausbeute auch bei Fortfall der genannten Gasentfernungsstufe sichergestellt werden kann.
  • In der ersten und zweiten Stufe ist es wünschenswert, daß sich die vermischten Flüssigkeiten in jedem beliebigen Reaktionsstadium nicht in wesentlichem Umfange während der Erzeugung des Chlordioxyds mit der gemischten Lösung irgendeines anderen Reaktionsstadiums oder mit den dabei gebildeten Erzeugnissen vermischen.
  • Das Verfahren zur Herstellung von Chlordioxyd aus Salzsäure umfaßt erfindungsgemäß das Mischen der flüssigen Reagenzien in einer unbeheizten Reaktionskammer oder -zone, durch die sie stetig während eines Zeitraumes von 1/2 bis 11/2 Minuten ohne Beheizung von außen hindurchgeleitet werden. Danach werden die Reagenzien in eine zweite Reaktionskammer oder -zone übergeführt, in welcher sie von außen erhitzt und während einer Dauer von 4 bis 6 Minuten hindurchgeleitet werden, wobei die gasförmigen Reaktionsprodukte ständig sowohl aus der ersten als auch aus der zweiten Kammer oder Zone entfernt werden.
  • Es ist an sich nicht grundlegend neu, bei Reaktionen zwischen einer Chloratlösung und einer Säure zu verhindern, daß sich die Lösungen verschiedener Reaktionsstadien miteinander vermischen. Bisher wurden jedoch dabei weder zwei räumlich voneinander getrennte Reaktionskammern oder -zonen benutzt, noch wurden die gasförmigen Reaktionsprodukte abgeführt. Auch über die Verweildauer der Lösungen ist nichts bekanntgeworden.
  • Bei einem anderen bekannten Verfahren zur Erzeugung von Chlordioxyd aus Chlorat -und Säure werden zwar Chlorat und Säure getrennt einem Reaktionsturm zugeführt. Dieser Turm besitzt aber keine getrennten Reaktionskammern oder -zonen, und er ist nicht heizbar. Die Reaktionsdauer bei diesem Verfahren ist mit 4 Stunden angegeben. Es handelt sich hierbei also um die Reaktion zwischen Erdalkalimetallchlorat und Säure.
  • Vorzugsweise werden die gasförmigen Reaktionsprodukte aus der ersten und zweiten Reaktionskammer oder -zone entfernt, indem ein Strom von mit Wasserdampf im wesentlichen gesättigter Luft oder inertern Gas über die vermischten Flüssigkeiten hinwegstreicht und die gasförmigen Reaktionsprodukte, so wie sie gebildet werden, abführt.
  • Am besten wird der aus der zweiten Reaktionskammer oder -zone kommende und die darin entwickelten gasförmigen Produkte mit sich führende Strom von Luft oder inertem Gas in die erste Reaktionskammer oder -zone eingeleitet.
  • Die erste Reaktionsstufe kann zweckmäßig derart durchgeführt werden, daß die vermischten Flüssigkeiten über den Boden einer ersten Reaktionskammer fließen und der die gasförmigen Reaktionsprodukte mit sich führende Strom von Luft oder inertem Gas über die Flüssigkeit hinwegstreicht, ohne sich im wesentlichen damit zu vermischen. Die Ströme von Luft oder inertem Gas können demgemäß in den Reaktionskammern oder -zonen im Gegenstrom zu den vermischten Flüssigkeiten fließen, ohne sieh mit diesen zu vermischen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch dazu verwendet werden, an Stelle eines gasförrnigen Produktes in einer Mischung von Luft oder inertern Gas eine Lösung von Chlordioxyd in Wasser herzustellen. Zur Erzeugung einer solchen Lösung können die gasförmigen Reaktionsprodukte aus den Reaktionskammern oder -zonen durch eine Wasserstrahlpumpe abgesaugt werden, wobei in der Strahldüse der Pumpe eine Lösung von Chlordioxyd in Wasser gebildet wird.
  • Es empfiehlt sich, die vermischten Flüssigkeiten zwischen der ersten und zweiten Reaktionskammer oder -zone in eine Vielzahl fließender Ströme aufzuteilen.
  • In der zweiten Reaktionskammer oder -kammern können die gemischten Flüssigkeiten an den Oberflächen schraubenförrniger Körper aus Glas oder anderem neutralem Werkstoff herabfließen. Diese schraubenförrnigen Körper können hohl sein, so daß eine Wärmeflüssigkeit, beispielsweise warmes Wasser, hindurchfließen kann. Diese Wärmeflüssigkeit kann eine Temperatur zwischen 5o und 70' haben.
  • Der Zweck, eine Mehrzahl schraubenförrniger Oberflächen in der zweiten Reaktionskammer oder -kammern zu benutzen, ist der, die gemischten Flüssigkeiten zu zwingen, einen bestimmten Weg zu fließen, um zu verhindern, daß diese Flüssigkeiten sich in irgendeinem Stadium in wesentlichem 'Umf a-lige mit den gemischten Flüssigkeiten irgendeines anderen Reaktionsstadiums mischen.
  • Wie bereits erwähnt, sollte die Menge Luft oder eines anderen inerten Gases, das in der ersten Reaktionsstufe angewendet wird, genügen, um den Partialdruck des Chlordioxyds auf nicht mehr als 12 mm Quecksilbersäule zurückzuführen. Es ist in den ersten oder zweiten Reaktionskammern oder -zonen notwendig, genügend Luft zu verwenden, um den Partialdruck des Chlordioxyds auf einer sicheren Höhe zu halten, jedoch nicht so hoch, daß eine übermäßige Verdampfung entsteht. Eine hohe Luftgeschwindigkeit über den Flüssigkeitsoberflächen ist notwendig, um das Gas zu entfernen und das Entstehen von Stagnationsräumen zu verhindern, in denen hohe Gaskonzentrationen auftreten.
  • Die Vorrichtung zur Herstellung von Chlordioxyd nach der vorliegenden Erfindung hat eine erste unbeheizte Reaktionskammer, die aus einem Gefäß besteht, dessen Boden im bezug auf die Horizontale leicht geneigt ist, ein Einlaßrohr, um auf dem geneigten Boden nebeneinanderliegende Ströme von Reagenzflüssigkeiten fließen zu lassen, einen Auslaß am oberen Ende des Gefäßes für den Abzug der Gase, einen Auslaß an dem unteren Ende des Gefäßes, aus dem die vermischten Flüssigkeiten abfließen können, eine zweite Reaktionskammer, die aus einem senkrechten Turm besteht, der im wesentlichen mit schraubenförmigen Körpern aus Glas oder einem anderen neutralen Werkstoff gefüllt ist, an deren Oberfläche die vermischten Flüssigkeiten in einem verlängerten Weg entlang laufen müssen, Einrichtungen zur Erwärmung der zweiten Reaktionskammer, eine Verbindung zwischen dem Auslaß der ersten Reaktionskammer und dem Oberteil der zweiten Reaktionskammer, die mit einer Packung oder Füllung versehen ist, welche die vermischten Flüssigkeiten zwingt, sich beim Ausströmen aus der ersten Reaktionskammer und Übertritt in die zweite Reaktionskammer in eine Vielzahl kleiner Ströme aufzuteilen, einem Einlaß für Luft oder ein anderes inertes Gas am unteren Ende der zweiten Reaktionskammer und einen Auslaß für verbrauchte Reaktionsflüssigkeiten am Boden der zweiten Reaktionskammer.
  • In dem Auslaß für die verbrauchte Reaktionsflüssigkeit ist vorzugsweise ein Schwimmerventil vorgesehen, um diesen Auslaß stets mit Flüssigkeit verschlossen zu halten, wenn das Ventil offen ist, und um so das Entweichen der gasförmigen Reaktionsprodukte zu verhindern. Neben dem Auslaß für die verbrauchte Reaktionsflüssigkeit kann ein Einlaß für Wasser vorgesehen sein, um die verbrauchte Reaktionsflüssigkeit zu verdünnen und beim öffnen des Schwimmerventils unterstützend zu wirken.
  • Da Explosionsgefahr besteht, wenn die Konzentration des Chlordioxyds zu hoch wird, können Vorrichtungen vorgesehen sein, um die Reaktion zu unterbrechen, wenn die gasförmigen Reaktionsprodukte nicht abgesaugt werden, sei es durch Ausbleiben der Luftzufuhr oder durch Bruch der Apparaturen. Aus Sicherheitsgründen ist daher vorzugsweise in der ersten Reaktionskammer ein Wassereinlaß vorgesehen, der durch ein sich unter der Reaktionskammer erstreckendes U-förmiges Rohr mit einem Wassertank verbunden ist, der auf einer höheren Ebene liegt als die erste Reaktionskammer, wodurch die erste und zweite Reaktionskammer unter Wasser gesetzt werden können, wenn nicht ein leichter Überdruck gegenüber der Atmosphäre darin aufrechterhalten wird.
  • Die Luft zum Entfernen der gasförmigen Reaktionsprodukte kann durch eine Pumpe geliefert werden, die die Luft am unteren Ende der zweiten Reaktionskammer in einen Einlaß einbläst und wobei ein Rückschlagventil in dem Luftrohr zwischen der Pumpe und dem Einlaß vorgesehen ist.
  • Oberhalb der ersten Reaktionskammer sind vorzugsweise Speisebehälter für die flüssigen Reagenzien angebracht. Dabei dienen vorgesehene Pumpen zur Förderung der Lösung aus Vorratsbehältern in die Speisebehälter, wobei die Verbindungen vorn Boden der Speisebehälter zu den Einlaßrohren des erst « en Reaktionsgefäßes mit Überlaufvorrichtungen versehen sind, um ein Abheben von Flüssigkeit und Gas zu verhindern, und wobei Gasverbindungen zwischen den Einlaßrohren und den Oberteilen der Speisebehälter vorgesehen sind, um in diesen und in der ersten Reaktionskammer den gleichen Druck aufrechtzuerhalten.
  • Die Erfindung wird an Hand einer Zeichnung und eines Ausführungsbeispiels erläutert.
  • In der Zeichnung stellen i und :2 die jeweiligen Vorratsbehälter für die Chlorat- und Chloridlösung und die Schwefelsäure dar. 3 und 4 sind Filter und 5 und 6 Pumpen mit veränderlichem Hub- getriebe 7, um die Lösungen durch die Filter 3, 4 hindurchzusaugen und sie in als Windkessel dienende Speisebehälter 8 und 9 zu drücken, die dazu bestimmt sind, die von den Pumpen herrührenden Flüssigkeitsstöße abzudämpfen. Auslaßrohre aus den Speisebehältern 8, 9 sind über Durchflußmengeriniesser io und ii mit den Überlaufvorrichtungen 12, 13 verbunden, die in den Oberteil der ersten Reaktionskammer 14 eingebaut sind. Die Speisebehälter 8 und 9 sind mit den Überlaufvorrichtungen 12, 13 durch je ein Verbindungsrohr 46 bzw. 47 verbunden, um in den Speisebehältern und in dem als erste Reaktionskammer dienenden Ge-fäß 14 gleichen Druck aufrechtzuerhalten.
  • Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist der Boden des ersten Reaktionsgefäßes leicht in bezug auf die Horizontale geneigt, und die Flüssigkeitseinlaßrohre 12', 13', die mit den Überlaufvorrichtungen 1:2 und 13 verbunden sind, sind gegeneinander leicht geneigt, um ihre offenen Enden näher aneinanderzubringen, so daß die daraus ausfließenden Ströme sich miteinander mischen und die Flüssigkeiten zumindest einer bestimmten Mischung auf dem geneigten Boden der ersten Reaktionskammer 14 unterworfen werden.
  • Das untere Ende der Reaktionskammer 14 ist mit einem engen Rohrabschnitt 16 verbunden, welches mit einer dichten Packung 15 versehen ist, welche aus Glaskugeln besteht und dazu dient, den Strom der vermischten Flüssigkeiten in eine Vielzahl von Einzelströmen zu zerteilen. Mit dem unteren Ende des engen Rohres 16 ist ein senkrechter Turm:22, verbunden, der Glasschlangen 17 aufweist, die aus Gründen der Vereinfachung nur am Oberteil und Boden des Turmes:22 dargestellt sind und durch welche durch eine Kreiselpumpe 45 warmes Wasser aus dem elektrischen Erhitzer 30 strömen kann, welcher mit einem Thermostaten 31 und einem Thermometer 32 versehen ist. Ein Wasserbehälter 34, der durch ein Rohr 33 gespeist wird, sorgt dafür, daß der Erhitzer 30 und die Schlangen 17 mit Wasser gefüllt sind. Am Boden des Turmes 22 ist in einem Auslaß,44 ein Schwimmerventil 18 angebracht.
  • Aus einem Gebläse ig strömt Luft durch ein Rückschlagventil in einen Verteiler 2,o, aus dem sie durch ein Ventil.2i bei 48 in den Boden des Turmes 22, gelangt. Die im Turm 22 aufwärts steigende Luft durchströmt auch die erste Reaktionskammer14 und entweicht aus dein oberen Ende der Kammer in das Rohr 23. Eine bestimmte Menge Luft aus dem Verteiler.2o, strömt durch das Rohr 24 und vermischt sich bei 25 mit der Luft, die die gasförmigen Reaktionsprodukte mit sich führt. Das Gas-Luft-Gemisch strömt dann durch ein Steuerventil 26, das entweder dazu dient, das Gemisch über ein Rohr 27 in ein Abzugrohr zu leiten, oder zu Durchflußmessern 28, 29. Von dort aus kann es einer Stelle zugeleitet werden, wo es benutzt werden soll, beispielsweise zu einem Mehlrührwerk.
  • Um die Betriebssicherheit der Vorrichtung zu gewährleisten, ist ein U-förmiges Rohr 3 5 mit einem Schauglas 36 vorgesehen, durch das Wasser aus einem Tank 34 in den Wassereinlaß 37 der ersten Reaktionskammer 14 fließen kann. Das Gebläse ig liefert normalerweise unter Druck stehende Luft, um die Flüssigkeit in dem Schauglas 36 zurückzuhalten, wo der Druck an dem Flüssigkeitsstand abgelesen werden kann. Wenn der Wasserstand in dem Tank 34 den Überlauf 38 erreicht, dann fließt das Wasser in dem Rohr 39 ab und tritt durch den Einlaß 40 in den Turm:22 ein.
  • Da das Gas-Luft-Gemisch, welches bei 23 austritt, ziemlich über der Temperatur der Außenluft liegt, kann eine Kondensation von Feuchtigkeit auftreten. Ein Rohr 43 ermöglicht, diese Flüssigkeit zu sammeln und mit den verbrauchten Flüssigkeiten abzuleiten.
  • Wie ersichtlich, wird durch das U-förmige Rohr 35 Wasser aus dem Behälter 34 dazu benutzt, um die erste Reaktionskammer 14 und die zweite, durch den Turm 22 gebildete Reaktionskammer unter Wasser zu setzen, falls der Luftdruck ungenügend ist. F-in Schalter 41, der von dem Druck im Verteiler 2o gesteuert wird, setzt den Pumpenmotor42, still, falls der Luftdruck ausbleibt, wenn der Motor noch läuft.
  • Der Vorratsbehälter i enthält vorzugsweise eine wäßrige Lösung von 28,1/o Natrium-Chlorat und i707o Natrium-Chlorid und der Vorratsbehälter2 vorzugsweise Schwefelsäure von ungefähr 7790.
  • Um das Herstellungsverfahren für gasförmiges Chlordioxyd einzuleiten, wird das Gebläse ig in Gang gesetzt, bis die Vorrichtung vom Wasser frei ist und der Wasserstand in dem Schauglas 36 angezeigt wird. Der Motor 42 wird in Betrieb genommen, um die Lösungen über die Filter 3 und 4 und die Windkessel 8 und 9 der ersten Reaktionskammer 14 zuzuführen. Die Luftgeschwindigkeit über der Oberfläche der reagierenden Flüssigkeiten in der Reaktionskaminer 14 ist genügend groß, um das gebildete Gas sofort abzuführen, wobei Höhe und Querschnitt der Reaktionskammer 14 SO groß sind, um zu vermeiden, daß die Sprühtröpfchen beim Aufwallen der Flüssigkeit die Seitenwandungen des Gefäßes erreichen oder als solche von der Luft mit hinweggerissen werden. Die Luft ist an dieser Stelle mit Wasserdampf gesättigt, so daß die Sprühtröpfchen, die die Gefäßwandungen unmittelbar neben den gemischten Flüssigkeiten erreichen, nicht antrocknen. Solange die vermischten Flüssigkeiten in der ersten Reaktionskammer sind, reagieren sie kräftig, und während sie die Kammer 14 verlassen und in Richtung auf die Packung 15 strömen, reagieren sie immer noch, jedoch nicht mehr so heftig. Die vermischten Flüssigkeiten sind in der ersten Reaktionskammer und der Packung 15 nur für eine kurze Zeit, etwa '/2 bis 11/2 Minute. Die Packung 15 besteht aus einem festen Werkstoff, wie Glasperlen, die die Flüssigkeit nicht durch Kapillarität festhält und auch nicht zu einem Flüssigkeitsfilm ausbreitet, sondern den Flüssigkeitsstrom lediglich in eine Vielzahl von kleinen Einzelströmen aufteilt. Diese Einzelströme fallen auf den Oberteil der Schlangen 17 in dem Turm 2:2. In diesem Stadium ist die heftige Entwicklung des Gases vollendet und die Temperatur gefallen. Daher wird durch die Schlangen 17 Wärme zugeführt, und zwar mit Hilfe von warmem Wasser von etwa 5o bis 70'. Die Zeit, die die vermischten Flüssigkeiten benötigen, um durch den Turm 22 hindurchzufließen, ist ausreichend, um die Reaktion mit der gewünschten Ausbeute zu vollenden. In der Regel sind ungefähr 4 bis 51/2 Minuten hierfür ausreichend. In dem Turm 22 entfernt der aufsteigende Luftstrom die Gase, sowie sie erzeugt werden, und die Luftmenge ist vorzugsweise so bemessen, daß sie weder die Flüssigkeit durch übermäßige Verdampfung trocknet, noch sie durch übermäßige Kondensation des Wasserdampfes verdünnt.
  • Um das Vermischen der Flüssigkeiten verschiedener Reaktionsstadien zu verhindern, wird der Turm 22 soweit als möglich mit den Schlangen 17 angefüllt, die im wesentlichen von gleichen Längen sind und gleiches Gefälle aufweisen. Dieses wird erreicht durch Verwendung von Mehrfachschlangen verschiedener Steigung. So können bei den äußeren Schlangen drei Schlangen größerer Steigung benutzt werden, die ineinandergewunden sind, so daß sie wie eine einzige, eng gewundene Schlange erscheinen. Die nächste Schlange besteht aus zwei derartigen Schlangen, die ineinandergewunden sind, und die Innenschlange ist eine Einzelschlange. Alle genannten Schlangen laufen an einem gemeinsamen Glasring oder -verteiler am Oberteil und Boden zusammen, durch die das erwärmte Wasser eingeführt wird. Damit die Flüssigkeit, die von der Packung 15 verteilt wird, alle Schlangen gleichmäßig benetzt, liegt der Oberteil einer jeden Schlange frei. Sofern drei äußere Schlangen benutzt sind, nimmt der Oberteil einer jeden Schlange 12o" der oberen Fläche ein, im Falle der mittleren Schlange i8o', während bei der im Zentrum angeordneten Schlange der ganze obere Teil freiliegt. Um die Schlangen 17 von dem Gewicht der Packung zu entlasten und die Flüssigkeit oder die Luft daran zu hindern, die offene Mitte der inneren Schlange zu durchfließen, ist eine nicht gezeichnete, durchbrochene Glasplatte über die Schlange 17 gelegt, auf der die Packung ruht. Da die Schlangen 17 den größten Teil des Turmes 22 ausfüllen, ist der verbleibende freie Raum sehr gering, so daß die Luft mit einer hohen Geschwindigkeit aufwärts steigt, die ausreichend ist, um die Bildung von Stagnationsräumen mit hoher Gaskonzentration zu verhindern.
  • Wenn eine noch größere Ausbeute gewünscht wird, dann können Vorkehrungen getroffen werden, um den Fluß der zahlreichen kleinen Einzelströme, die in der Packung 15 gebildet werden, aufrechtzu erhalten und das Fassungsvermögen der Schlangen zu erhöhen. Um dieses zu erreichen, können die Schlangen 17 mit Glasspiralen überzogen werden, die man als »Glasfedern« bezeichnen kann. Diese sitzen lose auf den Schlangen, aber die nebeneinanderliegenden Windungen der Spiralen werden so dicht als möglich nebeneinander angeordnet, so daß ständig eine Flüssigkeitsmenge an den Windungen entlang fließt, und zwar infolge der Oberflächenspannung sogar bei sehr geringem Neigungswinkel.
  • Wenn es gewünscht ist, eine Chlordioxydlösung in Wasser herzustellen, beispielsweise wenn die Gase zur Behandlung von Wasser benutzt werden sollen, muß die Luft soweit als möglich ausgeschlossen werden, mit Rücksicht auf die Schwierigkeit, Gase niederen Partialdruckes zu lösen. Daher wird in diesem Falle das Luftzufuhrsystem weggenommen und eine Wasserstrahlpumpe in den Auslaß 23 eingebaut. Die sich ergebende Druckminderung hält den Partialdruck des Chlordioxyds auf einer sicheren Höhe. Außerdem findet eine Auflösung im Wasserdampf statt. Die gasförtnigen Reaktionsprodukte werden sofort in der Strahldüse des Injektors gelöst und können auf diese Weise in das Auslaßrohr geführt werden, ohne mit Luft verdünnt zu werden. Bei dieser abgewandelten Form der Vorrichtung ist das Auslaßventil iS mit einem Injektor versehen oder mit einem Barometerschenkel verbunden, um den verminderten Druck zu überwinden. Es ist nicht mehr nötig, eine Vorrichtung vorzusehen, um mit Wasser auszuschwernmen. Falls der Injektor verstopft sein sollte, so daß die Wasserzufuhr ausbleibt, wird infolge der Druckminderung in der Vorrichtung sofort Wasser aus dem Hauptwasserrohr angesaugt, um die Vorrichtung wirksam unter Wasser zu setzen.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Chlordioxyd aus Salzsäure, die entweder als solche zugesetzt oder an Ort und Stelle erzeugt wird, und aus einer ein Alkalimetallchlorat enthaltenden Lösung, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssigen Reagenzien zunächst in einer unbeheizten Reaktionskammer oder -zone gemischt und stetig durch diese während eines Zeitraumes von 1/2 bis l'/2 Minuten ohne Beheizung von außen hindurchgeleitet, dann in eine zweite Reaktionskammer oder -zone, in welcher die Reagenzien von außen erhitzt werden, übergeführt und stetig durch diese während einer Dauer von 4 bis 6 Minuten hindurchgeleitet werden, wobei die gasförmigen Reaktionsprodukte ständig sowohl aus der ersten als auch aus der zweiten Kammer oder Zone entfernt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die gasförmigen Reaktionsprodukte aus der ersten und der zweiten Reaktionskammer oder -zone entfernt werden, indem ein Strom von mit Wasserdampf im wesentlichen gesättigter Luft oder inertem Gas über die vermischten Flüssigkeiten hinwegstreicht und die gasförmigen Reaktionsprodukte, so wie sie gebildet werden, abführt. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der aus der zweiten Reaktionskammer oder -zone kommende und die darin entwickelten gasförrnigen Produkte mit sich führende Strom von Luft oder inertem Gas in die erste Reaktionskammer oder -zone eingeleitet wird. 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vermischten Flüssigkeiten über den Boden einer ersten Reaktionskammer fließen und der die gasförmigen Reaktionsprodukte mit sich führende Strom von Luft oder inertem Gas über die Flüssigkeit hinwegstreicht, ohne sich im wesentlichen damit zu vermischen. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ströme von Luft oder inertem Gas in den Reaktionskammern oder -zonen im Gegenstrom zu den vermischten Flüssigkeiten fließen, ohne sich mit diesen zu vermischen. 6. Verfahren nach Anspruch i, dadurch ge- kennzeichnet, daß zur Erzeugung einer Lösung des dargestellten Chlordioxyds in Wasser die gasförmigen Reaktionsprodukte aus den Reaktionskammern oder -zonen durch eine Wasserstrahlpumpe abgesaugt werden. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vermischten Flüssigkeiten zwischen der ersten und zweiten Reaktionskammer oder -zone in eine Vielzahl fließender Ströme aufgeteilt werden. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch# gekennzeichnet, daß die vermischten Flüssigkeiten derart durch die Reaktionskammern geleitet werden, daß die vermischten Flüssigkeiten irgendeines Reaktionsstadiums sich nicht wesentlich mit den vermischten Flüssigkeiten irgendeines anderen Reaktionsstadiums vermischen. g. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vermischten Flüssigkeiten in der zweiten Reaktionskamme'r oder -kammern an den Oberflächen von schraubenförmigen Körpern aus Glas oder anderem neutralem Werkstoff entlang geführt werden. io. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch die Verwendung hohler schraubenförmiger Körper, durch die eine Heizflüssigkeit hindurchgeleitet wird. ii. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Chloratlösung Chlorid enthält und daß die Salzsäure an Ort und Stelle durch Reaktion des Chlorides mit wäßriger Schwefelsäure mit einer Konzentration von wenigstens 700/0 erzeugt wird. 1:2. Vorrichtung zur Herstellung von Chlordioxyd aus Salzsäure und aus einer ein Alkalimetallchlorat enthaltenden Lösung, gehennzeichnet durch die Anordnung einer ersten unbeheizten Reaktionskammer (14), die aus einem Gefäß besteht, dessen Boden in bezug auf die Horizontale leicht geneigt ist, von Einlaßrohren (1:2', 131 um auf dem geneigten Boden nebeneinanderliegende Ströme von Reagenzflüssigkeiten fließen zu lassen, und eines Auslasses (23) an dem oberen Ende des Gefäßes für den Abzug der Gase, eines Auslasses an dem unteren Ende des Gefäßes, aus dem die vermischten Flüssigkeiten abfließen können, einer zweiten Reaktionskammer (22), die aus einem senkrechten Turm besteht, der im wesentlichen mit schraubenförmigen Körpern (17) aus Glas oder einem anderen neutralen Werkstoff gefüllt ist, an deren Oberfläche die vermischten Flüssigkeiten in einem verlängerten Weg entlang laufen müssen, von Einrichtungen zur Erwärmung der zweiten Reaktionskammer, einer Verbindung (16) zwischen dem Auslaß der ersten Reaktionskammer und dem Oberteil der zweiten Reaktionskammer, die mit einer Packung oder Füllung (15) versehen ist, die die vermischten Flüssigkeiten zwingt, sich beim Ausströmen aus der ersten Reaktionskammer und Übertritt in die zweite Re#ktionskammer in eine Vielzahl kleiner Ströme aufzuteilen, eines Einlasses (48) für Luft oder ein anderes inertes Gas am unteren Ende der zweiten Reaktionskammer und eines Auslasses (44) für verbrauchte Reaktionsflüssigkeiten am Boden der zweiten Reaktionskammer (22). 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Auslaß (44) für verbrauchte Reaktionsflüssigkeit ein Schwimmerventil (18) vorgesehen ist, um diesen Auslaß stets mit Flüssigkeit verschlossen zu halten, wenn das Ventil offen ist. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Auslaß (44) für verbrauchte Reaktionsflüssigkeit ein Wassereinlaß (4o) angeordnet ist. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, gekennzeichnet durch einen Wassereinlaß (37) in die erste Reaktionskammer (14), der durch ein sich unter der ersten Reaktionskammer erstreckendes U-förmiges Rohr (35) mit einem Wassertank (34) verbunden ist, der auf einer höheren Ebene liegt als die erste Reaktionskammer, wodurch die' erste und zweite Reaktionskammer (14, 22) unter Wasser gesetzt werden können, wenn nicht ein leichter überdruck gegenüber der Atmosphäre darin auf rechterhalten wird. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche i-, bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pumpe (ig) zum Einblasen von Luft in den Einlaß (48) am unteren Ende der zweiten Reaktionskammer (22) und ein Rückschlagventil (21) in dem Luftrohr zwischen der Pumpe und dem Einlaß vorgesehen ist. 17- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, gekennzeichnet durch die Anordnung von oberhalb der ersten Reaktionskammer (14) angeordneten Speisebehältern (8, 9) für die flüssigen Reagenzien, von Pumpen (5, 6), um diese Lösung aus Vorratsbehältern (1,:2) in die Speisebehälter zu fördern, von Verbindungen von den Böden der Speisebehälter zu den Einlaßrohren (12,', IA der ersten Reaktionskammer (14), die überlaufvorrichtungen (1:2, 13) besitzen, um ein Abheben von Flüssigkeit und Gas zu verhindern, und von Verbindungen (16, 47) von den Einlaßrohren zu den Oberteilen der Speisebehälter, um in diesen und in der ersten Reaktionskammer (14) den gleichen Druck aufrechtzuerhalten. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 51o 678; USA.-Patentschrift Nr. 2:280 938-
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DE102010011699A1 (de) * 2010-03-17 2011-09-22 Erich Schmid Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung einer Chlordioxid-Lösung
EP3578510A1 (de) 2018-06-08 2019-12-11 Erich Schmid Verfahren zur bereitstellung von verdünnungsgas bei der herstellung von edukt- und nebenproduktfreiem chlor und chlordioxid
EP3578509A1 (de) 2018-06-08 2019-12-11 Erich Schmid Vorrichtung zur kontinuierlichen herstellung von edukt- und nebenproduktfreiem chlor und chlordioxid
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