FI69292B - FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV KLORDIOXID - Google Patents

FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV KLORDIOXID Download PDF

Info

Publication number
FI69292B
FI69292B FI812858A FI812858A FI69292B FI 69292 B FI69292 B FI 69292B FI 812858 A FI812858 A FI 812858A FI 812858 A FI812858 A FI 812858A FI 69292 B FI69292 B FI 69292B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
methanol
sodium sulfate
water
reaction medium
sulfuric acid
Prior art date
Application number
FI812858A
Other languages
Finnish (fi)
Other versions
FI69292C (en
FI812858L (en
Inventor
Richard Swindells
Maurice C J Fredette
Original Assignee
Erco Ind Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Erco Ind Ltd filed Critical Erco Ind Ltd
Publication of FI812858L publication Critical patent/FI812858L/en
Application granted granted Critical
Publication of FI69292B publication Critical patent/FI69292B/en
Publication of FI69292C publication Critical patent/FI69292C/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01DCOMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D5/00Sulfates or sulfites of sodium, potassium or alkali metals in general
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

6929269292

Menetelmä klooridioksidin valmistamiseksi Tämä keksintö koskee menetelmää klooridioksidin tuottamiseksi pelkistämällä reaktioalueella kloraatti-5 ioneja kloridi-ioneilla vettä sisältävässä happamassa reaktioväliaineessa, joka sisältää rikkihappoa väkevämpä-nä kuin 6 normaalisena liuoksena, samanaikaisesti kun reaktioväliainetta pidetään sen kiehumispisteessä alipaineessa ja hapanta natriumsulfaattia saostuu reaktioalueel-10 la.This invention relates to a process for the production of chlorine dioxide by reducing chlorate-5 ions in the reaction zone with chloride ions in an aqueous acidic reaction medium containing sulfuric acid in a concentration greater than 6 as a normal solution, while maintaining

US-patentissa n:o 4 081 520, Erco Industries Limited, kuvataan menetelmää valmistaa klooridioksidia tehokkaasti käyttäen natriumkloraattia, rikkihappoa ja metano-lia. Klooridioksidia muodostuu mekanismilla, jossa yhdes-15 sä klooridioksidin kanssa tuotetun kloorin annetaan reagoida metanolin kanssa, jolloin syntyy kloridi-ioneja, jotka sitten pelkistävät kloraatti-ionit ja muodostuu klooridioksidia ja klooria. Kokonaisreaktiota voidaan esittää seuraavan yhtälön avulla: 20 2NaCl03 + 2H2S04+CH30H-> 2C102+NaHCH0+2H20U.S. Patent No. 4,081,520 to Erco Industries Limited describes a process for efficiently producing chlorine dioxide using sodium chlorate, sulfuric acid and methanol. Chlorine dioxide is formed by a mechanism in which chlorine produced together with chlorine dioxide is reacted with methanol to form chloride ions, which then reduce chlorate ions to form chlorine dioxide and chlorine. The total reaction can be represented by the following equation: 2NaClO3 + 2H2SO4 + CH3OH-> 2C102 + NaHCHO + 2H2O

Reaktioväliaine, josta klooridioksidi muodostuu ja joka sisältää natriumkloraattia, metanolia ja rikkihappoa, 25 pidetään alipaineessa sen kiehumispisteessä, tavallisesti alueella noin 50 - 85°C. Höyrystynyt vesi toimii klooridioksidin laimentimena poistettaessa reaktioalueelta. Reak-tioväliaineen kokonaishapponormaalisuus on korkea ollen enemmän kuin noin 9 normaalista ja sivutuote, joka saos-30 tuu reaktioväliaineesta heti aloituksen jälkeen saavutetun kyllästymisen jälkeen, on hapanta natriumsulfaattia ja se voi olla joka natriumbisulfaattia (NaHSO^) tai natrium-seskvisulfaattia (Na3H(SO^)2>.The reaction medium, from which chlorine dioxide is formed and which contains sodium chlorate, methanol and sulfuric acid, is maintained under reduced pressure at its boiling point, usually in the range of about 50 to 85 ° C. Evaporated water acts as a diluent for chlorine dioxide when removed from the reaction zone. The total acid normality of the reaction medium is high, being more than about 9 normal, and the by-product precipitated from the reaction medium immediately after the onset of saturation is acidic sodium sulfate and may be any sodium bisulfate (NaHSO 4) or sodium sesquisulfate (Na 3 H). ) 2>.

69292 US-patentin n:o 4 081 520 mukainen menetelmä on erittäin tehokas, jos se esitetään kloraatti-ionien konversiona klooridioksidiksi. Lähes 100 % hyötysuhde saavutetaan, ja klooridioksidi poistetaan reaktioalueelta käytän-5 nöllisesti katsoen kloorilla kontaminoitumattomana, joka voi olla edullista useissa tapauksissa klooridioksidin lopullista käyttöä ajatellen.The process of U.S. Patent No. 4,021,520,692,292 is highly effective when presented as the conversion of chlorate ions to chlorine dioxide. Nearly 100% efficiency is achieved, and chlorine dioxide is removed from the reaction zone virtually uncontaminated with chlorine, which can be advantageous in many cases for the final use of chlorine dioxide.

Tämän aikaisemman prosessin kaupallisen hyödyntämisen on estänyt syntyvän kiinteän sivutuotteen muoto ja 10 luonne. Koska natriumsulfaattia saostuu happamassa muodossa, aiheuttaa tämän aineen poistaminen reaktioalueelta reaktioliuoksen happamuuden vähenemistä. Lisäksi happamia natriumsulfaatteja on vaikea käsitellä fysikaalisesti ja niillä esiintyy vetistyvyyttä.The commercial exploitation of this prior process has been hampered by the shape and nature of the resulting solid by-product. Because sodium sulfate precipitates in acid form, removal of this substance from the reaction zone causes a decrease in the acidity of the reaction solution. In addition, acidic sodium sulfates are difficult to physically handle and exhibit wettability.

15 Kyseinen keksintö mahdollistaa tämän ongelman pois tamisen kiinteän happaman natriumsulfaatin ainutlaatuisella vaihtoprosessilla, jolloin muodostuu kiinteää neutraalia natriumsulfaattia, ja happoarvot saadaan takaisin kierrätettäväksi reaktioaluelle.The present invention makes it possible to overcome this problem by a unique process for the exchange of solid acidic sodium sulfate to form solid neutral sodium sulfate, and the acid values are recycled to the reaction zone.

20 Vaikka kyseinen keksintö kuvataan tässä yksityis kohtaisesti ja yllämainitun US-patentin n:o 4 081 520 prosessissa muodostuneen happaman natsiumsulfaatin muuttamisena neutraaliksi natriumsulfaatiksi, on kyseinen keksintö käytettävissä laajasti muuttamaan neutraaliksi natrium-25 sulfaatiksi mistä tahansa erittäin happamasta rikkihappoon pohjautuvasta klooridioksidin valmistusprosessista saatu hapan natriumsulfaatti, jos valmistusprosessissa pidetään reaktioväliainetta alipaineessa kiehumispisteessään ja jos hapanta sulfaattia saostuu reaktioalueella reaktioväliai-30 neesta.Although the present invention is described in detail herein and in the conversion of acidic sodium sulfate formed to the neutral sodium sulfate formed in the process of the aforementioned U.S. Patent No. 4,081,520, the present invention is widely applicable to the conversion of neutral sodium sulfate from any highly acidic sulfuric acid-based chlorine dioxide process. if in the manufacturing process the reaction medium is kept under reduced pressure at its boiling point and if acid sulphate precipitates in the reaction zone from the reaction medium.

Kyseisen keksinnön mukaista prosessia voidaan käyttää esimerkiksi konvertoimaan hapanta natriumsulfaattia, joka on saatu sivutuotteena klooridioksidigeneraattorista, jossa lisättyjä kloridi-ioneja on käytetty kloraattia pel-35 kistävinä aineina erittäin happaman rikkihapon läsnäollessa, kuten esitetään CA-patentissa n:o 825 084.For example, the process of the present invention can be used to convert acidic sodium sulfate obtained as a by-product from a chlorine dioxide generator in which added chloride ions have been used as chlorate reducing agents in the presence of highly acidic sulfuric acid, as disclosed in CA Patent No. 825,084.

6929269292

Edelleen voi klooridioksidia tuottava prosessi, joka tuottaa hapanta natriumsulfaattia, olla sellainen, jossa rikkidioksidia käytetään pelkistämään sivutuotteena syntyvää klooria kloridi-ioneiksi vastaavalla tavalla kuin 5 metanolia käytetään US-patentissa n:o 4 081 520. Rikkidioksidin käyttöä kuvataan US-patentissa n:o 3 933 988, Hooker Chemicals & Plastics Corporation.Furthermore, a chlorine dioxide-producing process that produces acidic sodium sulfate may be one in which sulfur dioxide is used to reduce chlorine as a by-product to chloride ions in a manner similar to that used in methanol in U.S. Patent No. 4,081,520. The use of sulfur dioxide is described in U.S. Patent No. 3 933,988, Hooker Chemicals & Plastics Corporation.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että reaktioalueelta poistamisen jälkeen hapan natriumsul-10 faatti saatetaan kosketukseen veden kanssa metanolin läsnäollessa, jolloin vettä käytetään painosuhteessa happa-maan natriumsulfaattiin (laskettuna Na^H(S04)^:na) alueella 0,4:1 - 1,4:1 ja metanolia painosuhteessa happamaan natriumsulfaattiin (laskettuna Na^H(SO^)^ :na> alueella 0,01:1 15 - 2:1, jolloin muodostuu kiinteä neutraali sulfaatti ja vesifaasi, joka sisältää rikkihappoa, ja rikkihappo kierrätetään takaisin reaktioväliaineeseen.The process according to the invention is characterized in that, after removal from the reaction zone, the acidic sodium sulfate is contacted with water in the presence of methanol, the water being used in a weight ratio to acidic sodium sulfate (calculated as Na 2 H (SO 4) 2) in the range of 0.4: 1 , 4: 1 and methanol by weight to acidic sodium sulfate (calculated as Na 2 H (SO 2) 2) in the range 0.01: 1 15 to 2: 1 to form a solid neutral sulfate and an aqueous phase containing sulfuric acid, and the sulfuric acid is recycled the reaction medium.

Aikaisemmin on esitetty käytettäväksi vettä tai metanolia tai muuta vesiliukoista alkoholia tai ketonia 20 muuttamaan hapanta natriumsulfaattia neutraaliksi natrium-sulfaatiksi. Tällainen menetelmä esitetään US-patentissa n:o 4 104 365, Howard ja Lobley. Mainitun patentin prosessi kohdistetaan neutraalin natriumsulfaatin talteenotta-miseen erittäin happamaan rikkihappoon perustuvan kloori-25 dioksidin valmistusprosessin ulos virtaavasta nestefaasista. Tällaiset prosessit eivät toimi reaktioväliaineen kiehumispisteessä, eivätkä kiteytä sivutuotteena syntyvää natriumsulfaattia reaktioväliaineesta reaktioastiassa. Lähtöaineena tässä aikaisemmassa prosessissa on happaman nat-30 riumsulfaatin vesiliuos poiketen tässä keksinnössä käytetystä kiinteästä lähtöaineesta.It has previously been proposed to use water or methanol or another water-soluble alcohol or ketone to convert acidic sodium sulfate to neutral sodium sulfate. Such a method is disclosed in U.S. Patent No. 4,104,365 to Howard and Lobley. The process of said patent is directed to the recovery of neutral sodium sulfate from the liquid phase of the process for the production of chlorine dioxide based on highly acidic sulfuric acid. Such processes do not operate at the boiling point of the reaction medium and do not crystallize the by-product sodium sulfate from the reaction medium in the reaction vessel. The starting material in this prior art process is an aqueous solution of acidic sodium sulfate as opposed to the solid starting material used in this invention.

Aikaisempi prosessi vaatii esitislausvaiheen, jota on tarvittu poistamaan liuenneita kaasuja ja jäljelle jäänyttä natriumkloraattia, jotka muutoin estävät reaktion.The previous process required a pre-distillation step to remove dissolved gases and residual sodium chlorate that would otherwise inhibit the reaction.

35 Tällaista työvaihetta ei tarvita tämän keksinnön prosessissa, koska lähtöaineena on klooridioksidia tuottavalla reak-tioalueella valmistettu kiinteä hapan natriumsulfaatti.Such a step is not required in the process of the present invention because the starting material is solid acidic sodium sulfate prepared in a chlorine dioxide-producing reaction zone.

4 692924,69292

Kyseisen keksinnön prosessi ei eroa aikaisemmasta menetelmästä vain siinä, että lähtöaineet ovat erilaisessa fysikaalisessa muodossa, vaan myös siinä, että tämän keksinnön prosessissa tarvitaan huomattavasti pienemmät 5 tilavuudet, neutraalin natriumsulfaatin muodostamiseksi, ulosvirtaavaan nestefaasiin lisättävää vettä ja metanolia kuin aikaisemmassa prosessissa. Suurista vesi- ja metano-litilavuuksista johtuen on aikaisemmissa prosesseissa tarvittu huomattavaa haihduttamista ennen kaikkea käytetyn 10 metanolin talteenottamiseksi ja lisäksi rikkihapon väke-vöimiseksi konsentratioon, joka soveltuu uudelleen käytettäväksi generaattorissa.The process of the present invention differs from the previous process not only in that the starting materials are in a different physical form, but also in that the process of the present invention requires significantly smaller volumes to form neutral sodium sulfate, water and methanol added to the effluent than the previous process. Due to the large volumes of water and methanol-lithium, considerable evaporation has been required in previous processes, above all to recover the spent methanol and also to concentrate the sulfuric acid to a concentration suitable for reuse in the generator.

Keksintöä kuvataan tämän jälkeen metanolin käyttöön liittyen silloin kun se on mahdollista, mutta keksin-15 töön kuuluu myös muiden vesiliukoisten alkoholien ja keto-nien käyttäminen.The invention will now be described in connection with the use of methanol where possible, but the invention also includes the use of other water-soluble alcohols and ketones.

Kyseisen keksinnön prosessissa on veden ja happaman natriumsulfaatin (laskettuna ^2*1(SO^)^:na) painosuhde noin 0,4:1 - 1,4:1, edullisesti noin 0,6:1 - 0,8:1. Ve-20 den ja happaman natriumsulfaatin suhteet luetelluilla alueilla ovat kriittisiä kyseisen keksinnön prosesseille, sillä pienemmät painosuhteet kuin 0,4:1 johtavat vain huonoon happaman sulfaatin konversioon neutraaliksi sulfaatiksi, kun taas suuremmat painosuhteet kuin 1,4:1 johtavat sii-25 hen, että suurempi määrä natriumsulfaattia liukenee vesi-faasiin. Käytettäessä tällä kriittisellä alueella olevia painosuhteita sisältää saatava vesifaasi riittävän happo-normaalisuuden omaavaa rikkihappoa ja soveltuu siten uudelleen kierrätettäväksi klooridioksidia tuottavaan proses-30 siin ilman konsentrointia.The process of the present invention has a weight ratio of water to acidic sodium sulfate (calculated as ^ 2 * 1 (SO 2) 2) of about 0.4: 1 to 1.4: 1, preferably about 0.6: 1 to 0.8: 1. The ratios of water to acid sulfate in the ranges listed are critical to the processes of the present invention, as weight ratios less than 0.4: 1 only result in poor conversion of acid sulfate to neutral sulfate, while weight ratios greater than 1.4: 1 result in it. that a larger amount of sodium sulfate is soluble in the aqueous phase. When using weight ratios in this critical range, the resulting aqueous phase contains sulfuric acid of sufficient acid normality and is thus suitable for recycling to the chlorine dioxide-producing process without concentration.

Kuten aikaisemmin on mainittu, voi hapan natrium-sulfaatti, joka saostuu reaktioväliaineesta, esiintyä eri muodoissa, joista yksi voi olla Na^HiSC^^# riippuen reak-tioväliaineen kokonaishappamuudesta. Laskettaessa käytet-35 tävän veden ja metanolin painoa happaman natriumsulfaatin vaihtoreaktion aikaansaamiseksi, täytyy happaman natrium- 5 69292 sulfaatin paino ilmaista Na^H(SO^)2:n ekvivalenttipainon perusteella. Jos happaman natriumsulfaatin määritetään olevan jossain muussa muodossa kuin Na^HiSO^)^» kuten natrium-sulfaattina tai natriumbisulfaatin ja natriumseskvisulfaa-5 tin seoksena, muutetaan happaman natriumsulfaatin painoAs previously mentioned, the acidic sodium sulfate that precipitates from the reaction medium may exist in various forms, one of which may be Na 2 H 2 SO 4 depending on the total acidity of the reaction medium. When calculating the weight of water and methanol used to effect the acidic sodium sulfate exchange reaction, the weight of acidic sodium sulfate must be expressed on the basis of the equivalent weight of Na 2 H (SO 2) 2. If the acidic sodium sulfate is determined to be in a form other than Na 2 H 2 SO 4), such as sodium sulfate or a mixture of sodium bisulfate and sodium sesquisulfate, the weight of the acidic sodium sulfate is changed.

Na^H(SO^)2.n ekvivalenttipainoksi. Jos happaman natriumsul-faatin määritetään olevan muodossa Na^HUSO^)^/ on vaihto-reaktion painoperustana happaman natriumsulfaatin todellinen paino.Na 2 H (SO 2) 2 to the equivalent weight. If the acidic sodium sulfate is determined to be in the form Na 2 HUSO 2), the weight basis of the exchange reaction is the actual weight of the acidic sodium sulfate.

10 Toisin kuin tyypillisessä US-patentin n:o 4 104 365 mukaisessa prosessissa, on veden ja happaman natriumsulfaatin painosuhde (tarkasteltuna Na^H(SO^)2:na noin 1,83:1 ja veden paino, joka vaaditaan poistettavaksi uudelleen käytettäväksi sopivan rikkihappoliuoksen saamiseksi, on noin 15 3,6 kg saatua neutraalia natriumsulfaattikiloa kohti (tai noin 4,14 kg muodostunutta ClO^-kiloa kohti).In contrast to the typical process of U.S. Patent No. 4,104,365, the weight ratio of water to acidic sodium sulfate (viewed as Na 2 H (SO 2) 2 is about 1.83: 1 and the weight of water required to be removed for reuse in a suitable manner). to obtain a sulfuric acid solution, is about 3.6 kg per kilogram of neutral sodium sulfate obtained (or about 4.14 kg per kilogram of ClO 2 formed).

Metanolin ja happaman natriumsulfaatin, laskettuna Na2H(S04)2:na, painosuhde ei ole yhtä kriittinen kuin suhde veden kanssa ja voi vaihdella alueella 0,01 - 2:1. Meta-20 nolin painosuhde happamaan natriumsulfaattiin on edullisesti noin 0,3:1 - 0,8:1 edellämainitulla suositellulla veden painosuhteella happamaan natriumsulf aattiin. Veteen seko.it-tuvuutensa takia vähentää metanoli sen veden tilavuutta, johon natriumsulfaatti voi liueta ja estää siten neutraa-25 Iin natriumsulfaatin liukenemista vesifaasiin.The weight ratio of methanol to acidic sodium sulfate, calculated as Na 2 H (SO 4) 2, is not as critical as the ratio with water and can range from 0.01 to 2: 1. The weight ratio of meta-20 to acidic sodium sulfate is preferably about 0.3: 1 to 0.8: 1 with the above-mentioned preferred weight ratio of water to acidic sodium sulfate. Due to its miscibility with water, methanol reduces the volume of water in which sodium sulfate can dissolve, thus preventing the dissolution of neutral sodium sulfate in the aqueous phase.

Metanolin painosuhteen kasvaessa pienenee vesifaasiin liuenneen neutraalin natriumsulfaatin osuus, kunnes metanolin painosuhde on niin suuri, ettei metanolimäärän lisääminen lisää neutraalin, kiinteän natriumsulfaatin 30 saantoa, saantorajan ollessa noin 80 - 85 paino-%. Siksi ei saavuteta etua, jos metanolin painosuhdetta happamaan natriumsulfaattiin kasvatetaan suuremmaksi kuin noin 2:1.As the weight ratio of methanol increases, the proportion of neutral sodium sulfate dissolved in the aqueous phase decreases until the weight ratio of methanol is so high that increasing the amount of methanol does not increase the yield of neutral solid sodium sulfate, with a yield limit of about 80-85% by weight. Therefore, no advantage is obtained if the weight ratio of methanol to acidic sodium sulfate is increased to greater than about 2: 1.

11 ____— 6929211 ____— 69292

Valittaessa keksinnön suosittelema prosessi, siis kun klooridioksidia valmistetaan edellä mainitulla US-patentin No. 4 081 520 prosessilla, voidaan osa vaihtoreaktiosta saatavasta vesifaasista kierrättää suoraan klooridioksidia tuotta-5 vaan reaktioväliaineeseen, jolloin saadaan vähintään osa, edullisesti kaikki sen vaatimasta metanolista. Tämä kierrätetty virta antaa myös osan klooridioksidia valmistavan prosessin vaatimasta rikkihaposta. Tällä tavalla reaktioväliaineeseen kierrätettyä maetanolia ei tarvitse ottaa talteen kier-10 rätettävästä vesifaasin osasta. Jäljelle jäävästä vesifaasista poistetaan metanoli generaattoriin kierrätettäväksi sopivan rikkihappoliuoksen saamiseksi.In selecting the process recommended by the invention, i.e., when chlorine dioxide is prepared by the aforementioned U.S. Pat. 4,081,520, part of the aqueous phase from the exchange reaction can be recycled directly to the chlorine dioxide-producing reaction medium to give at least a portion, preferably all, of the methanol it requires. This recycled stream also provides some of the sulfuric acid required by the chlorine dioxide manufacturing process. In this way, the methanol recycled to the reaction medium does not have to be recovered from the recyclable portion of the aqueous phase. The remaining aqueous phase is stripped of methanol to a generator to obtain a suitable sulfuric acid solution for recycling.

Tässä keksinnössä käytettävät metanolimäärät poikkeavat merkittävästi aikaisemmassa US-patentin No. 4 104 365 mukai-15 sessa prosessissa käytettävistä määristä, aikaisemmassa prosessissa käytetään tyypillisesti metanolin ja happaman nat-riumsulfaatin (laskettu Na^H(SO^) :na) painosuhdetta noin 9,33:1; ja metanoli täytyy ottaa talteen uudelleen käyttöä varten ja eroa on myös siinä, että rikkihappoliuos voidaan kon-20 sentroida happonormaalisuuteen, joka soveltuu kierrätettäväksi klooridioksidia valmistavaan prosessiin.The amounts of methanol used in this invention differ significantly from those of the prior U.S. Pat. Of the amounts used in the process of 4,104,365, the previous process typically uses a weight ratio of methanol to acidic sodium sulfate (calculated as Na 2 H (SO 2)) of about 9.33: 1; and methanol must be recovered for reuse, and the difference is also that the sulfuric acid solution can be concentrated to an acid normality suitable for recycling to the chlorine dioxide production process.

Kyseisen keksinnön prosessin höyryntarve vesifaasin haihduttamista varten on rajoittunut metanolin tislaamiseen tarvittavaan höyryyn ja tyypillisessä keksinnön suosittelemassa 25 suoritusmuodossa aiheuttaa höyry kustannuksia $2,50 tuotettua klooridioksiditonnia kohti (höyryn hinnaksi on laskettu $6,61 1000 kg kohti). Tämä höyryntarve on oleellisesti pienempi kuin US-patentin No. 4 104 365 prosessissa, jossa höyryä tarvitaan tislaamaan suurta määrää metanolia ja konsentroimaan rikkihap-30 poliuosta ja sen tyypillisessä suoritusmuodossa aiheuttaa höyryntarve kustannuksia $35,00 tuotettua klooridioksiditonnia kohti, siis lähes viisitoista kertaa tässä keksinnössä tarvittavan höyryn kustannukset.The steam requirement of the process of the present invention for evaporating the aqueous phase is limited to the steam required to distill methanol, and in a typical preferred embodiment of the invention, steam costs $ 2.50 per tonne of chlorine dioxide produced (steam is calculated to be $ 6.61 per 1000 kg). This steam demand is substantially lower than that of U.S. Pat. 4,104,365 in a process in which steam is required to distill a large amount of methanol and concentrate the sulfuric acid-30 poly solution, and in its typical embodiment, the steam demand costs $ 35.00 per tonne of chlorine dioxide produced, i.e. nearly fifteen times the steam cost of this invention.

6929269292

Tavallisesti lisätään vesi ja metanoli kiinteään hap-pamaan natriumsulfaattiin liuoksena, joka sisältää vaaditut suhteet vettä ja metanolia. Koska kuitenkin metanolin tehtävä on yksinomaan edistää neutraalin natriumsulfaatin liu-5 koisuuden pienenemistä vesifaasiin, voidaan metanoli lisätä myös veden lisäämisen jälkeen.Usually, water and methanol are added to solid acidic sodium sulfate as a solution containing the required ratios of water and methanol. However, since the sole function of methanol is to contribute to the reduction of the Liu-5 content of neutral sodium sulphate in the aqueous phase, methanol can also be added after the addition of water.

Edellä esitetty keksinnön prosessin kuvaus on tehty koskien metanolin käyttöä, koska tätä liotinta on helposti saatavilla ja koska se on tehokasta keksinnön prosessissa.The above description of the process of the invention has been made with regard to the use of methanol because this solvent is readily available and because it is effective in the process of the invention.

10 Tarvittaessa voidaan kuitenkin käyttää muita vesiliukoisia alkoholeja ja ketoneja esimerkiksi n-propanolia, isopropanolia ja asetonia.However, if necessary, other water-soluble alcohols and ketones can be used, for example n-propanol, isopropanol and acetone.

Tässä keksinnössä käytetty vaihtoreaktio voidaan suorittaa laajalla lämpötila-alueella, tavallisesti alueella 15 noin 10°-noin 70°C. Reaktio tapahtuu tehokkaasti huoneen lämpötilassa (noin 20°-25°C) vaikka korkeampia lämpötiloja tavallisesti suositellaan, koska reaktion nopeus kasvaa lämpötilaa nostettaessa. Edullisesti lämpötila on alueella noin 20°- noin 50°C.The exchange reaction used in this invention can be carried out over a wide range of temperatures, usually in the range of about 10 ° to about 70 ° C. The reaction proceeds efficiently at room temperature (about 20 ° -25 ° C), although higher temperatures are usually recommended because the rate of the reaction increases as the temperature is raised. Preferably, the temperature is in the range of about 20 ° to about 50 ° C.

20 Kyseisen keksinnön vaihtoreaktio voidaan suorittaa millä tahansa tavanomaisella tavalla. Vaikka panosmenettelyä voidaan käyttää, suositellaan jatkuvaa menetelmää, koska keksinnön prosessi liittyy jatkuvaan klooridioksidia tuottavaan prosessiin.The exchange reaction of the present invention can be carried out in any conventional manner. Although a batch process can be used, a continuous process is recommended because the process of the invention involves a continuous chlorine dioxide producing process.

25 Vaihtoreaktio voidaan suorittaa yksinkertaisessa reak- tioastiassa tai dekantointi-pesu -kolonnissa, joka on yksityiskohtaisesti kuvattu meidän DE-patenttihakemuksessamme OLS 2856504.The exchange reaction can be carried out in a simple reaction vessel or in a decantation-washing column, which is described in detail in our DE patent application OLS 2856504.

Vesi-metanoliliuoksen ja happaman natriumsulfaatin 30 sekoittaminen keskenään vaihtoreaktion aikaansaamiseksi voidaan suorittaa sekoittamalla reaktioastiassa. Vaikka sekoittaminen nopeuttaa vaihtoreaktiossa tarvittavaa massan siirtoa, on nopea sekoittaminen tarpeetonta ja tarvitaan vain hidasta sekoittamista, vaikka se vaatiikin pitemmän ajan.The mixing of the aqueous-methanol solution and the acidic sodium sulfate 30 to effect the exchange reaction can be performed by stirring in a reaction vessel. Although agitation speeds up the mass transfer required in the exchange reaction, rapid agitation is unnecessary and only slow agitation is required, although it requires a longer period of time.

35 Vaihtoreaktion loppuunsaattamiseen tarvittava aika voi vaihdella paljon ja tavallisesti se on noin 10 minuuttia nopealla sekoituksella ja noin 60 minuuttia dekantointipesi-messä.The time required to complete the exchange reaction can vary widely and is usually about 10 minutes with rapid stirring and about 60 minutes in a decanter.

8 69292 Tämän jälkeen keksintöä kuvataan yksityiskohtaisemmin kiinnittäen huomiota mukaan liitettyyn piirustukseen, joka on keksinnön suosittelemaa suoritusmuotoa valaiseva virtaus-kaavio .8 69292 The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawing, which is a flow diagram illustrating an embodiment of the invention.

5 Piirustukseen viitaten tuottaa klooridioksidigeneraat- tori 10 klooridioksidin ja höyryn kaasumaisen seoksen linjalla 12, josta klooridioksidi absorboidaan veteen klooridioksidin vesiliuoksen saamiseksi, jota voidaan käyttää puumassan valkaisuun tai johonkin muuhun tarkoitukseen.Referring to the drawing, a chlorine dioxide generator 10 produces a gaseous mixture of chlorine dioxide and steam on line 12, from which chlorine dioxide is absorbed into water to obtain an aqueous solution of chlorine dioxide which can be used for wood pulp bleaching or some other purpose.

10 Generaattori 10 tuottaa klooridioksidia aikaisemmin mainitun US-patentin No. 4 081 520 prosessin mukaisesti syöttämällä generaattoriin 10 linjaa 14 pitkin natriumkloraatti-liuosta, linjaa 16 pitkin rikkihappoa ja linjaa 18 pitkin metanolia.Generator 10 produces chlorine dioxide from the aforementioned U.S. Pat. 4,081,520 according to the process by feeding sodium chlorate solution to line 10 along line 14, sulfuric acid along line 16 and methanol along line 18.

15 Vesipitoinen reaktioväliaine, jonka kokonaishapponormaa- lisuus on suurempi kuin noin 9, pidetään kiehumispisteessään alle sen lämpötilan, jossa tapahtuu oleellista klooridioksidin hajoamista, yleensä lämpötila-alueella noin 30° - noin 85°C kiehumispistettä vastaavassa alipaineessa, joka on tavallisesti 20 alueella noin 20- noin 400 mmHg ja hapanta natriumsulfaattia saostuu reaktioväliaineesta heti kun reaktioväliaine saavuttaa kyllästymisen aloituksen jälkeen.An aqueous reaction medium having a total acid normality greater than about 9 is maintained at its boiling point below the temperature at which substantial decomposition of chlorine dioxide occurs, generally at a temperature in the range of about 30 ° to about 85 ° C at a boiling point pressure, usually in the range of about 20 ° C to about 20 ° C. about 400 mmHg and acidic sodium sulfate precipitates from the reaction medium as soon as the reaction medium reaches saturation after initiation.

Generaattorissa 10 pidetään reaktioväliaineen tilavuus oleellisesti vakiona tasapainottamalla generaattorin 10 sisään 25 menevän vesifaasin reaktioväliaineesta kaasumaisten tuotteiden virran 12 muodostavan haihtuvan veden tilavuuden kanssa, sekä kiinteän happaman natriumsulfaatin mukana reaktioseoksesta poistuvan veden kanssa.In generator 10, the volume of the reaction medium is kept substantially constant by equilibrating the aqueous phase entering the generator 10 with the volume of volatile water forming the gaseous product stream 12 from the reaction medium, and with the water leaving the reaction mixture with solid acidic sodium sulfate.

Generaattorissa 10 reaktioväliaineesta saostunut hapan 30 natriumsulfaatti ohjataan linjaa 20 pitkin reaktoriin 22. Hapan natriumsulfaatti, tavallisesti natr.iumseskvisulf aatti, voidaan poistaa generaattorista 10 reaktioväliaineen kanssa muodostuneena lietteenä ja erottaa siitä suodattamalla ennen reaktoria 22.In the generator 10, the acidic sodium sulfate precipitated from the reaction medium is directed along the line 20 to the reactor 22. The acidic sodium sulfate, usually sodium sesquisulfate, can be removed from the generator 10 as a slurry with the reaction medium and separated by filtration before the reactor 22.

35 Reaktorissa 22 konsentroidaan hapan natriumsulfaatti syöttämällä vettä linjaa 24 pitkin ja metanolia linjaa 26 pitkin. Veden ja happaman natriumsulfaatin (laskettuna Na^H(S04)2:na) painosuhde reaktorissa on noin 0,4:1-1,4:1, 9 69292 metanolin ja happaman natriumsulfaatin (laskettuna Na^H (SO^) 2 ina) painosuhde on noin 0,01- noin 2:1, edullisesti noin 0,3:1-0,8:1.In reactor 22, acidic sodium sulfate is concentrated by feeding water along line 24 and methanol along line 26. The weight ratio of water to acidic sodium sulfate (calculated as Na 2 H (SO 4) 2) in the reactor is about 0.4: 1 to 1.4: 1.9,69292 methanol and acidic sodium sulfate (calculated as Na 2 H (SO 4) 2) the weight ratio is from about 0.01 to about 2: 1, preferably from about 0.3: 1 to 0.8: 1.

Reaktorissa 22 kiinteään happamaan natriumsulfaat-5 tiin yhdistetyn väliaineen lämpötila on edullisesti noin 20° - noin 50°C ja vaihtoreaktio tuottaa vedetöntä neutraalia natriumsulfaattia. Happaman natriumsulfaatin vaihtoreaktio tuottaa neutraalin natriumsulfaatin ohella myös rikkihappoa. Neutraali natriumsulfaatti ja vesifaasi erotetaan jollakin 10 sopivalla menetelmällä kuten suodattamalla, ja neutraali natriumsulf aatti poistetaan linjaa 28 pitkin haluttua käyttötarkoitusta varten, tyypillisesti muodostamaan natrium- ja rikkiarvoja selluloosatehtaassa, johon klooridioksidigene-raattori 10 liittyy.In Reactor 22, the temperature of the medium combined with solid acidic sodium sulfate is preferably about 20 ° to about 50 ° C, and the exchange reaction produces anhydrous neutral sodium sulfate. The acidic sodium sulfate exchange reaction produces not only neutral sodium sulfate but also sulfuric acid. The neutral sodium sulfate and aqueous phase are separated by any suitable method such as filtration, and the neutral sodium sulfate is removed along line 28 for the desired use, typically to form sodium and sulfur values in the pulp mill to which the chlorine dioxide generator 10 is associated.

15 Vesipitoinen faasi, joka sisältää rikkihappoa, meta- nolia ja hiukan liuennutta natriumsulfaattia, poistetaan linjaa 30 pitkin ja jaetaan kahdeksi virraksi siten, että tavallisesti noin yksi kolmasosa tilavuudesta kierrätetään linjaa 32 pitkin metanolia klooridioksidi—generaattoriin syöttä-20 välle linjalle 18 ja näin saadaan ainakin osa, edullisesti kaikki generaattorissa 10 tarvittava metanoli, ja tarvittaessa syötetään metanolia linjaa 33 pitkin metanolin syöttölinjalle 18. Linjalla 32 olevan vesipitoisen faasin sisältämä rikkihappo tuottaa osan generaattorin 10 väliaineen rikkihappo-25 tarpeesta.The aqueous phase, containing sulfuric acid, methanol and slightly dissolved sodium sulphate, is removed along line 30 and divided into two streams, usually about one third of the volume being recycled along line 32 to line 18 of methanol fed to the chlorine dioxide generator to give at least part, preferably all the methanol required in the generator 10, and if necessary, methanol is fed along line 33 to the methanol supply line 18. The sulfuric acid contained in the aqueous phase on line 32 provides part of the need for sulfuric acid-25 in the medium of generator 10.

Tavallisesti vesipitoisen faasin tilavuuden kaksi kolmasosaa ohjataan linjaa 34 pitkin metanolin tislaajan 36, jossa metanoli poistetaan vesifaasista. Metanolihöyry ohjataan linjaa 38 pitkin lauhduttimeen 40 nestemäisen metanolin 30 muodostamiseksi, joka ohjataan edelleen linjaa 42 pitkin metanolin syöttölinjalle 26 vaihtoreaktoriin 22 siten, että reaktorin 22 metanolitarpeen tasapainotus syötetään linjaa 44 pitkin.Typically, two-thirds of the volume of the aqueous phase is directed along line 34 to a methanol distiller 36 where the methanol is removed from the aqueous phase. Methanol vapor is directed along line 38 to condenser 40 to form liquid methanol 30, which is further directed along line 42 to methanol feed line 26 to exchange reactor 22 such that the balance of methanol demand of reactor 22 is fed along line 44.

Rikkihappoliuos, josta on poistettu metanoli, kier-35 retään linjaa 46 pitkin linjalla 16 sijaitsevaan, klooridiok-sidigeneraattorin 10 rikkihapon syöttövirtaan. Lisäksi tarvittava rikkihappo syötetään linjaa 48 pitkin rikkihapon syöttölinjalle 16.The desulphurized sulfuric acid solution is circulated along line 46 to the sulfuric acid feed stream of line 10 of line 10. In addition, the required sulfuric acid is fed along line 48 to the sulfuric acid supply line 16.

10 6929210 69292

Edellä piirustuksen avulla kuvattu prosessi tuottaa siksi pääosin klooritonta klooridioksidia tehokkaasti ilman reaktioväliaineeseen tehtäviä katalyyttilisäyksiä. Samanaikaisesti saadaan sivutuote natriumsulfaatti neutraalissa muo-5 dossa, edullisesti vedettömässä neutraalissa muodossa, siten että rikkihappoa ei menetetä systeemistä sivutuotteen mukana. Systeemi käyttää erästä lähtöainetta, nimittäin metanolia, happaman sulfaatin muuttamiseen neutraaliksi sulfaatiksi.The process described above with the aid of the drawing therefore produces essentially chlorine-free chlorine dioxide efficiently without catalyst additions to the reaction medium. At the same time, the by-product sodium sulphate is obtained in neutral form, preferably in anhydrous neutral form, so that sulfuric acid is not lost from the systemic by-product. The system uses a starting material, namely methanol, to convert acid sulfate to neutral sulfate.

Keksintöä valaistaan edelleen seuraavien esimerkkien 10 avulla.The invention is further illustrated by the following Examples 10.

Esimerkki 1 Tämä esimerkki valaisee happaman natriumsulfaatin valmistamista US-patentin No. 4 081 520 mukaisella prosessilla. Klooridioksidigeneraattoria käytettiin muodostamaan kloo-^ ridioksidia natriumkloraatista, rikkihaposta ja metanolista. Reaktiovällainetta pidettiin sen kiehumispisteessä alipaineessa ja natriumseskvisulfaatti saostui reaktioväliaineesta. Toimintaparametrit on esitetty seuraavassa taulukossa I: 70Example 1 This example illustrates the preparation of acidic sodium sulfate in U.S. Pat. 4,081,520. A chlorine dioxide generator was used to form chlorine dioxide from sodium chlorate, sulfuric acid and methanol. The reaction medium was kept at its boiling point under reduced pressure, and sodium sesquisulfate precipitated from the reaction medium. The operating parameters are shown in the following Table I: 70

Taulukko I Toimintaolosuhteet:Table I Operating conditions:

- lämpötila 74°C- temperature 74 ° C

- paine 135 mm Hg 25 Lähtöaineiden konsentraatiot ja syöttönopeudet - MeOH 33 %, 3,4 ml/min.- pressure 135 mm Hg 25 Starting material concentrations and feed rates - MeOH 33%, 3.4 ml / min.

- H2S04 9 M, 3,6 ml/min.- H 2 SO 4 9 M, 3.6 ml / min.

30 - NaClOg 6,74M, 10,5 ml/min.30 - NaClOg 6.74M, 10.5 ml / min.

Generaattorinesteiden konsentraatiotGenerator fluid concentrations

-H2S04 9,3N-H 2 SO 4 9.3N

35 -NaCl03 1,1M35 -NaClO3 1.1M

Kiinteät kiteet NaoHtSO,)- J 4 λ 11 69292Solid crystals NaoHtSO,) - J 4 λ 11 69292

Klooridioksidin tuotto: - nopeus 0,48 g/l/min - kloraattiin perustuva 5 hyötysuhde > 99 % - kaasuanalyysi C1C>2 * ^9 %, Cl2 < ^ %Chlorine dioxide production: - rate 0.48 g / l / min - chlorate-based efficiency> 99% - gas analysis C1C> 2 * ^ 9%, Cl2 <^%

Esimerkki 2 Tämä esimerkki valaisee natriumseskvisulfaatin vaih-10 toreaktiota erilaisissa olosuhteissa.Example 2 This example illustrates the exchange reaction of sodium sesquisulfate under various conditions.

Suoritettiin joukko kokeita, joissa kiinteä natrium-seskvisulfaatti saatettiin kosketukseen veden ja/tai meta-nolin kanssa ympäristön lämpötilassa (20°C) samanaikaisesti kun lietettä sekoitettiin hitaasti noin 15 minuuttia.A series of experiments were performed in which solid sodium sesquisulfate was contacted with water and / or methanol at ambient temperature (20 ° C) while the slurry was stirred slowly for about 15 minutes.

15 Koesarja suoritettiin vaihtoprosessin kriittisten rajojen ja parhaiden toimintaolosuhteiden määrittämiseksi. Jokaisessa tapauksessa määritettiin saadun natriumsulfaatin paino ja natriumsulfaattiin jääneen rikkihapon osuus. Prosessin tehokkuutta tarkasteltaessa jäljelle jäävä alle 1 %:n rik-20 kihappokonsentraatio osoitti olennaisesti happaman natrium-sulfaatin 100 %:sta konversiota neutraaliksi natriumsulfaa-tiksi.15 A series of tests was performed to determine the critical limits of the exchange process and the best operating conditions. In each case, the weight of the sodium sulfate obtained and the proportion of sulfuric acid remaining in the sodium sulfate were determined. Considering the efficiency of the process, the residual sulfuric acid concentration of less than 1% indicated the conversion of substantially acidic sodium sulfate from 100% to neutral sodium sulfate.

a) Veden ja happaman natriumsulfaatin kriittinen alempi painosuhderaja 25 Koetulokset, jotka osoittavat alemman vesirNa^HiSO^) painosuhderajan 0,4:1 kriittisyyden, on esitetty seuraavas-sa taulukossa II:a) Critical lower weight ratio of water to acidic sodium sulphate 25 The test results showing the criticality of the lower weight ratio of 0.4: 1 for water (HiSO 4) are shown in the following Table II:

Taulukko IITable II

30 Koe Painosuhde Saanto H^SC^ n:o H20:Na3H(SC>4)2 CH30H:Na3H(SO4)2 paino-% kiintoaineessa ____(3)__(%)_ 1 0 1,1 99 (1) 15,2 2 0,125 0,7 93,3 (1) 18,4 35 3 0,25 0,6 : 84,5 (1) 10,4 4 0,4 0,6 64,2 77 0,92 5 0,5 0,4 67,3 81 0,84 69292 1230 Experiment Weight ratio Yield H 2 SO 4 No. H 2 O: Na 3 H (SC> 4) 2 CH 3 OH: Na 3 H (SO 4) 2% by weight in solids ____ (3) __ (%) _ 1 0 1.1 99 (1) 15 .2 2 0.125 0.7 93.3 (1) 18.4 35 3 0.25 0.6: 84.5 (1) 10.4 4 0.4 0.6 64.2 77 0.92 5 0 .5 0.4 67.3 81 0.84 69292 12

Huomautus: (1) Saantoarvo on merkityksetön näiden tuotteiden suuren happipitoisuuden takia.Note: (1) The yield value is insignificant due to the high oxygen content of these products.

Edellä esitetty taulukko II osoittaa selvästi, että on oleellista säätää veden painosuhde happamaan natrium-5 sulfaattiin vähintään arvoon 0,4:1, jotta saadaan täydellinen vaihtokonversio neutraaliksi suolaksi.Table II above clearly shows that it is essential to adjust the weight ratio of water to acidic sodium sulfate to at least 0.4: 1 in order to obtain complete exchange conversion to the neutral salt.

b) Veden ja happaman natriumsulfaatin kriittinen yleinen painosuhderaja(b) Critical overall weight ratio of water to acid sulphate

Koetulokset, jotka osoittavat ylemmän vesizNa^HtSO^) ^ 10 painosuhderajan 1,4:1 kriittisyyden, on annettu seuraavas-sa taulukossa III:The experimental results showing the criticality of the upper weight ratio limit of 1.4: 1 for water (Na 2 H 2 SO 4) ^ 10 are given in the following Table III:

Taulukko IIITable III

15 Koe Painosuhde Saanto H«90.15 Experiment Weight Ratio Yield H «90.

2 4 n:o H20:Na3H(S04) 2 CH30H:Na3H(9O4) 2 paino-% kiintoaineesta ____<a>__(%) 6 1,2 0,6 47,9 56 0,86 7 1,4 0,6 39,8 48 0,97 20 8 1,6 0,6 ei saostumaa i2 4 No. H 2 O: Na 3 H (SO 4) 2 CH 3 OH: Na 3 H (9O 4) 2% by weight of solids ____ <a> __ (%) 6 1.2 0.6 47.9 56 0.86 7 1.4 0 , 6 39.8 48 0.97 20 8 1.6 0.6 no precipitate i

Edellä esitetty taulukko III osoittaa selvästi, että on oleellista, ettei veden painosuhdetta happamaan nat-25 riumsulfaattiin säädetä suuremmaksi kuin 1,4:1, jotta reaktiosta saadaan saostuma.Table III above clearly shows that it is essential that the weight ratio of water to acidic sodium sulfate is not adjusted to be greater than 1.4: 1 in order to obtain a precipitate from the reaction.

c) Metanolin läsnäolon kriittisyys vaihtoreaktion aikanac) Criticality of the presence of methanol during the exchange reaction

Koetulokset, jotka osoittavat metanolin läsnäolon 30 kriittisyyden reaktion aikana, on esitetty seuraavassa taulukossa IV: 13 69292The experimental results showing the criticality of the presence of methanol during the reaction are shown in the following Table IV: 13 69292

Taulukko IVTable IV

Koe I Painosuhde Saanto H„SO.Experiment I Weight ratio Yield H „SO.

I 2 4 n:o i H^OrNa^HiSO^)^ CH^OH:Na^H (SO^) ^ paino-% kiintoaineessa 5 |___(2)__(%) 9 0,75 0 16,8 20,2 1 ,0 10 0,75 0,1 57,3 69 1,1 11 I 0,875 0,1 37,5 45 0,73 12 ! 0,75 I 0,2 j 52,3 63 j 0,94 10 !I 2 4 n H 1 H 2 O (Na 2 H 2 SO 2) 2% by weight in the solid 5 μl (2) __ (%) δ 0.75 0 16.8 20, 2 1, 0 10 0,75 0,1 57,3 69 1,1 11 I 0,875 0,1 37,5 45 0,73 12! 0.75 I 0.2 j 52.3 63 j 0.94 10!

Taulukon tulokset osoittavat neutraalin natrium-sulfaatin saannon voimakasta kasvua niinkin pienellä meta-nolin ja happaman natriumsulfaatin painosuhteella kuin 0,1:1.The results in the table show a strong increase in the yield of neutral sodium sulfate with a weight ratio of methanol to acidic sodium sulfate as low as 0.1: 1.

15 d) Metanolin ja happaman natriumsulfaatin ylemmän painosuhderajan kriittisyys15 d) Criticality of the upper weight ratio limit for methanol and acid sodium sulphate

Koetulokset, jotka osoittavat metanolin ja happaman natriumsulfaatin ylemmän painosuhderajan kriittisyyden, on esitetty seuraavassa taulukossa V: 20The test results showing the criticality of the upper weight limit for methanol and acid sodium sulfate are shown in Table V below: 20

Taulukko VTable V

Koe Painosuhde Saanto H„S0.Experiment Weight Ratio Yield H „S0.

2 4 n:o H^OtNa^HiSO^)^ CH^OHiNa^HtSOj)^ paino-% kiintoaineessa 25_______(3)__(%) 9 0,75 0 16,8 20,2 1,0 10 0,75 0,1 57,3 69 1,1 11 0,875 0,1 37,5 45 0,73 12 0,75 0,2 52,3 63 0,94 302 4 No. H ^ OtNa ^ HiSO4) ^ CH2OHiNa ^ HtSOj) ^% by weight in the solid 25 _______ (3) __ (%) 9 0.75 0 16.8 20.2 1.0 10 0.75 0.1 57.3 69 1.1 11 0.875 0.1 37.5 45 0.73 12 0.75 0.2 52.3 63 0.94 30

Kuten edellä esitetystä taulukosta V voidaan havaita, ei saannossa havaita enää kasvua, kun metanolin ja happaman natriumsulfaatin painosuhde ylittää arvon 2:1.As can be seen from Table V above, no further increase in yield is observed when the weight ratio of methanol to acidic sodium sulfate exceeds 2: 1.

14 69292 e) Suositelluilla alueilla saadut tulokset Koetulokset, jotka osoittavat, että suhteen I^O.-Na^H (SO^) 2 ja suhteen CH^OH:Na^H (SO^) ^ kriittisten rajojen välillä saadaan parhaat tulokset, on esitetty seuraa-5 vassa taulukossa VI:14 69292 e) Results obtained in the recommended ranges The experimental results showing that the best results are obtained between the critical limits of the ratio I ^ O.-Na 2 H (SO 2) 2 and the ratio CH 2 OH: Na 2 H (SO 2) 2 are: shown in Table VI below:

Taulukko VITable VI

Koe Painosuhde Saanto 10 n:o I^OzNa^HiSOj) ^ CH^OHzNa^HiSO^) ^ paino-% kiintoaineessa ____(2)__(%) 16 0,645 0,34 63,3 76 0,53 17 0,75 0,4 64,5 77 0,56 18 0,75 0,6 67,3 81 0,34 15 19 0,75 | 0,8 j 70,7 85 0,13Experiment Weight Ratio Yield 10 No. I (O 2 Na 2 HiSO 3) ^ CH 2 OH 2 Na 2 HiSO 2) ^% by weight in solids ____ (2) __ (%) 16 0.645 0.34 63.3 76 0.53 17 0.75 0.4 64.5 77 0.56 18 0.75 0.6 67.3 81 0.34 15 19 0.75 | 0.8 j 70.7 85 0.13

Edellä esitetyn taulukon VI tuloksista voidaan havaita, että kun I^OiNa^H(SO^)^“painosuhde on suositellulla alueella 0,6 - 0,8:1 ja CH^OHiNa^H(SO^)£-moolisuhde on 20 suositellulla alueella 0,3 - 0,8:1, saadaan tuotesaantoja, jotka ovat suurempia kauin 75 % ja toisen happotaso on pienempi kuin 0,6 %.From the results of Table VI above, it can be seen that when the weight ratio of N 2 O 2 Na 2 H (SO 2) 2 H is in the preferred range of 0.6 to 0.8: 1 and the molar ratio of CH 2 OH in the range of 0.3 to 0.8: 1, product yields greater than 75% are obtained and the acid level of the other is less than 0.6%.

Esimerkki 3 Tämä esimerkki valaisee muiden alkoholien ja keto-25 nien käyttöä kuin metanolin.Example 3 This example illustrates the use of alcohols and keto-25s other than methanol.

Esimerkin 2 menetelmä toistettiin käyttäen metanolin tilalla asetonia ja etanolia kahtena käyttökertana 20°C:ssa ja 10 minuutin ajan hitaasti sekoittaen. Tulokset on koottu seuraavaan taulukkoon VII: li 69292 15The procedure of Example 2 was repeated using acetone and ethanol instead of methanol twice for 20 minutes at 20 ° C with slow stirring. The results are summarized in the following Table VII: 69292 15

Taulukko VIITable VII

Painosuhde Painosuhde Talteen- % H„SO„ Vesi- 2 4 I^ChNa^H (£50^)2 Liuotin: otetun ^280^: faasin 5 Liuotin Na2H(SO^)^ Na2SO^:n ssä normaa- _ paino (g)_lisuusWeight ratio Weight ratio Recovery% H „SO„ Water 2 4 I ^ ChNa ^ H (£ 50 ^) 2 Solvent: taken from ^ 280 ^: phase 5 Solvent in Na2H (SO2) ^ Na2SO4 normal weight _ ( g) _lisuus

Asetoni 0,75:1 0,4:1 62,4 1,6 5,1Acetone 0.75: 1 0.4: 1 62.4 1.6 5.1

Etanoli 0,75:1 0,4:1 75,9 0,13 5,1 10Ethanol 0.75: 1 0.4: 1 75.9 0.13 5.1 10

Edellä esitetyn taulukon VII tulokset havainnollistavat asetonin ja etanolin käyttökelpoisuutta vaihto-reaktiossa.The results in Table VII above illustrate the utility of acetone and ethanol in the exchange reaction.

Tämän selostuksen yhteenvetona tarjoaa tämä kek-15 sintö tehokkaan klooridioksidin tuottoprosessin, jossa muodostuu klooritonta klooridioksidia ja sivutuotteena natriumsulfaattia.In summary of this disclosure, the present invention provides an efficient chlorine dioxide production process in which chlorine-free chlorine dioxide is formed and sodium sulfate as a by-product.

Claims (4)

6929269292 1. Menetelmä klooridioksidin tuottamiseksi pelkistämällä reaktioalueella kloraatti-ioneja kloridi-ioneilla 5 vettä sisältävässä happamassa reaktioväliaineessa, joka sisältää rikkihappoa väkevämpänä kuin 6 normaalisena liuoksena, samanaikaisesti kun reaktioväliainetta pidetään sen kiehumispisteessä alipaineessa ja hapanta natriumsulfaattia saostuu reaktioalueella, tunnettu siitä, että reaktio-^ alueelta poistamisen jälkeen hapan natriumsulfaatti saatetaan kosketukseen veden kanssa metanolin läsnäollessa, jolloin vettä käytetään painosuhteessa happamaan natriumsulfaattiin (laskettuna Na^HiSO^)^tna) alueella 0,4:1-1,4:1 ja metanolia painosuhteessa happamaan natriumsulfaattiin (laskettuna 1 5 Na^H(S04)2:na) alueella 0,01:1-2:1, jolloin muodostuu kiinteä neutraali sulfaatti ja vesifaasi, joka sisältää rikkihappoa, ja rikkihappo kierrätetään takaisin reaktioväliaineeseen.A process for producing chlorine dioxide by reducing chlorate ions in the reaction zone with chloride ions in an aqueous acidic reaction medium containing sulfuric acid in a concentration greater than 6 as a normal solution, while keeping the reaction medium at its boiling point under reduced pressure and acidic sodium sulfate then the acidic sodium sulphate is contacted with water in the presence of methanol, the water being used in a weight ratio to acidic sodium sulphate (calculated as Na 2 SO 2 (SO 4) 2) in the range of 0.01: 1-2: 1 to form a solid neutral sulfate and an aqueous phase containing sulfuric acid, and the sulfuric acid is recycled back to the reaction medium. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että veden ja happaman natriumsulfaatin välinen 20 painosuhde on alueella 0,6:1-0,8:1 ja metanolin ja happaman natriumsulfaatin välinen painosuhde alueella 0,3:1-0,8:1.Process according to Claim 1, characterized in that the weight ratio of water to acidic sodium sulphate is in the range from 0.6: 1 to 0.8: 1 and the weight ratio of methanol to acidic sodium sulphate is in the range from 0.3: 1 to 0, 8: 1. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että reaktioväliaineen normaalisuus on suurempi kuin 9 normaalinen ja kloridi-ionit väliaineessa 25 muodostuvat pelkistämällä klooria, jota tuotetaan samanaikaisesti klooridioksidin kanssa metanolilla.Process according to Claim 1 or 2, characterized in that the normality of the reaction medium is greater than 9 normal and the chloride ions in the medium 25 are formed by reduction of chlorine, which is produced simultaneously with chlorine dioxide with methanol. 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kontaktivaiheen jälkeen saatava vesi- faasi jaetaan kahteen virtaan, jotka sisältävät rikkihappoa 30 ja metanolia; toinen virta kierrätetään reaktioväliaineeseen, toisesta virrasta poistetaan metanoli metanolivirran ja vesi-virran muodostamiseksi; metanolivirta kierrätetään kontakti-vaiheeseen ja vesivirta kierrätetään reaktioväliaineeseen.Process according to Claim 3, characterized in that the aqueous phase obtained after the contacting step is divided into two streams containing sulfuric acid 30 and methanol; a second stream is recycled to the reaction medium, methanol is removed from the second stream to form a methanol stream and a water stream; the methanol stream is recycled to the contact phase and the water stream is recycled to the reaction medium.
FI812858A 1980-09-15 1981-09-14 FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV KLORDIOXID FI69292C (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA360362 1980-09-15
CA000360362A CA1149131A (en) 1980-09-15 1980-09-15 High efficiency production of chlorine dioxide

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI812858L FI812858L (en) 1982-03-16
FI69292B true FI69292B (en) 1985-09-30
FI69292C FI69292C (en) 1986-01-10

Family

ID=4117895

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI812858A FI69292C (en) 1980-09-15 1981-09-14 FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV KLORDIOXID

Country Status (10)

Country Link
JP (1) JPS5782103A (en)
AR (1) AR224705A1 (en)
BR (1) BR8105884A (en)
CA (1) CA1149131A (en)
CS (1) CS228533B2 (en)
FI (1) FI69292C (en)
FR (1) FR2490206A1 (en)
PL (1) PL127816B1 (en)
SE (1) SE8105432L (en)
SU (1) SU1114331A3 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE463670B (en) * 1988-10-11 1991-01-07 Eka Nobel Ab PROCEDURE FOR PREPARATION OF CHLORIDE Dioxide
US5116595A (en) * 1991-04-22 1992-05-26 Tenneco Canada Inc. Metathesis of acidic by-product of chlorine dioxide generating process
US5205995A (en) * 1991-04-22 1993-04-27 Sterling Canada Inc. Metathesis of acidic by-product of chlorine dioxide generating apparatus
AU5586394A (en) * 1992-11-09 1994-06-08 Sterling Canada, Inc. Metathesis of acidic by-product of chlorine dioxide generating process
US5399332A (en) * 1993-10-20 1995-03-21 Sterling Canada, Inc. Dynamic leaching procedure for metathesis
CA2785438C (en) * 2010-01-18 2018-02-20 Akzo Nobel Chemicals International B.V. Process for the production of chlorine dioxide

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL6403701A (en) * 1964-04-08 1965-10-11
US3597168A (en) * 1968-12-11 1971-08-03 Kali Veb K Recovery of large grains of na2so4 and (nh4)2so4 from aqueous methanol solutions
US3760065A (en) * 1970-05-29 1973-09-18 Erco Ind Ltd Production of chlorine dioxide
US4154809A (en) * 1976-03-19 1979-05-15 Erco Industries Limited High efficiency chlorine dioxide production using HCl as acid and methanol addition
CA1079482A (en) * 1976-05-27 1980-06-17 John Howard Method of separating sulfuric acid from neutral sodium sulphate
ZA786778B (en) * 1978-01-03 1980-07-30 Erco Ind Ltd Improved washing procedure in chlorine dioxide production

Also Published As

Publication number Publication date
FR2490206B1 (en) 1985-01-11
FR2490206A1 (en) 1982-03-19
JPS5782103A (en) 1982-05-22
PL127816B1 (en) 1983-11-30
CA1149131A (en) 1983-07-05
BR8105884A (en) 1982-06-08
FI69292C (en) 1986-01-10
PL233030A1 (en) 1982-06-07
JPH0159204B2 (en) 1989-12-15
SE8105432L (en) 1982-03-16
AR224705A1 (en) 1981-12-30
FI812858L (en) 1982-03-16
CS228533B2 (en) 1984-05-14
SU1114331A3 (en) 1984-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5091166A (en) Process for the production of chlorine dioxide
FI107910B (en) Process for the production of chlorine dioxide
US4473540A (en) High efficiency chlorine dioxide process
US4325934A (en) Production of chlorine dioxide with conversion of by-product solid phase sodium acid sulphate to its neutral form
US4465658A (en) Chlorine dioxide process
US5116595A (en) Metathesis of acidic by-product of chlorine dioxide generating process
CA1333519C (en) Process for the production of chlorine dioxide
US3754081A (en) Process for the production of chlorine dioxide,chlorine and a mixtureof an alkali metal sulfate and bisulfate
FI69292B (en) FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV KLORDIOXID
US4137296A (en) Production of chlorine dioxide
CA1118580A (en) Production of chlorine dioxide having low chlorine
AU2010305879B2 (en) Process for production of chlorine dioxide
FI83208B (en) FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV KLORDIOXID.
CA1105877A (en) Process for producing chlorine dioxide
CA2038184A1 (en) Process for the production of chlorine dioxide
US5593653A (en) Metathesis of acidic by-product of chlorine dioxide generating process
FI108536B (en) Process for producing chlorine dioxide by using several reducing agents together
FI107252B (en) Process for the preparation of chlorine dioxide
FI68602B (en) MAONGSIDIGT FOERFARANDE FOER ATT UTVECKLA KLORDIOXID
US4743707A (en) Process for purifying allyl alcohol
US5205995A (en) Metathesis of acidic by-product of chlorine dioxide generating apparatus
EP0131378A1 (en) Process for the production of chlorine dioxide
CA1116831A (en) Versatile process for generating chlorine dioxide
CA1170816A (en) Production of mixed acid feed for chlorine dioxide generation
CA1181225A (en) High efficiency chlorine dioxide process

Legal Events

Date Code Title Description
MA Patent expired

Owner name: STERLING CANADA,_INC.