ES2553738T3 - Proceso para la producción de dióxido de cloro - Google Patents

Proceso para la producción de dióxido de cloro Download PDF

Info

Publication number
ES2553738T3
ES2553738T3 ES10725142.3T ES10725142T ES2553738T3 ES 2553738 T3 ES2553738 T3 ES 2553738T3 ES 10725142 T ES10725142 T ES 10725142T ES 2553738 T3 ES2553738 T3 ES 2553738T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
chlorine dioxide
separator
process according
aqueous solution
gas
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
ES10725142.3T
Other languages
English (en)
Inventor
Kalle Hans Thomas Pelin
Nils Torgny BJÖRKMAN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Akzo Nobel NV
Original Assignee
Akzo Nobel NV
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 Akzo Nobel NV filed Critical Akzo Nobel NV
Application granted granted Critical
Publication of ES2553738T3 publication Critical patent/ES2553738T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B11/00—Oxides or oxyacids of halogens; Salts thereof
    • C01B11/02—Oxides of chlorine
    • C01B11/022—Chlorine dioxide (ClO2)
    • C01B11/023—Preparation from chlorites or chlorates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B11/00—Oxides or oxyacids of halogens; Salts thereof
    • C01B11/02—Oxides of chlorine
    • C01B11/022—Chlorine dioxide (ClO2)
    • C01B11/023—Preparation from chlorites or chlorates
    • C01B11/025—Preparation from chlorites or chlorates from chlorates without any other reaction reducing agent than chloride ions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B11/00—Oxides or oxyacids of halogens; Salts thereof
    • C01B11/02—Oxides of chlorine
    • C01B11/022—Chlorine dioxide (ClO2)
    • C01B11/023—Preparation from chlorites or chlorates
    • C01B11/026—Preparation from chlorites or chlorates from chlorate ions in the presence of a peroxidic compound, e.g. hydrogen peroxide, ozone, peroxysulfates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B11/00—Oxides or oxyacids of halogens; Salts thereof
    • C01B11/02—Oxides of chlorine
    • C01B11/022—Chlorine dioxide (ClO2)
    • C01B11/028—Separation; Purification

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Paper (AREA)

Abstract

Proceso para la producción continua de dióxido de cloro, que comprende generar dióxido de cloro en un medio de reacción acuoso, en un recipiente de reacción mantenido a presión sub-atmosférica, llevar el dióxido de cloro gaseoso desde dicho recipiente de reacción a una torre de absorción y ponerlo en contacto allí dentro con un flujo de agua para formar una solución acuosa que contiene dióxido de cloro, llevar dicha solución acuosa que contiene dióxido de cloro a un separador, insuflar un gas a través de dicha solución acuosa de dióxido de cloro en el separador para separar de 10 a 100% del dióxido de cloro que entra en el separador, y formar un producto dióxido de cloro gaseoso obtenido del separador con una presión parcial de 0,5 a 20 kPa.

Description

5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
DESCRIPCION
Proceso para la produccion de dioxido de cloro
La presente invencion se refiere a un proceso para la produccion de dioxido de cloro, que permite la generacion de dioxido de cloro gaseoso a una presion seleccionada.
Existen numerosos procesos diferentes para la produccion de dioxido de cloro. La mayona de los procesos a gran escala en uso comercial estan en marcha en fabricas de pasta papelera e implican la reaccion continua de clorato de metal alcalino en un medio de reaccion acido con un agente reductor, tal como peroxido de hidrogeno, metanol, iones cloruro o dioxido de azufre, para formar dioxido de cloro que se retira como un gas del medio de reaccion y luego es absorbido en agua. Una revision general de tales procesos puede encontrarse en “Pulp Bleaching - Principles and Practice", TAPPI PRESS 1996, Section II: Raw Materials, Chapter 2: Bleaching Chemicals: Chlorine Dioxide. pp. 61-69.
Como ejemplo, en una serie de procesos el medio de reaccion se mantiene bajo condiciones no cristalizantes, gene- ralmente a presion sustancialmente atmosferica. En la mayona de los casos el medio de reaccion gastado de un primer recipiente de reaccion se lleva a un segundo recipiente de reaccion para otras reacciones para producir dioxido de cloro. El medio de reaccion gastado retirado del recipiente de reaccion final, usualmente denominado acido residual, contiene acido, sal de metal alcalino del acido y normalmente algunos cloratos de metal alcalino que no han reaccionado. Ejemplos de los procesos de generacion de dioxido de cloro no cristalizantes estan descritos en los documentos de patentes EP 612686, WO 2006/033609, JP 03-115102 y JP 88-008203.
En otra serie de procesos el medio de reaccion se mantiene en un unico recipiente de reaccion bajo condiciones de ebullicion a presion sub-atmosferica, en donde precipita la sal de metal alcalino del acido y se retirada como una torta de sal. Los ejemplos de tales procesos estan descritos en las patentes de EE.UU. 5.091.166, 5.091.167, 5.366.714 y 5.770.171, y en la solicitud de patente WO 2006/062455. Tales procesos son usualmente los mas efica- ces para la produccion a gran escala de dioxido de cloro, y generalmente se denominan procesos de un unico recipiente (abreviadamente SVP por la expresion inglesa Single Vessel Processes). Usualmente se usa metanol o pero- xido de hidrogeno como agente reductor, que evita la formacion de cantidades significativas de cloro como sub- producto.
Cuando se produce dioxido de cloro a partir de clorato de metal alcalino con cloruro como agente reductor, se obtie- nen altas cantidades de cloro como sub-producto. Se ha descrito, por ejemplo, en las patentes de EE.UU... 4.086.329, 5.324.497 y 2.108.976 la purificacion del dioxido de cloro del cloro por varias operaciones unitarias, que incluyen absorcion y separacion.
El dioxido de cloro se usa normalmente como una solucion acuosa obtenida en el proceso de produccion, particu- larmente en el blanqueo de pasta papelera. Tambien se ha descrito usar el dioxido de cloro en fase gaseosa, por ejemplo, para separar lignina de virutas de madera como se describe en las patentes de EE.UU. 6.569.285 y 6.752.904, o para tratamiento de gas de chimenea como se describe en, por ejemplo, la patente de EE.UU. 3.023.076.
El documento WO 2009/010456 describe un proceso para producir dioxido de cloro gaseoso en un recipiente de reaccion mantenido a presion superior a la atmosferica llevando el dioxido de cloro gaseoso retirado a un medio de absorcion acuoso y retirando el dioxido de cloro gaseoso del medio de absorcion.
Sena ventajoso poder proporcionar una operacion de proceso a presion sub-atmosferica que sea atractiva para la produccion de dioxido de cloro que se ha de usar en fase gaseosa a una presion seleccionada. Debido a problemas de estabilidad, es diffcil almacenar dioxido de cloro gaseoso y los procesos en los cuales el dioxido de cloro se retira del medio de reaccion como un gas son diffciles de controlar suficiente y rapidamente para satisfacer las variaciones en la demanda, por lo cual es necesario un deposito de almacenamiento de ffquidos. Tambien sena ventajoso poder proporcionar un proceso para producir dioxido de cloro gaseoso a presion sub-atmosferica que tenga bajas concen- traciones de productos secundarios, tales como iones cloruro, clorato y sulfato.
Un objeto de la presente invencion es proporcionar un proceso eficaz para producir a presion sub-atmosferica dioxi- do de cloro que sea adecuado para aplicaciones en las cuales se usa dioxido de cloro gaseoso.
De acuerdo con la presente invencion, se proporciona un proceso muy eficaz para la produccion de dioxido de cloro realizado a presion sub-atmosferica, y se ha encontrado sorprendentemente que el proceso se puede usar para producir dioxido de cloro gaseoso de alta pureza y obtenido a la presion deseada, lo cual es de otro modo muy diffcil de conseguir. Por consiguiente, la presente invencion se refiere a un proceso para la produccion continua de dioxido de cloro, que comprende generar dioxido de cloro en un medio de reaccion acuoso en un recipiente de reaccion mantenido a presion sub-atmosferica, llevar el dioxido de cloro gaseoso desde dicho recipiente de reaccion a una torre de absorcion, y ponerlo en contacto en ella con un flujo de agua para formar una solucion acuosa que contiene dioxido de cloro, llevar dicha solucion acuosa que contiene dioxido de cloro a un separador, insuflar un gas a traves de dicha solucion acuosa de dioxido de cloro en el separador para separar de 10 hasta 100% del dioxido de cloro que entran en el separador y formar un producto dioxido de cloro gaseoso obtenido del separador con una presion
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
parcial de 0,5 a 20 kPa.
El dioxido de cloro puede ser generado, por ejemplo, como se describe en las patentes de EE.UU. anteriormente mencionadas 5.091.166, 5.091.167, 5.366.714 y 5.770.171 y la solicitud de patente WO 2006/062455.
El dioxido de cloro se genera preferiblemente, reduciendo iones clorato por medio de un agente reductor qmmico. Se puede usar cualquier agente reductor conocido, solo o en mezclas, tal como al menos uno de iones cloruro, dioxido de azufre, metanol y peroxido de hidrogeno, de los cuales son particularmente preferidos el metanol y el peroxido de hidrogeno, solos en mezcla con uno o mas de otros agentes reductores.
La presion y la temperatura se ajustan preferiblemente de modo que se evapore el agua desde el medio de reaccion, con el fin de diluir el dioxido de cloro formado y retirado desde el medio de reaccion, y llevado desde el recipiente de reaccion. Preferiblemente el medio de reaccion se mantiene a una temperatura desde aproximadamente 15 hasta aproximadamente 100°C, mas preferiblemente, desde aproximadamente 30 hasta aproximadamente 85°C. Adecua- damente, el medio de reaccion se mantiene a una presion absoluta desde aproximadamente 8 hasta aproximadamente 80 kPa, preferiblemente desde aproximadamente 8 hasta aproximadamente 55 kPa, mas preferiblemente desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 50 kPa. Preferiblemente, el medio de reaccion se mantiene en su punto de ebullicion a la presion prevalente.
Como la evaporacion del agua desde el medio de reaccion consume normalmente mas energfa que la generada en el proceso, este se equilibra preferiblemente suministrando calor al medio de reaccion, por ejemplo, haciendo circular el medio de reaccion a traves de un calentador en un conducto de circulacion. Se puede usar cualquier tipo de calentador, tal como los intercambiadores de calor calentados por vapor de agua o cualquier otro medio fluido calien- te.
Se puede usar cualquier clorato de metal alcalino, tal como clorato de sodio, de potasio o sus mezclas. Se prefiere normalmente el de sodio. Tambien es posible alimentar el clorato de metal alcalino como una solucion mezclada previamente, con peroxido de hidrogeno. La concentracion de clorato de metal alcalino mantenida en el medio de reaccion puede variar dentro de unos amplios lfmites, por ejemplo, desde aproximadamente 0,25 moles/dm3 hasta la saturacion, preferiblemente desde aproximadamente 1,5 moles/dm3 hasta la saturacion, mas preferiblemente desde aproximadamente 2,5 moles/dm3 hasta la saturacion.
El medio de reaccion acuoso en el recipiente de reaccion es preferiblemente acido, por ejemplo, que tenga una aci- dez desde aproximadamente 0,5 hasta aproximadamente 12 No desde aproximadamente 1 hasta aproximadamente 10 N, mas preferiblemente desde aproximadamente 1,5 hasta aproximadamente 7 N. La acidez puede ser propor- cionada por la alimentacion de cualquier acido adecuado, preferiblemente un acido mineral. Los ejemplos de acidos incluyen acido sulfurico, acido clorhudrico, acido fosforico y acido clorico, de los cuales se prefiere particularmente el acido sulfurico.
Si se usa acido sulfurico, se alimenta preferiblemente a una concentracion desde aproximadamente 30 hasta aproximadamente 98% en peso, mas preferiblemente desde aproximadamente 60 hasta aproximadamente 85% en peso. El acido sulfurico de baja concentracion es mas facil de mezclar con el medio de reaccion, pero una concentracion elevada tiene la ventaja de la utilizacion del calor de dilucion y no es necesario evaporar mucha agua. La cantidad alimentada se equilibra preferiblemente con la cantidad del clorato alimentado, con el fin de llegar a una concentracion en estado estacionario en el generador adecuada para el agente reductor elegido.
Si se usa peroxido de hidrogeno como agente reductor, se alimenta preferiblemente en una cantidad desde aproximadamente 0,5 hasta aproximadamente 2 moles por mol de clorato de metal alcalino alimentado, mas preferiblemente desde aproximadamente 0,5 hasta aproximadamente 1 mol por mol de clorato de metal alcalino alimentado, particular y mas preferiblemente desde aproximadamente 0,5 hasta aproximadamente 0,6 moles por mol de clorato de metal alcalino alimentado.
Si se usa metanol como agente reductor, se alimenta preferiblemente en una cantidad desde aproximadamente 0,2 hasta aproximadamente 1 mol por mol de clorato de metal alcalino alimentado, mas preferiblemente desde aproximadamente 0,2 hasta aproximadamente 0,8 moles por mol de clorato de metal alcalino alimentado, particular y mas preferiblemente desde aproximadamente 0,2 hasta aproximadamente 0,4 moles por mol de clorato de metal alcalino alimentado.
Se prefiere realizar el proceso bajo condiciones en las que obtenga la precipitacion de sulfato de metal alcalino soli- do en el medio de reaccion. Dependiendo de la acidez del medio de reaccion, se puede formar sulfato sustancial- mente neutro o sesquisulfato acido. Sin embargo, tambien es posible realizar el proceso bajo condiciones tales que no se produzca formacion de sulfato de metal alcalino solido.
Al menos algo del sulfato de metal alcalino formado se retira normalmente, preferiblemente como una torta de sal solida la cual puede ser retirada en un filtro convencional, y en algunos casos se puede usar como sub-producto. Sin embargo, tambien es posible acidificar electroqmmicamente algo del sulfato de metal alcalino y reciclarlo al medio de reaccion con el fin de reemplazar algo de la alimentacion de acido sulfurico. Tal acidificacion electroqmmica esta descrita en, por ejemplo, las patentes de EE.UU. 4.129.484, 5.478.446, 5.487.881, 5.858.322 y 632.269.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
El dioxido de cloro gaseoso se retira del medio de reaccion, preferiblemente junto con el agua evaporada y opcio- nalmente con otros componentes gaseosos formados o anadidos, tal como ox^geno en caso que se use como agen- te reductor peroxido de hidrogeno. La concentracion del dioxido de cloro en el gas retirado se mantiene preferiblemente a una presion parcial desde aproximadamente 1 hasta aproximadamente 30 kPa, o desde aproximadamente 5 hasta aproximadamente 10 kPa. La presion total se debe tambien a la cantidad de vapor de agua y gases solubles e insolubles.
La alta utilizacion del sistema, dependiendo del diseno del recipiente de reaccion, puede dar como resultado trans- porte conjunto del medio de reaccion como aerosoles, llevando asf los componentes electroltticos a la torre de absorcion junto con el dioxido de cloro. En la presente invencion se puede separar dicho componente, por ejemplo, clorato de sodio o sulfato de sodio, del producto final dioxido de cloro gaseoso.
El dioxido de cloro gaseoso retirado del medio de reaccion se lleva a una torre de absorcion, donde se pone en con- tacto con un flujo de agua formando una solucion acuosa que contiene dioxido de cloro. El termino “torre de absorcion”, como se usa en la presente memoria, significa cualquier columna o torre o similar donde el gas se pone en contacto con un flujo lfquido para absorber los compuestos solubles en agua. Preferiblemente, el gas y el lfquido fluyen en contracorriente. En el interior de la torre de absorcion estan colocados preferiblemente dispositivos, tales placas o elementos de empaquetamiento para proporcionar superficies interfaciales, donde puede tener lugar la transferencia de masa entre el gas y el lfquido. Se pueden usar cualesquiera elementos de empaquetamiento y placas convencionales, tales como anillos Raschig, sillas de montar Berl, sillas de montar Intalox, placas de tamices y placas de campanas de burbujeo.
En una realizacion la torre de absorcion esta especialmente adaptada para los procesos que usan iones cloruro como agentes reductores. Una de dichas torres de absorcion esta descrita en Barr, A. et al., The development of an integrated chlorine dioxide process to produce chlorine dioxide solution with low chlorine content, Appita J.,Vol. 59, N° 6, (2006).
La concentracion de dioxido de cloro en la solucion acuosa obtenida en la torre de absorcion es preferiblemente desde aproximadamente 5 hasta aproximadamente 18 g/dm3 o desde aproximadamente 8 hasta aproximadamente 12 g/dm3. La temperatura es preferiblemente desde aproximadamente 0 hasta aproximadamente 35°C o desde aproximadamente 5 hasta aproximadamente 25°C.
El pH de la solucion acuosa obtenida en la torre de absorcion puede variar dentro de un amplio intervalo, dependiendo parcialmente de la concentracion de dioxido de cloro, tal como desde aproximadamente 0,8 hasta aproximadamente 3,2. Si se usa metanol como agente reductor, el pH es preferiblemente desde aproximadamente 1,0 hasta aproximadamente 2,5, mientras que si se usa peroxido de hidrogeno como agente reductor, el pH es preferiblemente desde aproximadamente 2,0 hasta aproximadamente 3,2.
En una realizacion de la invencion, la solucion acuosa de la torre de absorcion se acidifica para suprimir la absorcion del cloro elemental y acido formico posiblemente presente por la disminucion de la hidrolisis del cloro y la depresion de la desprotonizacion del acido formico. El cloro elemental y el acido formico se llevan luego con el gas de chime- nea desde la torre de absorcion, y por tanto se separan del dioxido de cloro. El pH de la solucion del dioxido de cloro se mantiene preferiblemente tan bajo como sea posible o al menos por debajo de pH 2 y mas preferiblemente por debajo de pH 1,4. El ajuste del pH se puede hacer por cualquier acido, pero se usa preferiblemente acido sulfurico o acido clorhfdrico.
En una realizacion de la invencion el pH de la solucion acuosa de dioxido de cloro que sale de la torre de absorcion se aumenta desde aproximadamente 6,5 hasta aproximadamente 7,8, lo cual disminuye la liberacion de los produc- tos secundarios volatiles del proceso de generacion del dioxido de cloro durante la siguiente separacion. El ajuste del pH se puede realizar mediante cualquier fuente alcalina, pero se usa preferiblemente hidroxido de sodio.
Se puede obtener en la corriente de gas que sale del separador un rendimiento muy alto de dioxido de cloro con respecto a la cantidad de iones clorato anadidos. Dicho rendimiento puede ser de 96 %, preferiblemente de 98 %, mas preferiblemente de 99 %, con respecto a la cantidad de iones clorato anadidos.
Por la disposicion anterior se ha encontrado que es posible producir dioxido de cloro sin emplear un deposito de almacenamiento de lfquido. Dicho deposito de almacenamiento no es solamente una inversion costosa, tambien ocupa un espacio grande, requiere tomar grandes medidas de seguridad y se puede perder dioxido de cloro debido a reacciones que ocurren en su interior.
El gas no absorbido que sale de la torre de absorcion que contiene por ejemplo, gas inerte, oxfgeno y vapor de agua y pequenas cantidades de dioxido de cloro, se puede usar para varios fines, como tratamiento del gas de chimenea, como se describe en, por ejemplo, las patentes de EE.UU. 3.023.076 y 7.118.720, y en WO 2007/058936. El dioxido de cloro se puede separar de otro modo por lavado en un dispositivo lavador.
La solucion acuosa que contiene dioxido de cloro se lleva desde la torre de absorcion hasta un separador donde se separa desde 10 hasta 100% del dioxido de cloro insuflando un gas a traves de la solucion acuosa de dioxido de cloro para formar un producto dioxido de cloro gaseoso. Por el termino “producto dioxido de cloro gaseoso”, como se
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
usa en la presente memoria, se entiende el gas que sale del separador. Aparte del dioxido de cloro, el producto dioxido de cloro gaseoso puede comprender cualquier parte no absorbida del gas insuflado a traves de la solucion acuosa en el separador. Se puede usar cualquier tipo de separador o columna de separacion por ejemplo, columnas de relleno y columnas empaquetadas. Se pueden cualesquiera elementos empaquetados convencionales, tal como empaquetamiento estructurado, anillos Raschig, sillas de montar Berl, sillas de montar Intalox, etc.
El gas usado para la separacion es preferiblemente un gas inerte. Se puede usar cualquier gas inerte disponible, tal como nitrogeno u oxfgeno, pero por razones del costo normalmente se prefiere usar aire. Si la aplicacion lo permite puede ser posible recuperar el gas inerte y volver a usarlo en el separador.
En una realizacion, parte o toda la solucion acuosa puede ser recirculada desde el separador a la torre de absorcion con el fin de recuperar cualquier dioxido de cloro remanente. La tasa de recirculacion de la solucion acuosa agotada puede ser desde aproximadamente 0% hasta aproximadamente 100%, preferiblemente desde aproximadamente 70% hasta aproximadamente 90%. La tasa de recirculacion determina la eficacia deseada de desorcion del separador. Preferiblemente se puede separar desde 40 hasta 95% o desde 85% hasta 95%, del dioxido de cloro que entra en el separador.
Tambien es posible recircular la solucion acuosa desde el separador hasta el recipiente de reaccion para convertir en dioxido de cloro cualquier clorato remanente o cualesquiera otros reaccionantes. Dicha parte de la solucion acuosa puede ser desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 80%, preferiblemente desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 30%.
En una realizacion de la invencion se puede calentar la solucion acuosa de dioxido de cloro de la torre de absorcion para aumentar la desorcion en el separador. En otra realizacion, la solucion acuosa agotada del separador puede ser enfriada antes de ser recirculada hasta la torre de absorcion. Esto se puede realizar usando cualquier medio de calentamiento o enfriamiento disponible o usando una bomba de calor.
En una realizacion el producto dioxido de cloro gaseoso del separador se mantiene a una presion absoluta total desde aproximadamente 10 kPa hasta aproximadamente 2 MPa, tal como desde aproximadamente 95 kPa hasta aproximadamente 2 MPa o desde 105 kPa hasta 1 MPa.
El producto dioxido de cloro gaseoso obtenido del separador tiene una presion parcial de dioxido de cloro desde 0,5 kPa hasta 20 kPa o desde aproximadamente 4 kPa hasta aproximadamente 12 kPa. Si la presion parcial de dioxido de cloro es demasiado alta es inminente el riesgo de una rapida descomposicion del dioxido de cloro.
Se puede conseguir una presion deseada manteniendo el fondo de la torre de absorcion a una altura con relacion a una bomba que lleva el dioxido de cloro acuoso al separador, formando asf un tubo vertical. Por esta disposicion, es posible controlar la presion de dioxido de cloro gaseoso formado en el separador. Cuando se usa dioxido de cloro gaseoso, por ejemplo para el tratamiento del gas de chimenea, el dioxido de cloro esta contenido preferiblemente en un gas que tiene una presion superior a la atmosferica, con el fin de poder ser conducido hasta el gas de chimenea. Por consiguiente, se puede aumentar la presion aumentando la altura seleccionada entre la bomba y el fondo de la torre de absorcion. Dicha altura puede ser desde 5 m, o 10 m, o 15 m hasta 50 m, dependiendo de la presion deseada. Sin embargo, si no se aplica dicho control de presion, tambien es posible mantener la presion inferior a la atmosferica, si se prefiere esto en el proceso. Se puede formar similarmente un tubo vertical seleccionando la altura del fondo del recipiente de reaccion con relacion a la bomba. Tambien se puede conseguir la presion deseada una valvula de control de la presion despues del separador, permitiendo que una bomba aumente la presion del dioxido de cloro gaseoso. Se necesita dicha valvula de control de la presion tanto en la salida del gas como en la solucion residual. Por lo tanto, el separador puede estar situado al nivel del suelo.
En una realizacion, el proceso se realiza de modo que el producto dioxido de cloro gaseoso, tenga un contenido de cloro elemental menor que aproximadamente 1 % en peso, mas preferiblemente, menor que 0,2 % en peso del cloro activo total.
En una realizacion, el proceso se realiza de modo que el producto dioxido de cloro gaseoso pueda estar esencial- mente libre de impurezas electrolfticas, como clorato y sulfato, cuando sale del separador o pueda tener un contenido de clorato y de sulfato menor que 0,1 mg de clorato de sodio o sulfato de sodio por metro cubico normal de gas seco, respectivamente.
En una realizacion, el proceso se realiza de modo que el producto dioxido de cloro gaseoso que sale del separador tenga un contenido de acido formico menor que aproximadamente 100 mg de acido formico por metro cubico normal de gas seco o mas preferiblemente menor que 1 mg de acido formico por metro cubico normal de gas seco.
Debido a la absorcion, los gases no solubles en agua no se obtienen en la solucion acuosa que contiene el dioxido de cloro. La separacion aumenta ademas la pureza del producto dioxido de cloro gaseoso. Como resultado, el producto dioxido de cloro gaseoso tiene una alta pureza con respecto a las materias primas y a los productos secunda- rios no deseados, los cuales pueden ser retirados del recipiente de reaccion junto con la corriente gaseosa...
En una realizacion de la invencion, se obtiene un producto dioxido de cloro acuoso llevando el producto dioxido de
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
cloro gaseoso a otra torre de absorcion para formar un producto dioxido de cloro acuoso de la alta pureza mencio- nada anteriormente. Las condiciones para la torre de absorcion pueden ser como se ha descrito anteriormente.
En caso de interrupcion de la generacion del dioxido de cloro, la demanda de dioxido de cloro gaseoso puede aun ser satisfecha durante algun tiempo insuflando gas inerte a traves de la solucion acuosa de dioxido de cloro y sepa- rando con ello el dioxido de cloro.
Se describira ahora una realizacion de la invencion en conexion con la figura adjunta, la cual muestra un diagrama de flujo esquematico. Sin embargo la invencion no esta limitada a la realizacion mostrada.
Con referencia a la Figura, se muestra esquematicamente un proceso SVP® para la produccion de un producto dio- xido de cloro gaseoso de acuerdo con la invencion. Un recipiente de reaccion 1 mantiene un medio de reaccion a presion sub-atmosferica. El medio de reaccion se hace circular por una bomba 2 a traves de un conducto de circula- cion 3 y un calentador 4 (comunmente llamado “rehervido”), y vuelve al recipiente de reaccion 1 a un caudal sufi- ciente para mantener la temperatura del medio de reaccion en el punto de ebullicion. Al recipiente de reaccion se alimentan clorato de sodio, acido sulfurico y un agente reductor, tal como metanol o peroxido de hidrogeno y se hacen reaccionar para formar dioxido de cloro, sulfato de sodio y, en caso que se use peroxido de hidrogeno, oxf- geno. El dioxido de cloro se retira como un gas 20 junto con el agua evaporada y opcionalmente oxfgeno y se lleva a una torre de absorcion 7. El sulfato de sodio precipita como una sal acida o sustancialmente neutra, dependiendo de la acidez del medio de reaccion. Por una bomba 5, el medio de reaccion se hace circular a traves de un filtro 6, para separar y retirar el sulfato de sodio solido.
En la torre de absorcion 7, el dioxido de cloro gaseoso se pone en contacto con un flujo de agua 8, para formar una solucion acuosa que contiene dioxido de cloro 9. Cualquier gas no absorbido 10 saldra por la parte superior de la torre de absorcion 7. El dioxido de cloro acuoso sale de la torre de absorcion 7 y es conducido por una bomba 11 al separador 12. Se suministra un gas 13, preferiblemente un gas inerte, usualmente aire por el fondo del separador 12, para separar al menos 10% del dioxido de cloro que entra en el separador 12 como un producto dioxido de cloro gaseoso 14 que sale desde la parte superior del separador 12. Una solucion acuosa 15, en la que puede permane- cer parte del dioxido de cloro, se retira del fondo del separador 12, y puede ser recirculada total o parcialmente a la torre de absorcion 7 o al recipiente de reaccion 1. Podna ser adecuada una purga de corriente 16 con el fin de mantener el equilibrio del agua, dependiendo de parametros, tales como la eleccion del proceso qmmico, la presion y la temperatura del gas de salida, la eleccion de las condiciones de operacion en la generacion del dioxido de cloro y las condiciones de operacion en el separador. Dependiendo de las condiciones de operacion en el separador, esta corriente 16 puede contener varias cantidades dl dioxido de cloro y en consecuencia debe ser tratada. Tambien podna haber una demanda de una solucion acuosa de dioxido de cloro, para otros fines en el mismo sitio. Luego es posible usar el dioxido de cloro acuoso desde la torre de absorcion 7, por ejemplo, retirando una corriente lateral (no mostrada) de la corriente 9.
Si hay una interrupcion en la generacion de dioxido de cloro en el recipiente de reaccion, el flujo de gas a traves del separador puede continuar separando dioxido de cloro del separador.
Como ejemplo de las condiciones de operacion cuando se produce dioxido de cloro a partir de clorato de sodio, acido sulfurico y peroxido de hidrogeno, a una presion de 25 kPa, el medio de reaccion acuoso en el recipiente de reaccion 1 puede contener aproximadamente 150 g/dm3 de Anclo y aproximadamente 340 g/dm3 de H2O, mientras que el gas que sale del recipiente de reaccion puede contener aproximadamente 15-60% v/v de CO2. La solucion acuosa que contiene dioxido de cloro obtenida en la torre de absorcion 7, puede tener entonces una temperatura de aproximadamente 10°C y contener aproximadamente 10 g/dm3 de CO2.
La presion parcial del producto dioxido de cloro gaseoso obtenido del separador 10 puede ser de aproximadamente 6 kPa, y la presion total de la corriente de gas que sale del separador puede ser 105 kPa absolutos.
Ejemplo: Se produjo dioxido de cloro por reduccion de clorato en un reactor de proceso SVP® que funcionaba a 25,5 kPa y 75°C. El gas que comprendfa dioxido de cloro se condujo desde el reactor hasta una torre de absorcion, don- de se puso en contacto con un flujo de agua para formar una solucion acuosa que contema dioxido de cloro. La solucion acuosa que contema dioxido de cloro obtenida tema una temperatura de aproximadamente 12°C y contema aproximadamente 8-9 g/dm3 de CO2. La solucion acuosa se condujo luego a un separador, donde se separo el dioxido de cloro gaseoso, que tema una presion parcial de aproximadamente 6 kPa y una presion absoluta total de 25 kPa. Se llevo a cabo una serie de experimentos usando una columna de separacion a escala piloto, de 4,5 m de altura con empaquetamiento aleatorio en dos lechos de 1,5 m. En los experimentos citados, la solucion de dioxido de cloro que contema 8-9 g/dm3 de CO2 se alimento a la parte superior de la columna que se hizo funcionar en el modo de un solo paso. Al mismo tiempo, se aspiro aire a traves de la columna para facilitar la separacion. Se retira- ron muestras del lfquido antes y despues de pasar por la columna y se analizaron para determinar el contenido de ClO2. Los datos del proceso y los resultados analtticos estan recogidos en la Tabla 1 siguiente. Como se puede ver claramente de los resultados, el dioxido de cloro gaseoso se separo en la columna de separacion. Dependiendo de los parametros seleccionados en la separacion, se puede separar mas o menos dioxido de cloro gaseoso.
Tabla 1
Expt°
Temperature Presion Caudal de lfquido Caudal de aire Flujo ai- re/lfquido. Conc. de ClO2 dentro Conc. de ClO2 fuera
°C kPa m3/h m3N/h m3/m3 N g/dm3 g/dm3
1
12 25 2 3 1,5 8,50 5,87
2
3 3 1 8,71 6,49
3
3
3
1 8,60 6,72
4
3 4 1,33 8,56 6,21

Claims (15)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    REIVINDICACIONES
    1. Proceso para la produccion continua de dioxido de cloro, que comprende generar dioxido de cloro en un medio de reaccion acuoso, en un recipiente de reaccion mantenido a presion sub-atmosferica, llevar el dioxido de cloro gaseo- so desde dicho recipiente de reaccion a una torre de absorcion y ponerlo en contacto allf dentro con un flujo de agua para formar una solucion acuosa que contiene dioxido de cloro, llevar dicha solucion acuosa que contiene dioxido de cloro a un separador, insuflar un gas a traves de dicha solucion acuosa de dioxido de cloro en el separador para separar de 10 a 100% del dioxido de cloro que entra en el separador, y formar un producto dioxido de cloro gaseoso obtenido del separador con una presion parcial de 0,5 a 20 kPa.
  2. 2. Proceso segun la reivindicacion 1, en donde el dioxido de cloro se genera reduciendo iones clorato por medio de un agente reductor qmmico.
  3. 3. Proceso segun la reivindicacion 2, en donde dicho agente reductor qmmico es al menos uno de metanol o peroxi- do de hidrogeno.
  4. 4. Proceso segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde se separa de 40 a 95% del dioxido de cloro que entra en el separador.
  5. 5. Proceso segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde se separa de 85 a 95% del dioxido de cloro que entra en el separador.
  6. 6. Proceso segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicho medio de reaccion se mantie- ne a una presion absoluta desde aproximadamente 8 hasta aproximadamente 80 kPa.
  7. 7. Proceso segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicho medio de reaccion se mantie- ne en su punto de ebullicion a la presion prevalente.
  8. 8. Proceso segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la temperatura de la solucion acuosa que contiene dioxido de cloro es desde aproximadamente 0 hasta aproximadamente 35°C.
  9. 9. Proceso segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el pH de la solucion acuosa de dioxido de cloro de la torre de absorcion es de aproximadamente 6,5 hasta aproximadamente 7,8.
  10. 10. Proceso segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el rendimiento total del dioxido de cloro que sale del separador es de aproximadamente 96% respecto a los iones clorato anadidos.
  11. 11. Proceso segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicho producto dioxido de cloro gaseoso se mantiene a una presion absoluta total de aproximadamente 10 kPa hasta aproximadamente 2 MPa.
  12. 12. Proceso segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicho producto dioxido de cloro gaseoso se mantiene a una presion absoluta total de aproximadamente 105 kPa hasta aproximadamente 1 MPa.
  13. 13. Proceso segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la solucion acuosa del separador que contiene dioxido de cloro remanente se recircula al menos parcialmente a dicha torre de absorcion o a dicho recipiente de reaccion.
  14. 14. Proceso segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el gas insuflado a traves de la solucion acuosa del dioxido de cloro en el separador es un gas inerte.
  15. 15. Proceso segun la reivindicacion 14, en donde dicho gas inerte es aire.
ES10725142.3T 2009-06-16 2010-06-11 Proceso para la producción de dióxido de cloro Active ES2553738T3 (es)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US18741709P 2009-06-16 2009-06-16
US187417P 2009-06-16
EP09162871 2009-06-16
EP09162871 2009-06-16
PCT/EP2010/058217 WO2010145996A1 (en) 2009-06-16 2010-06-11 Process for the production of chlorine dioxide

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2553738T3 true ES2553738T3 (es) 2015-12-11

Family

ID=41179659

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES10725142.3T Active ES2553738T3 (es) 2009-06-16 2010-06-11 Proceso para la producción de dióxido de cloro

Country Status (16)

Country Link
US (1) US9340422B2 (es)
EP (1) EP2443059B1 (es)
JP (1) JP5848701B2 (es)
CN (1) CN102803131B (es)
AU (1) AU2010261878B2 (es)
BR (1) BRPI1009016A2 (es)
CA (1) CA2764953C (es)
DK (1) DK2443059T3 (es)
ES (1) ES2553738T3 (es)
MX (1) MX2011013588A (es)
MY (1) MY160853A (es)
PL (1) PL2443059T3 (es)
PT (1) PT2443059E (es)
RU (1) RU2527513C2 (es)
WO (1) WO2010145996A1 (es)
ZA (1) ZA201108619B (es)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2532744T3 (es) * 2010-07-08 2015-03-31 Akzo Nobel Chemicals International B.V. Proceso para la producción de dióxido de cloro
CN103101883B (zh) * 2013-03-01 2015-04-15 唐洪权 食品添加剂稳定态二氧化氯溶液生产及活化方法
CA3006280A1 (en) * 2015-11-25 2017-06-01 Cheme Solutions Process Engineering, Inc. Systems, reactors, methods and compositions for producing chlorine dioxide
EP3845488A4 (en) * 2018-08-30 2021-09-01 Guangxi Bossco Environmental Protection Tcchnology PROCESS FOR THE PRODUCTION OF HIGHLY PURE CHLORINE DIOXIDE BY COMBINING METHYL ALCOHOL AND HYDROGEN PEROXIDE AS A REDUCING AGENT

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2108976A (en) * 1934-08-15 1938-02-22 Mathieson Alkali Works Inc Production of chlorine dioxide
US3023076A (en) 1957-09-03 1962-02-27 Linde Eismasch Ag Removal of nitric oxide from gas mixtures containing the same
US4086329A (en) * 1974-12-13 1978-04-25 Erco Industries Limited Integrated chlorine dioxide producing system
DE2602897C3 (de) * 1976-01-27 1981-08-06 Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich Verfahren zum Abtrennen von Spaltedelgasen aus Abgasen einer Wiederaufarbeitungsanlage für Kernbrennmaterial
CA1080433A (en) * 1976-03-19 1980-07-01 Erco Industries Limited High efficiency chlorine dioxide production at low acidity
US4129484A (en) 1976-05-11 1978-12-12 Kemanord Ab Process for regeneration of spent reaction solutions
DE2917132A1 (de) * 1979-04-27 1980-11-06 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur herstellung von chlordioxid
US4501824A (en) * 1982-02-01 1985-02-26 Eltech Systems Corporation Catalyst for making chlorine dioxide
SE452756B (sv) * 1985-03-04 1987-12-14 Eka Nobel Ab Forfarande for framstellning av klordioxid
JPS638203A (ja) 1986-06-26 1988-01-14 Japan Carlit Co Ltd:The 高純度の二酸化塩素を製造する方法
SE463671B (sv) * 1988-10-25 1991-01-07 Eka Nobel Ab Foerfarande foer framstaellning av klordioxid
JPH0621005B2 (ja) 1989-09-29 1994-03-23 ダイソー株式会社 二酸化塩素の製造法
US5770171A (en) 1990-03-05 1998-06-23 Eka Nobel Inc. Process for production of chlorine dioxide
SE9002262D0 (sv) * 1990-06-27 1990-06-27 Eka Nobel Ab Foerfarande foer framstaellning av klorioxid
SE500043C2 (sv) 1990-08-31 1994-03-28 Eka Nobel Ab Förfarande för kontinuerlig framställning av klordioxid
SE500042C2 (sv) * 1990-08-31 1994-03-28 Eka Nobel Ab Förfarande för kontinuerlig framställning av klordioxid
US5324497A (en) * 1992-02-26 1994-06-28 Westerlund G Oscar Integrated procedure for high yield production of chlorine dioxide and apparatus used therefor
US5366714A (en) 1992-06-09 1994-11-22 Sterling Canada Inc. Hydrogen peroxide-based chlorine dioxide process
US5380517B1 (en) 1993-02-26 1999-01-19 Eka Nobel Inc Process for continuously producing chlorine dioxide
US5487881A (en) 1993-02-26 1996-01-30 Eka Nobel Inc. Process of producing chlorine dioxide
US5478446A (en) 1993-07-02 1995-12-26 Eka Nobel Inc. Electrochemical process
CN1038123C (zh) 1994-07-08 1998-04-22 南京理工大学 二氧化氯的制备方法及其发生装置
NZ272769A (en) 1994-08-18 1996-03-26 Eka Nobel Inc Process for producing chlorine dioxide by reducing chlorate in acidic reaction medium
US6585950B1 (en) 1995-06-07 2003-07-01 Eka Nobel Ab Method of producing chlorine dioxide
SE9502077L (sv) 1995-06-07 1996-08-22 Eka Chemicals Ab Sätt att framställa klordioxid
US6051135A (en) * 1996-02-23 2000-04-18 Water Technologies Limited Apparatus for making aqueous chlorine dioxide and apparatus for treating water with aqueous chlorine dioxide
US6322690B1 (en) 1999-11-26 2001-11-27 Akzo Nobel N.V. Chemical method
CA2333247C (en) * 2000-02-01 2010-07-20 Sterling Canada, Inc. A method of improving yield of chlorine dioxide generation processes
US6752904B2 (en) 2000-02-09 2004-06-22 Akzo Nobel N.V. Process for removal of lignin from lignocellulosic material
RU2188791C1 (ru) * 2001-02-08 2002-09-10 Государственное унитарное предприятие "Уральский научно-исследовательский химический институт с опытным заводом" Способ и реактор получения раствора диоксида хлора
US7118720B1 (en) 2001-04-27 2006-10-10 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Method for combined removal of mercury and nitrogen oxides from off-gas streams
US20030031621A1 (en) * 2001-05-29 2003-02-13 Alan Gravitt Process and apparatus for the generation of chlorine dioxide using a replenished foam system
CN1186250C (zh) 2002-10-31 2005-01-26 覃庆林 解吸气提法高纯度稳定态二氧化氯生产方法
MX2007002706A (es) 2004-09-24 2007-05-18 Akzo Nobel Nv Proceso para la produccion de dioxido de cloro.
PT1831102E (pt) 2004-12-06 2011-07-20 Akzo Nobel Nv Processo químico e dispositivo
US8425866B2 (en) 2005-11-14 2013-04-23 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Control of emissions
WO2007118159A2 (en) * 2006-04-06 2007-10-18 Cdg Research Corporation Use of storage-stable aqueous solutions of chlorine dioxide to generate pure chlorine dioxide gas for decontamination
ES2366069T3 (es) * 2007-01-12 2011-10-17 Akzo Nobel N.V. Procedimiento para la producción de dióxido de cloro.
SE0700047L (sv) * 2007-01-12 2008-03-18 Iggesund Tools Ab Huggkniv samt förfarande för framställning av en huggkniv
TWI447065B (zh) * 2007-07-13 2014-08-01 Akzo Nobel Nv 二氧化氯之製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CA2764953A1 (en) 2010-12-23
ZA201108619B (en) 2012-07-25
CN102803131B (zh) 2016-09-28
CA2764953C (en) 2018-01-02
JP2012530032A (ja) 2012-11-29
US9340422B2 (en) 2016-05-17
PL2443059T3 (pl) 2016-02-29
BRPI1009016A2 (pt) 2016-08-23
AU2010261878A1 (en) 2011-12-15
US20120156125A1 (en) 2012-06-21
RU2527513C2 (ru) 2014-09-10
EP2443059B1 (en) 2015-08-26
MX2011013588A (es) 2012-03-16
RU2011154359A (ru) 2013-07-27
CN102803131A (zh) 2012-11-28
PT2443059E (pt) 2015-12-01
DK2443059T3 (en) 2015-12-07
WO2010145996A1 (en) 2010-12-23
AU2010261878B2 (en) 2013-08-01
EP2443059A1 (en) 2012-04-25
JP5848701B2 (ja) 2016-01-27
MY160853A (en) 2017-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2471992T3 (es) Procedimiento para la producción de di�xido de cloro
ES2553738T3 (es) Proceso para la producción de dióxido de cloro
PT92085B (pt) Processo para a preparacao de dioxido de cloro
BRPI0806342A2 (pt) processo para a produção de dióxido de cloro
US5458858A (en) Integrated procedure for high yield production of chlorine dioxide
FI72107B (fi) Framstaellning av klordioxid under anvaendande av en syrablandning saosom inmatning
ES2557435T3 (es) Procedimiento para la producción de dióxido de cloro
FI83208C (fi) Foerfarande foer framstaellning av klordioxid.
FI79078B (fi) Foerfarande foer framstaellning av klordioxid.
ES2530274T3 (es) Proceso para la producción de dióxido de cloro
FI65382C (fi) Foerfarande foer framstaellning av ett vattenhaltigt blekningsmedel som innehaoller upploest klordioxid och klor fraon en gasblandning innehaollande klordioxid och klor
CA3025918A1 (en) A method for preparing high-purity chlorine dioxide by using methanol and hydrogen peroxide as reducing agent
CA3209720A1 (en) Method and plant for production of sodium chlorite
BR112012007925A2 (pt) processo de produção de dióxido de cloro
BRPI1101943A2 (pt) Processo de produção de dióxido de cloro utilizando dois agentes redutores