FI72108C - FRAMSTAELLNING AV KLORDIOXID. - Google Patents

FRAMSTAELLNING AV KLORDIOXID. Download PDF

Info

Publication number
FI72108C
FI72108C FI823753A FI823753A FI72108C FI 72108 C FI72108 C FI 72108C FI 823753 A FI823753 A FI 823753A FI 823753 A FI823753 A FI 823753A FI 72108 C FI72108 C FI 72108C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
chlorine
reaction
acid
mixture
sulfur dioxide
Prior art date
Application number
FI823753A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI72108B (en
FI823753A0 (en
FI823753L (en
Inventor
Maurice C J Fredette
Original Assignee
Tenneco Canada Inc
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 Tenneco Canada Inc filed Critical Tenneco Canada Inc
Publication of FI823753A0 publication Critical patent/FI823753A0/en
Publication of FI823753L publication Critical patent/FI823753L/en
Publication of FI72108B publication Critical patent/FI72108B/en
Application granted granted Critical
Publication of FI72108C publication Critical patent/FI72108C/en

Links

Classifications

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

Description

1 721081 72108

Klooridioksidin valmistus Tämä keksintö koskee klooridioksidin tuottamisessa käytettävän kloorivetyhapon ja rikkihapon seoksen valmis-5 tusta.This invention relates to the preparation of a mixture of hydrochloric acid and sulfuric acid for use in the production of chlorine dioxide.

US-patenttijulkaisussa 3 864 456 (patentin haltija tämän hakemuksen tekijä) kuvataan menetelmää klooridioksidin ja kloorin valmistamiseksi, jossa natriumkloraattia pelkistetään lisättyjen kloridi-ionien avulla vesipitoisessa hap-10 pamassa reaktioväliaineessa, joka sisältää rikkihappoa, ko-konaishapponormaalisuuden ollessa alhainen, noin 2 - noin 4,8 N. Reaktioseos pidetään kiehumispisteessään normaali-painetta alhaisemmassa paineessa siten, että kloori ja kloo-ridioksidi poistuvat reaktioväliaineesta kaasuseoksena ve-15 sihöyryn kanssa. Sivutuotteena oleva vedetön neutraali nat-riumsulfaatti saostuu reaktioväliaineesta sen jälkeen, kun reaktioväliaine tulee sen suhteen kylläiseksi prosessin käynnistämisen jälkeen. Klooridioksidin, kloorin ja vesihöyryn muodostama kaasumainen seos, joka poistetaan reaktio-20 vyöhykkeestä, käsitellään vedellä, tavallisesti ainakin osittaisen vesihöyryn lauhduttamisen jälkeen, jolloin muodostuu klooridioksidiliuos, joka sisältää myös liuennutta klooria.U.S. Patent No. 3,864,456 to the assignee of this patent describes a process for preparing chlorine dioxide and chlorine in which sodium chlorate is reduced by added chloride ions in an aqueous acidic reaction medium containing sulfuric acid with a total acidity of about 4 to about 4, .8 N. The reaction mixture is maintained at its boiling point at a pressure below normal pressure so that chlorine and chlorine dioxide are removed from the reaction medium as a gas mixture with water-steam. Anhydrous neutral sodium sulfate as a by-product precipitates from the reaction medium after the reaction medium becomes saturated with it after starting the process. A gaseous mixture of chlorine dioxide, chlorine and water vapor removed from the reaction zone is treated with water, usually after at least partial condensation of water vapor, to form a chlorine dioxide solution which also contains dissolved chlorine.

Aiemmin on ehdotettu US-patenttijulkaisussa 3 347 628 25 klooridioksidin vesiliuoksen muodostamista klooridioksidin, kloorin ja vesihöyryn kaasumaisesta seoksesta, joka poistetaan klooridioksidigeneraattorista ja johon lisätään ulkopuolista vesihöyryä kaasujen laimentamiseksi, saattamalla kaasuseos kosketukseen veden kanssa. Tässä aiemmassa mene-30 telmässä absorptiossa jäljelle jäänyt kaasumainen kloori saatetaan reagoimaan rikkidioksidin ja veden kanssa, jolloin muodostuu rikkihappoa ja suolahappoa, jotka syötetään klooridioksidigeneraattoriin.It has previously been proposed in U.S. Patent 3,347,628 to form an aqueous solution of chlorine dioxide from a gaseous mixture of chlorine dioxide, chlorine and water vapor which is removed from a chlorine dioxide generator and to which external water vapor is added to dilute the gases by contacting the gas mixture with water. In this previous method, the gaseous chlorine remaining in the absorption is reacted with sulfur dioxide and water to form sulfuric acid and hydrochloric acid, which are fed to a chlorine dioxide generator.

Kuten on yksityiskohtaisesti selostettu US-patentti-35 julkaisussa 4 086 329 (haltijana tämän hakemuksen tekijä), jälkimmäinen suunnitelma ei ole sovellettavissa suoraan US-patenttijulkaisun 3 384 456 mukaiseen prosessiin, sillä 2 72108 klooridioksidin valmistuksen kemiallinen hyötysuhde kiehuvassa reaktioväliaineessa, alennetussa paineessa ja kokonais-happopitoisuuden ollessa alhainen, on alle 100 % jälkimmäisessä prosessissa. Kuten US-patenttijulkaisussa 4 086 329 5 kuvataan, on ratkaisevaa säätää happosyötön vety- ja kloridi-ionipitoisuuksia ottaen huomioon tämä hyötysuhteen alhaisuus tai muuten jatkuvatoimisuus on epäkäytännöllistä.As described in detail in U.S. Patent No. 4,086,329 (assigned to the assignee of this application), the latter plan is not directly applicable to the process of U.S. Patent No. 3,384,456, since the chemical efficiency of 2,7108 chlorine dioxide production in a boiling reaction medium and a reduced pressure medium at a low acid content is less than 100% in the latter process. As described in U.S. Patent 4,086,329 5, it is critical to adjust the hydrogen and chloride ion concentrations in the acid feed, given this low efficiency or otherwise continuous operation is impractical.

Nyt on havaittu, että reagoimattoman rikkidioksidin läsnäolo suola- ja rikkihapposeoksessa, joka saadaan kloorin, 10 rikkidioksidin ja veden välisestä reaktiosta ja joka johdetaan reaktioväliaineeseen, on haitallista klooridioksidia synnyttävälle prosessille, jopa hyvin pieninä pitoisuuksina. Usein kennonestettä, so. natriumkloraattiliuosta, joka saadaan ilman diafragmaa suoritetusta natriumkloridiliuoksen 15 elektrolyysistä, käytetään natriumkloraattisyötön lähteenä reaktioväliaineeseen. Tällainen kennoneste sisältää tavallisesti jonkin verran liuennutta natriumdikromaattia tuloksena tämän kemikaalin käytöstä edistämään elektrolyysireaktiota. Liuenneen rikkidioksidin läsnäolon happoseosvirrassa on ha-20 vaittu pelkistävän dikromaatti-ionit kolmenarvoiseksi kromiksi, mikä puolestaan saa aikaan sen, että vedetön natrium-sulfaattisakka muodostaa hyvin pieniä kiteitä, jotka on hyvin vaikea suodattaa tai muuten erottaa reaktioväliaineesta. Lisäksi on havaittu, että dikromaatti-ionien puuttuessa reak-25 tioväliaineesta liuennut rikkidioksidi happoseosvirrassa alentaa klooridioksidin tuotannon hyötysuhdetta.It has now been found that the presence of unreacted sulfur dioxide in the mixture of hydrochloric acid and sulfuric acid obtained from the reaction between chlorine, sulfur dioxide and water and introduced into the reaction medium is detrimental to the chlorine dioxide-generating process, even at very low concentrations. Often cell fluid, i.e. the sodium chlorate solution obtained from the electrolysis of the sodium chloride solution without the diaphragm is used as a source of sodium chlorate feed to the reaction medium. Such cell fluid usually contains some dissolved sodium dichromate as a result of the use of this chemical to promote the electrolysis reaction. The presence of dissolved sulfur dioxide in the acid mixture stream has been found to reduce dichromate ions to trivalent chromium, which in turn causes the anhydrous sodium sulfate precipitate to form very small crystals that are very difficult to filter or otherwise separate from the reaction medium. In addition, it has been found that in the absence of dichromate ions, sulfur dioxide dissolved in the reaction medium in the acid mixture stream lowers the efficiency of chlorine dioxide production.

Menettely, jossa klooridioksidin absorption sivutuotteena olevan kloorin annetaan reagoida rikkidioksidin ja veden kanssa, jolloin muodostuu rikki- ja suolahappojen seos 30 uudelleen käytettäväksi klooridioksidigeneraattorissa, ei ole kuitenkaan kaupallisesti houkutteleva. Koska suolahappoa käytetään täyttämään ainakin osa kloridi-ionitarpeesta ja osa happotarpeesta klooridioksidin valmistusprosessissa, tuotetun natriumsulfaatin kokonaismäärä tuotettua kloori-35 dioksidimoolia kohden alenee verrattuna prosessiin, jossa natriumkloridista saadaan kaikki tarvittava kloridi ja li 3 72108 ja rikkihaposta kaikki tarvittava happo, kuten ilmenee seu-raavista yhtälöistä:However, the process of reacting chlorine as a by-product of chlorine dioxide absorption with sulfur dioxide and water to form a mixture of sulfuric and hydrochloric acids for reuse in a chlorine dioxide generator is not commercially attractive. Since hydrochloric acid is used to meet at least part of the chloride ion requirement and part of the acid requirement in the chlorine dioxide production process, the total amount of sodium sulphate produced per mole of chlorine-35 dioxide produced is reduced compared to sodium chloride to give all necessary chloride and sulfuric acid, such as sulfuric acid. :

NaC10- + (l-x)NaCl + x HCl + 2-x H_ SO, -> 3 2 4 5 2 CIO- + 1/2C1- + H-0 + 2-x Na-SO, (1) 2 2 2 —— 2 4NaC10- + (1x) NaCl + x HCl + 2-x H_SO, -> 3 2 4 5 2 CIO- + 1 / 2Cl- + H-O + 2-x Na-SO, (1) 2 2 2 - - 2 4

NaClO. + 5 (1-x) NaCl + 5x HCl + 6-5x H.SO. -> 3 —£— 2 4 10 3C1_ + 3H.0 + 6-5x Na~ SO. (2) 2 2 —2 2 4 ' joissa x on kulunut suolahapon mooliosuus, joka on desimaaliluku, joka on pienempi tai yhtä suuri noin 1,00. Yhtä-15 lö (1) esittää reaktiota, jossa syntyy klooridioksidia; yhtälön (1) mukainen reaktio on yhtälön (2) mukaista reaktiota edullisempi siinä suhteessa, että edellisessä muodostuu klooridioksidia.NaClO. + 5 (1-x) NaCl + 5x HCl + 6-5x H.SO. -> 3 - £ - 2 4 10 3C1_ + 3H.0 + 6-5x Na ~ SO. (2) 2 2 —2 2 4 'where x is the proportion of spent hydrochloric acid that is a decimal number less than or equal to about 1.00. Equation-15 (1) shows a reaction in which chlorine dioxide is formed; the reaction according to Equation (1) is more preferable than the reaction according to Equation (2) in that chlorine dioxide is formed in the former.

On havaittavissa, että syntyneen natriumsulfaatin 20 osuus alenee, kun natriumkloridin ja rikkihapon sijasta käytetyn suolahapon osuus kasvaa. Selluloosateollisuuden natriumsulf aattitarve on vähentynyt, kun taas klooridioksidi-tarve on lisääntynyt. Se, että voidaan tuottaa vähemmän natriumsulfaattia suolahappoa käyttämällä, on edullista.It can be seen that the proportion of sodium sulfate formed decreases as the proportion of hydrochloric acid used instead of sodium chloride and sulfuric acid increases. The need for sodium sulphate in the pulp industry has decreased, while the need for chlorine dioxide has increased. It is preferred that less sodium sulfate be produced using hydrochloric acid.

25 Lisäksi, koska absorptiosta tuleva kloorikaasu reagoi muodostaen uudelleen käytettäviä kemikaaleja, ei ole juuri välttämätöntä absorboida klooria erikseen, tavallisesti natriumhydroksidiliuokseen hypokloriitiksi. Kun yhä enemmän pyritään käyttämään klooridioksidia korvaamaan huomattava 30 osa kloorista, jota on aiemmin käytetty valkaisuaineena monivaiheisen valkaisuprosessin ensimmäisessä vaiheessa, on kloorin tarve vähentynyt, kun taas klooridioksidin tarve on lisääntynyt.25 Furthermore, since the chlorine gas from the absorption reacts to form reusable chemicals, it is hardly necessary to absorb the chlorine separately, usually in sodium hydroxide solution, into hypochlorite. As more and more efforts are made to use chlorine dioxide to replace the substantial 30 parts of chlorine previously used as a bleaching agent in the first stage of a multi-stage bleaching process, the need for chlorine has decreased, while the need for chlorine dioxide has increased.

Ongelma, johon tämä keksintö kohdistuu, on suolahapon 35 ja rikkihapon vesiliuoksen valmistus rikkidioksidin, kloorin ja veden välisellä reaktiolla, joka liuos ei sisällä liuennutta rikkidioksidia ja jonka kokonaishappopitoisuus on 4 72108 soveltuva, käytettäväksi klooridioksidin valmistukseen US-patenttijulkaisun 3 864 456 mukaisella menetelmällä.The problem to which this invention relates is the preparation of an aqueous solution of hydrochloric acid 35 and sulfuric acid by a reaction between sulfur dioxide, chlorine and water, which solution does not contain dissolved sulfur dioxide and has a total acid content of 4,710,108, for use in the preparation of chlorine dioxide according to U.S. Pat. No. 3,864,456.

Keksinnön mukaisesti suolahapon ja rikkihapon seos valmistetaan rikkidioksidin, kloorin ja veden välisellä 5 reaktiolla määrätyn klooriylimäärän ollessa läsnä reaktio-seoksessa .According to the invention, a mixture of hydrochloric acid and sulfuric acid is prepared by a reaction between sulfur dioxide, chlorine and water in the presence of a certain excess of chlorine in the reaction mixture.

Klooriylimäärä, joka tarvitaan välttämään liuenneen rikkidioksidin läsnäolo happoseostuotteessa, kasvaa suurin piirtein lineaarisesti tuotetun happoseoksen väkevyyden 10 kasvaessa. Tämä tulos on yllättävä, sillä aiemmin on uskottu, että koska kloori ja rikkidioksidi reagoivat stökiomet-risesti, happoväkevyydellä tulisi olla vain vähäinen tai olematon vaikutus vaadittavaan kloorin osapaineeseen.The excess chlorine required to avoid the presence of dissolved sulfur dioxide in the acid mixture product increases approximately linearly as the concentration of the acid mixture produced increases. This result is surprising, since it has previously been believed that since chlorine and sulfur dioxide react stoichiometrically, the acid concentration should have little or no effect on the required chlorine partial pressure.

Klooriylimäärän vaikutus liuenneen rikkidioksidin pi-15 toisuuteen happoseostuotteessa on suurin piirtein lineaarinen luonteeltaan. Siten tietyllä suolahapon ia rikkihapon seoksen väkevyydellä liuenneen rikkidioksidin pitoisuus laskee nollaan ja sen jälkeen liuenneen kloorin pitoisuus kasvaa lineaarisesti kaasumaisen kloorin ylimäärän kasvaes-20 sa.The effect of excess chlorine on the pi-15 content of dissolved sulfur dioxide in the acid alloy product is approximately linear in nature. Thus, at a certain concentration of a mixture of hydrochloric acid and sulfuric acid, the concentration of dissolved sulfur dioxide decreases to zero, and then the concentration of dissolved chlorine increases linearly as the excess gaseous chlorine increases.

Rikkidioksidin, kloorin ja veden välinen reaktio suoritetaan keksinnön mukaisesti reaktiovyöhykkeessä, joka voi muodostua yhdestä, kahdesta tai useammasta reaktioastiasta, joissa on kaasumaisen rikkidioksidin tuloaukko, kaasumaisen 25 kloorin ja ilman tuloaukko, reagoivana aineena ja absorptio-väliaineena hapoille toimivan veden tuloaukko, suola- ja rikkihapon seoksen poistoaukko sekä ylimääräisen kloorin ja ilman poistoaukko. Keksinnön mukaisesti kloorin osapai-neen poistuvassa kloorin ja ilman seoksessa on havaittu ole-30 van tietyssä suhteessa rikkidioksidin pitoisuuteen happo-seostuotevirrassa ja sitä voidaan seurata ja käyttää tietolähteenä mainitun pitoisuuden määrittämiseksi.The reaction between sulfur dioxide, chlorine and water is carried out according to the invention in a reaction zone which may consist of one, two or more reaction vessels having a gaseous sulfur dioxide inlet, a gaseous chlorine and air inlet, a reactor and an inlet of acid acting as a reactant and an absorption medium. a mixture outlet and an excess chlorine and air outlet. According to the invention, the partial pressure of chlorine in the effluent mixture of chlorine and air has been found to be in a certain proportion to the concentration of sulfur dioxide in the acid-mixture product stream and can be monitored and used as a source of information to determine said concentration.

Kun veden virtausnopeus reaktiovyöhykkeeseen on sellainen, että happoseostuotevirran kokonaishapponormaalisuus 35 on suurin piirtein vakio, sellainen kloorin virtausnopeus, joka suurentaa kloorin osapainetta reaktiovyöhykkeen pois-tovirtauksessa, muuttaa liuenneiden kaasujen pitoisuutta happoseos-poistovirtauksessa lineaarisesti.When the water flow rate to the reaction zone is such that the total acid normality 35 of the acid mixture product stream is approximately constant, a chlorine flow rate that increases the partial pressure of chlorine in the reaction zone effluent linearly changes the concentration of dissolved gases in the acid mixture effluent.

5 721085 72108

Esimerkiksi happoseoksen väkevyyden ollessa 6,5 N, laskettuna kloorivetyhapon ja rikkihapon seoksen kokonais-normaalisuutena hapon suhteen, kloorin osapaine 100 mmHg kaasun ulosvirtauksessa johtaa liuenneen rikkidioksidin pi-5 toisuuteen 1 g/1 happoseoksessa, kun taas kloorin osapaine noin 150 mmHg johtaa liuenneen rikkidioksidin pitoisuuteen 0 g/1. Kun kloorin osapaine vielä kohoaa, happoseoksessa olevan liuenneen kloorin pitoisuus kasvaa kloorin osapai-neen kohotessa.For example, at an acid mixture concentration of 6.5 N, calculated as the total normality of the mixture of hydrochloric acid and sulfuric acid with respect to acid, a partial pressure of 100 mmHg in the gas effluent results in a dissolved sulfur dioxide concentration of 1 g / l in an acid mixture, while a partial pressure of about 150 mmHg 0 g / l. When the partial pressure of chlorine still increases, the concentration of dissolved chlorine in the acid mixture increases as the partial pressure of chlorine increases.

10 Jopa niin pienellä liuenneen S02:n pitoisuudella kuin 1 g/1 on haitallinen vaikutus klooridioksidin valmistusreak-tioon; hyötysuhde alenee ja dikromaatti-ionien läsnäollessa sivutuotteena olevan natriumsulfaatin laskeutus ja talteenotto vaikeutuvat. Tämän keksinnön mukaisesti liuenneen rik- 15 kidioksidin pitoisuus pidetään arvossa 0 g/1 säätämällä sopivasti kloorin osapainetta reaktiovyöhykkeestä poistuvassa kaasuvirrassa.Even a dissolved SO 2 content of less than 1 g / l has a detrimental effect on the chlorine dioxide production reaction; the efficiency decreases and the precipitation and recovery of the by-product sodium sulfate in the presence of dichromate ions becomes more difficult. According to the present invention, the concentration of dissolved sulfur dioxide is maintained at 0 g / l by appropriately adjusting the partial pressure of chlorine in the gas stream leaving the reaction zone.

Liuenneen kloorin läsnäolo happoseossyötössä ei näytä vaikuttavan haitallisesti klooridioksidin valmistuspro-20 sessiin, mutta kaikesta huolimatta vältetään muuta kuin hyvin pientä määrää, joka takaa sen, ettei liuennutta rikkidioksidia ole läsnä, sillä ylimääräinen kloori vain aiheuttaa systeemiin pysyvää kuormitusta, sillä se lähtee generaattorista kaasumaisten reaktiotuotteiden mukana ja kierrä-25 tetään takaisin rikkidioksidi-kloori-vesi-reaktiovyöhykkee-seen kloorin syöttövirran mukana.The presence of dissolved chlorine in the acid mixture feed does not appear to adversely affect the chlorine dioxide production process, but nevertheless other than a very small amount is avoided, which ensures that dissolved sulfur dioxide is not present, as excess chlorine only causes a permanent load on the system as it leaves gaseous reactor effluent. and recycled back to the sulfur dioxide-chlorine-water reaction zone with the chlorine feed stream.

Kloorin osapaine, joka tarvitaan pitämään liuennut rikkidioksidi poissa happoseostuotteesta, kohoaa lineaarisesti kokonaishapponormaalisuuden noustessa. Toisin sanoen 30 kloorin osapaine poistovirrassa vaihtelee lineaarisesti happoseoksen, jossa ei ole liuennutta rikkidioksidia, kokonaishapponormaalisuuden mukaan.The partial pressure of chlorine required to keep dissolved sulfur dioxide away from the acid mixture product increases linearly as the total acid normality increases. That is, the partial pressure of 30 chlorine in the effluent varies linearly with the total acid normality of an acid mixture free of dissolved sulfur dioxide.

Esimerkiksi happoseosvirta, jonka kokonaishapponor-maalisuus on 6,5 N ja liuenneen S02:n pitoisuus 0 g/1, syn-35 tyy kloorin osapaineen ulostulevassa kaasuvirtauksessa ollessa 150 mmHg, kun taas happoseosvirta, jonka kokonaishap-ponormaalisuus on 14 N ja liuenneen S02:n pitoisuus 0 g/1, 6 72108 syntyy kaasumaisen kloorin osapaineen ollessa 550 itunHg.For example, an acid mixture stream with a total acid normality of 6.5 N and a dissolved SO 2 content of 0 g / l is generated in a chlorine partial pressure outlet gas flow of 150 mmHg, while an acid mixture stream with a total acid normality of 14 N and dissolved SO 2: n concentration 0 g / l, 6 72108 is formed when the partial pressure of gaseous chlorine is 550 germination.

Yllä mainittujen lineaaristen riippuvuussuhteiden valossa kloorin osapainetta reaktiovyöhykkeestä lähtevässä kaasuvirtauksessa käytetään helposti, luotettavasti ja hy-5 väliä toistettavuudella valvottaessa happoseoksen kokonais-happonormaalisuutta ja liuenneiden kaasujen pitoisuutta.In light of the above linear dependencies, the partial pressure of chlorine in the gas flow from the reaction zone is used easily, reliably, and hy-5 with repeatability to control the total acid normality of the acid mixture and the concentration of dissolved gases.

Keksintöä kuvataan edelleen liitteenä olevien piirrosten avulla, joissa:The invention is further illustrated by the accompanying drawings, in which:

Kuvio 1 on virtauskaavio keksinnön mukaisen, kloori-10 dioksidin tuottamiseen käytettävän menetelmän eräästä toteutustavasta ;Figure 1 is a flow chart of one embodiment of a process for producing chlorine dioxide according to the invention;

Kuvio 2 on graafinen esitys, joka kuvaa liuenneen kaasun pitoisuuden muuttumista happoseoksessa kloorin osa-paineen funktiona kokonaishapponormaalisuuden ollessa vakio; 15 jaFigure 2 is a graph illustrating the change in dissolved gas concentration in an acid mixture as a function of chlorine partial pressure with a constant total acid normality; 15 and

Kuvio 3 on graafinen esitys, joka kuvaa hapon normaalisuuden muuttumista kloorin osapaineen funktiona liuenneen rikkidioksidin pitoisuuden ollessa nolla happoseoksessa.Figure 3 is a graph illustrating the change in acid normality as a function of chlorine partial pressure with a dissolved sulfur dioxide concentration of zero in the acid mixture.

Kuviossa 1 muodostetaan klooridioksidia jatkuvasti 20 US-patenttijulkaisun 3 864 456 mukaisella menetelmällä kloo-ridioksidigeneraattorissa 10. Klooridioksidi, kloori ja vesihöyry, jotka muodostuvat generaattorissa 10 kaasumaisina reaktiotuotteina, poistetaan jatkuvasti linjaa 12 pitkin. Generaattorissa 10 syntyy myös vedetöntä neutraalia natrium-25 sulfaattia kiinteänä reaktiotuotteena ja sitä poistetaan jatkuvasti tai ajoittain linjaa 14 pitkin.In Figure 1, chlorine dioxide is continuously formed by the process of U.S. Patent No. 3,864,456 in a chlorine dioxide generator 10. Chlorine dioxide, chlorine, and water vapor formed in the generator 10 as gaseous reaction products are continuously removed along line 12. Anhydrous neutral sodium sulfate is also generated in generator 10 as a solid reaction product and is removed continuously or intermittently along line 14.

Generaattorissa 10 on vesipitoinen hapan reaktiovä-liaine, joka sisältää kloraatti-ioneja, joita syötetään sinne jatkuvasti natriumkloraattina linjaa 16 pitkin. Linjaa 16 30 pitkin syötetty natriumkloraattiliuos voi olla kennones- tettä, jolloin syöttövirtaus sisältää myös natriumkloridia. Reaktioväliaine pidetään kiehumispisteessään alennetussa paineessa ja sen kokonaishapponormaalisuus on noin 2 - noin 4,8 N. Happona toimii rikkihapon ja suolahapon seos, jota 35 syötetään jatkuvasti generaattoriin linjaa 18 pitkin.Generator 10 has an aqueous acidic reaction medium containing chlorate ions which are continuously fed there as sodium chlorate along line 16. The sodium chlorate solution fed along line 16 30 may be a cell liquid, with the feed stream also containing sodium chloride. The reaction medium is maintained at its boiling point under reduced pressure and has a total acid normality of about 2 to about 4.8 N. The acid is a mixture of sulfuric acid and hydrochloric acid, which is continuously fed to the generator along line 18.

Kaasuseos, joka muodostuu klooridioksidista, kloorista, vesihöyrystä ja virtauslinjaa 19 pitkin tulevasta li 72108 ilmasta, johdetaan edelleen, tavallisesti alkujäähdytyksen, jonka tarkoituksena on lauhduttaa ainakin pääosa virtauksessa olevasta höyrystä jäähdyttimessä (ei kuviossa), jälkeen, klooridioksidiabsorberiin 20, johon syötetään vettä linjaa 5 22 pitkin klooridioksidin liuottamiseksi ja tuoteliuosvir- tauksen, joka muodostuu klooridioksidiliuoksesta, muodostamiseksi linjaan 24. Osa linjan 12 kaasuseoksen sisältämästä kloorista liukenee myös klooridioksidiliuokseen.A gas mixture consisting of chlorine dioxide, chlorine, water vapor and air 721 along the flow line 19 is passed on, usually after initial cooling to condense at least most of the steam in the condenser (not shown), into a chlorine dioxide absorber 20 along to dissolve the chlorine dioxide and form a product solution stream formed from the chlorine dioxide solution in line 24. Some of the chlorine contained in the gas mixture of line 12 is also soluble in the chlorine dioxide solution.

Linjaa 26 pitkin tuleva jäännöskaasuvirtaus johdetaan 10 ilmaejektoriin 27, jonka avulla saadaan aikaan alipaine generaattoriin 10. Kloori- ja ilmavirtaus, joka on nyt suunnilleen normaalipaineessa, johdetaan linjaa 28 pitkin reak-tiovyöhykkeeseen 30, jossa kloori, jota täydennetään tarvittaessa ulkopuolisesta lähteestä tulevalla kloorilla lin-15 jaa 32 pitkin, reagoi linjaa 34 pitkin syötettävän rikkidioksidin ja linjaa 36 pitkin tulevan veden kanssa.The residual gas stream along line 26 is directed 10 to an air ejector 27 which provides a vacuum to generator 10. The chlorine and air stream, now at approximately normal pressure, is directed along line 28 to reaction zone 30 where chlorine is replenished, if necessary, with chlorine from an external source. 15 along line 32, reacts with the sulfur dioxide fed along line 34 and the water coming along line 36.

Reaktiovyöhyke 30 muodostuu kuvatussa toteutustavassa pääreaktorista 38 ja jäännöskaasureaktorista 40. Kloorin syöttövirtaus 28 ja rikkidioksidin syöttövirtaus 34 johde-20 taan suoraan pääreaktoriin 38, jossa ne reagoivat laimean happoliuoksen kanssa, joka tulee linjaa 42 pitkin jäännöskaasureaktorista, jolloin muodostuu vesipitoinen suolahapon ja rikkihapon seos, joka on halutun väkevyinen.In the illustrated embodiment, the reaction zone 30 consists of a main reactor 38 and a residual gas reactor 40. A chlorine feed stream 28 and a sulfur dioxide feed stream 34 are passed directly to the main reactor 38 where they react with a dilute acid solution coming from line 42 desired concentration.

Pääreaktori 38 voi olla kalvoabsorberi (falling film 25 absorber), kun taas toinen reaktori 40 voi olla täytekappale-torni. Rikkidioksidin, kloorin ja veden seoksen reaktiovyö-hykettä 30, jossa käytetään tätä yhdistelmää, kuvataan Fl-ha-kemuksessa 813 645, jonka tämän hakemuksen laatija on jättänyt.The main reactor 38 may be a falling film absorber, while the second reactor 40 may be a packing tower. Reaction zone 30 of a mixture of sulfur dioxide, chlorine and water using this combination is described in F1 application 813,645 filed by the present applicant.

30 Koska käytetty prosessi on luonteeltaan eksoterminen ja siinä on taipumus HCl:n häviöön reaktiotuotteesta korkeissa lämpötiloissa, on edullista suorittaa reaktio lämpötilassa alle noin 70°C.Since the process used is exothermic in nature and tends to result in the loss of HCl from the reaction product at high temperatures, it is preferable to carry out the reaction at a temperature below about 70 ° C.

Kuten mainitussa aiemmassa hakemuksessa on tarkemmin 35 selostettu, kalvoreaktorissa muodostaa vesi alaspäin valuvan kalvon ja vesipitoinen reaktiofaasi absorboi helposti kloori- ja rikkidioksidikaasuja. Kalvoabsorberin sisään 8 72108 rakennetut jäähdytyskanavat mahdollistavat eksotermisen reaktion säätelyn johtamalla niiden läpi viileää lämmönsiir-toväliainetta, tavallisesti vettä.As described in more detail in the aforementioned prior application, water forms a downwardly flowing film in the membrane reactor and chlorine and sulfur dioxide gases are easily absorbed by the aqueous reaction phase. The cooling channels built into the membrane absorber 8 72108 allow the exothermic reaction to be controlled by passing a cool heat transfer medium, usually water, through them.

Kun kaasut kulkevat kalvoabsorberin läpi ja reaktio 5 veden kanssa tapahtuu, kloorin ja rikkidioksidin osapaineet kaasufaasissa alenevat, mikä aiheuttaa sen, että kaasujen aineensiirtonopeus nestefaasiin alenee. Siten, jotta saataisiin suurempi osa rikkidioksidista ja kloorista reagoimaan täytyy käyttää suurempaa reaktorin tilavuutta.As the gases pass through the membrane absorber and the reaction with water takes place, the partial pressures of chlorine and sulfur dioxide in the gas phase decrease, which causes the mass transfer rate of the gases to the liquid phase to decrease. Thus, in order to react a larger proportion of sulfur dioxide and chlorine, a larger reactor volume must be used.

10 Reagoimattomat kaasut johdetaan yhdessä linjaa 28 pitkin tulleen ilman kanssa kalvo-pääreaktorista 38 linjaa 48 pitkin täytekappaletorni-jäännöskaasureaktoriin 40, jossa jäännösrikkidioksidi reagoi kloorin ja linjaa 36 pitkin syötetyn veden kanssa, jolloin muodostuu laimea suola- ja 15 rikkihapon seos, joka johdetaan linjaa 42 pitkin pääreakto-riin 38. Se osuus reagoimattomia kaasuja, joka siirtyy pää-reaktorista 38 toiseen reaktoriin 40, saattaa vaihdella suuresti riippuen kalvoreaktorin ja jäännöskaasureaktorin välisestä tilavuustasapainosta. Koska jäännöskaasureaktorin 40 20 jäähdytys on riippuvainen vesitilavuudesta ja reaktorin koosta, on tavallista, että ainakin pääosa reaktiosta tapahtuu kalvoreaktorissa 38, tavallisesti ainakin noin 75 % ja tyypillisesti noin 80 % reaktiosta.The unreacted gases, together with the air from line 28, are passed from line membrane reactor 38 via line 48 to a packed tower residual gas reactor 40, where residual sulfur dioxide reacts with chlorine and water fed along line 36 to form a dilute mixture of hydrochloric acid and sulfuric acid. to the main reactor 38. The proportion of unreacted gases transferred from the main reactor 38 to the second reactor 40 may vary widely depending on the volume balance between the membrane reactor and the residual gas reactor. Since the cooling of the residual gas reactor 40 depends on the volume of water and the size of the reactor, it is common for at least the majority of the reaction to take place in the membrane reactor 38, usually at least about 75% and typically about 80% of the reaction.

Vesipitoinen suolahapon ja rikkihapon seos, joka syn-25 tyy reaktiovyöhykkeessä 30, syötetään linjaa 44 pitkin hapon syöttölinjaan 18. Ne lisämäärät rikkihappoa ja suolahappoa, jotka tarvitaan säilyttämään generaattorissa 10 tapahtuvien reaktioiden stökiometrisyys vallitsevalla kloo-ridioksidin muodostumisen hyötysuhteella, lisätään linjaa 30 46 pitkin, kuten US-patenttijulkaisussa 4 086 329 yksityis kohtaisesti kuvataan.The aqueous mixture of hydrochloric acid and sulfuric acid generated in reaction zone 30 is fed along line 44 to acid supply line 18. The additional amounts of sulfuric acid and hydrochloric acid required to maintain the stoichiometry of the reactions in generator 10, such as U.S. Patent 4,086,329 describes in detail.

Linjassa 44 olevan vesipitoisen seoksen kokonaishap-ponormaalisuus määräytyy rikkidioksidin, kloorin ja veden suhteellisista virtausnopeuksista reaktiovyöhykkeeseen 30 35 ja on edullisesti noin 7 - noin 9 N, tyypillisesti noin 8 N, reaktorissa 10 tapahtuvan haihdutuksen vaatimuksien takia. Generaattorissa 10 on edullista pitää yllä suurin piirtein 11 9 72108 vakiona pysyvää reaktioväliaineen tilavuutta jatkuvan käytön olosuhteissa, mikä tekee välttämättömäksi keittää pois tulevaa ja generaattorissa muodostuvaa vettä. Olettaen, että generaattoriin muista lähteistä tulevan veden määrä pysyy 5 vakiona, linjaa 44 tulevan happoseoksen väkevyyden kasvaessa haihdutettava vesitilavuus laskee.The total acidity of the aqueous mixture in line 44 is determined by the relative flow rates of sulfur dioxide, chlorine and water to the reaction zone 30 and is preferably from about 7 to about 9 N, typically about 8 N, due to the evaporation requirements in the reactor 10. In the generator 10, it is advantageous to maintain a substantially constant volume of reaction medium under constant conditions of use, which makes it necessary to boil off the water coming in and forming in the generator. Assuming that the amount of water entering the generator from other sources remains constant, as the concentration of the acid mixture entering line 44 increases, the volume of water to be evaporated decreases.

Kuitenkin, kun vesitilavuus pienenee, klooridioksidin tuotantonopeus laskee. Kun happoseoksen väkevyys pienenee, haihdutettavan veden määrä kasvaa ja siten myös ulkoa tule-10 van lämmön kulutus.However, as the water volume decreases, the rate of chlorine dioxide production decreases. As the concentration of the acid mixture decreases, the amount of water to be evaporated increases and thus also the consumption of external heat.

Kuten edellä on mainittu, kokonaishapponormaalisuus on edullisesti noin 7 - noin 9. Kokonaishapponormaalisuuden ollessa alle noin 7 N, haihdutukseen kuuluva lämpömäärä kasvaa dramaattisesti ja alle noin 6 N:ssa lämmityksen tarve on 15 merkittävä taloudellinen rasite. Kokonaishapponormaalisuuden ollessa yli noin 9 N haihdutettavan veden määrä vähenee merkittävästi, mikä johtaa tuotantonopeuden huomattavaan laskuun. Jos voidaan syöttää vettä muusta lähteestä kompensoimaan pienempää happoseoksessa olevaa vesimäärää, voi 20 happoseoksen väkevyys olla jopa 14 N.As mentioned above, the total acid normality is preferably from about 7 to about 9. With a total acid normality of less than about 7 N, the amount of heat involved in evaporation increases dramatically and at less than about 6 N the need for heating is a significant economic burden. When the total acid normality is above about 9 N, the amount of water to be evaporated is significantly reduced, leading to a significant decrease in the production rate. If water can be fed from another source to compensate for the smaller amount of water in the acid mixture, the concentration of the acid mixture can be as high as 14 N.

Reaktioseosta haihdutetaan tavallisesti siten, että painosuhde vesihöyry/klooridioksidi on kaasutuotevirrassa noin 7:1, vaikka, happoseossyötön väkevyyteen ja muista lähteistä syötettävän veden tilavuuteen perustuen, painosuhde 25 voi olla noin 4:1 - noin 10:1.The reaction mixture is usually evaporated so that the weight ratio of water vapor / chlorine dioxide in the gas product stream is about 7: 1, although, based on the concentration of the acid mixture feed and the volume of water fed from other sources, the weight ratio may be from about 4: 1 to about 10: 1.

Reaktiovyöhykkeessä 30 tapahtuvat reaktiot suoritetaan keksinnön mukaisesti kloorikaasuylimäärän läsnäollessa, jolloin reagoimaton kloorikaasu poistuu jäännöskaasureakto-rista 40 ja siten reaktiovyöhykkeestä 30 ilman mukana linjaa 30 50 pitkin. Jälkimmäisessä virtauksessa oleva kloori voidaan poistaa käsittelemällä virtaus natriumhydroksidiliuoksella ennen ilman poistamista imutuulettimen avulla.The reactions in the reaction zone 30 are carried out according to the invention in the presence of an excess of chlorine gas, whereby the unreacted chlorine gas leaves the residual gas reactor 40 and thus the reaction zone 30 without the line 30 50 present. The chlorine in the latter stream can be removed by treating the stream with sodium hydroxide solution before removing the air with a suction fan.

Rikkidioksidin, kloorin ja veden välistä reaktiota reaktiovyöhykkeessä 30 valvotaan keksinnön mukaisesti niin, 35 että liuennutta rikkidioksidia ei ole happoseosvirrassa linjassa 44. Tämä valvonta saadaan aikaan säätämällä kloorin osapainetta linjassa 50, mikä puolestaan saadaan 10 721 08 aikaan säätämällä linjaa 32 pitkin tulevaa kloorisyöttöä ja/tai linjaa 19 pitkin tulevaa ilmasyöttöä ja/tai rikkidi-oksidisyöttöä linjasta 34.According to the invention, the reaction between sulfur dioxide, chlorine and water in the reaction zone 30 is monitored 35 so that dissolved sulfur dioxide is not present in the acid mixture stream at line 44. This control is achieved by adjusting the partial pressure of chlorine at line 50, which in turn is by adjusting the chlorine feed along line 32 and / or air supply along line 19 and / or sulfur dioxide supply from line 34.

Koska liuennutta rikkidioksidia sisältämättömän hap-5 poseosvirran väkevyys kasvaa samaa vesitilavuutta kohden syötettävän rikkidioksidimäärän kasvaessa, kasvaa myös vaadittava klooriylimäärä, joten myös kloorin osapaine linjassa 50 kasvaa.As the concentration of the acid-5 pose mixture stream free of dissolved sulfur dioxide increases with the same amount of sulfur dioxide fed per volume of water, the required excess chlorine also increases, so that the partial pressure of chlorine in line 50 also increases.

Yllä kuvattu, kuvion 1 mukainen menetelmä tekee mah-10 dolliseksi käyttää US-patenttijulkaisun 4 086 329 mukaista prosessia ilman vaikeuksia, jotka aiheutuvat liuenneen rikkidioksidin läsnäolosta happoseosvirrassa ja siten, että saadaan happoseosvirta, jonka kokonaishapponormaalisuutta voidaan säätää.The method of Figure 1 described above makes it possible to use the process of U.S. Patent 4,086,329 without the difficulties caused by the presence of dissolved sulfur dioxide in the acid mixture stream and so as to obtain an acid mixture stream whose total acidity can be adjusted.

15 Seuraavat esimerkit kuvaavat keksintöä.The following examples illustrate the invention.

Esimerkki 1 Tämä esimerkki kuvaa haitallista vaikutusta, jonka liuenneen rikkidioksidin läsnäolo aiheuttaa klooridioksidin tuotantoprosessille.Example 1 This example illustrates the detrimental effect that the presence of dissolved sulfur dioxide has on the chlorine dioxide production process.

20 (a) Klooridioksidigeneraattori (tuotanto 16 t/vrk) sisälsi kiehuvan väliaineen, jonka kokonaishapponormaalisuus oli 3,5 N, lämpötila 70°C ja alipaine 190 mmHg. Generaattorista poistettiin kaasuseosta, joka muodostui klooridioksi-dista, kloorista ja vesihöyrystä.20 (a) The chlorine dioxide generator (production 16 t / day) contained a boiling medium with a total acid normality of 3.5 N, a temperature of 70 ° C and a vacuum of 190 mmHg. A gas mixture consisting of chlorine dioxide, chlorine and water vapor was removed from the generator.

25 Kennonestettä, joka sisälsi 490 g/1 NaClO^ ja 110 g/1 NaCl, syötettiin generaattoriin virtausnopeudella 38 1/min. Suolahapon ja rikkihapon seosta, jonka kokonaishapponormaalisuus oli 4 N ja joka oli 2 N HCl:n suhteen ja 2N E^SO^in suhteen, syötettiin myös generaattoriin virtaus-30 nopeudella 38 1/min. Reaktioväliaine oli oranssin väristä, mikä johtui dikromaatista, jota syötettiin kennonesteen mukana.Cell fluid containing 490 g / l NaClO 2 and 110 g / l NaCl was fed to the generator at a flow rate of 38 l / min. A mixture of hydrochloric acid and sulfuric acid with a total acidity of 4 N and 2 N for HCl and 2N for E 2 SO 4 was also fed to the generator at a flow rate of 38 l / min. The reaction medium was orange in color due to the dichromate fed with the cell fluid.

Käynnistysvaiheen jälkeen reaktioväliaine tuli kylläiseksi vedettömän natriumsulfaatin suhteen, jota poistet-35 tiin generaattorista lietteenä reaktioväliaineessa, erotettiin suodattamalla reaktioväliaineesta ja reaktioväliaine palautettiin reaktioastiaan kierrätyspumpun avulla.After the start-up step, the reaction medium became saturated with anhydrous sodium sulfate, which was removed from the generator as a slurry in the reaction medium, separated by filtration from the reaction medium, and the reaction medium was returned to the reaction vessel by a recirculation pump.

” 72108”72108

Kun generaattori toimi normaalisti tällä tavalla, happoseossyöttövirta muutettiin liuennutta rikkidioksidia sisältäväksi (18 g/1) kolmen tunnin ajaksi. Tämä johti reaktioväliaineen muuttumiseen ruskeaksi, reaktioväliaineen 3 3 5 tiheyden kasvamiseen 1,5 g/cm :sta 1,7 g/cm :een, kierrätys-pumpun virran kohoamiseen 58:sta 64 Ariin, klooridioksidin tuotantonopeuden dramaattiseen kasvuun 16:sta 24 t/vrk:een sekä klooridioksidissa oleviin vakaviin epäpuhtauksiin. Kun reaktori oli pysäytetty kokonaan, mikä oli välttämätöntä 10 pahojen epäpuhtauksien vuoksi, kiteet tutkittiin ja havaittiin, että kun normaalisti 90-95 % kiteistä jää 200 meshin seulalle, nyt jäi vain 40-50 % kiteistä tälle seulalle, mikä on merkkinä kidekoon huomattavasta pienenemisestä.When the generator was operating normally in this way, the acid mixture feed stream was converted to dissolved sulfur dioxide (18 g / l) for three hours. This led to a browning of the reaction medium, an increase in the density of the reaction medium 3 3 5 from 1.5 g / cm to 1.7 g / cm, an increase in the recirculation pump current from 58 to 64 ares, a dramatic increase in the chlorine dioxide production rate from 16 to 24 t / days and serious impurities in chlorine dioxide. After the reactor was completely shut down, which was necessary due to bad impurities, the crystals were examined and it was found that when normally 90-95% of the crystals remained on the 200 mesh screen, only 40-50% of the crystals remained on this screen, indicating a significant reduction in crystal size.

(b) 1(a):n mukainen koe toistettiin sillä muutoksella, 15 että liuenneen SC^m pitoisuus happoseosvirrassa oli 0,1 - 0,2 g/1. Vain 15 minuutin kuluttua oranssi liuos alkoi muuttua ruskeaksi, kierrätyspumpun virta kohosi ja kiteet laskeutuivat hitaammin.(b) The experiment according to 1 (a) was repeated with the change that the dissolved SC 2 content in the acid mixture stream was 0.1 to 0.2 g / l. After only 15 minutes, the orange solution began to turn brown, the flow of the recirculation pump increased and the crystals settled more slowly.

Kokeiden 1(a) ja 1(b) tulokset osoittavat, että tulok-20 set huononevat merkittävästi hyvin lyhyessä ajassa, kun läsnä on dikromaatti-ioneja ja happoseossyöttö sisältää liuennutta SC^ra, jopa, kuten esimerkissä 1(b) hyvin pieniä määriä .The results of Experiments 1 (a) and 1 (b) show that the results deteriorate significantly in a very short time in the presence of dichromate ions and the acid mixture feed contains dissolved SC 2, even as in Example 1 (b) in very small amounts.

(c) Rakennettiin 10 l:n laboratoriomittakaavainen 25 generaattori, joka sisälsi kiehuvan reaktioväliaineen, jonka kokonaishapponormaalisuus oli 3,8 N, lämpötila 71°C ja alipaine 170 mmHg. Reaktorista poistettiin kaasuseos, joka sisälsi klooridioksidia, klooria ja vesihöyryä.(c) A 10 L laboratory scale generator was constructed containing a boiling reaction medium having a total acid normality of 3.8 N, a temperature of 71 ° C and a vacuum of 170 mmHg. A gas mixture containing chlorine dioxide, chlorine and steam was removed from the reactor.

Reaktioväliaineeseen syötettiin 5,75 M natriumklo-30 raattia virtausnopeudella 6,7 ml/min, natriumkloridiliuosta (300 g/1) virtausnopeudella 6,7 ml/min ja 18 N rikkihappoa. Klooridioksidin valmistuksen kemiallinen hyötysuhde oli 91 % laskettuna natriumkloraatin konversiosta klooridioksidiksi.5.75 M sodium chlorate was fed to the reaction medium at a flow rate of 6.7 ml / min, sodium chloride solution (300 g / l) at a flow rate of 6.7 ml / min and 18 N sulfuric acid. The chemical efficiency of chlorine dioxide production was 91% based on the conversion of sodium chlorate to chlorine dioxide.

Sen jälkeen reaktioväliaineeseen syötettiin rikkidi-35 oksidia nopeudella 1,8 g/min, mikä vastaa määrää 200 g/1 rikkidioksidia happoseossyöttöön liuenneena. Klooridioksi- 12 721 08 din valmistuksen hyötysuhde aleni vain 73,8 %:iin laskettuna natriumkioraatin konversiosta klooridioksidiksi.Sulfur-35 oxide was then fed to the reaction medium at a rate of 1.8 g / min, which corresponds to the amount of 200 g / l sulfur dioxide dissolved in the acid mixture feed. The efficiency of the production of chlorine dioxide was reduced to only 73.8% based on the conversion of sodium chlorate to chlorine dioxide.

Vaikka ekvivalenttisen liuenneen rikkidioksidin määrä oli tässä kokeessa epänormaalin suuri, sitä käytettiin osoit-5 tanaan, että rikkidioksidin läsnäollessa klooriöioksidigene-raactcrissa tapahtuu merkittävä tuotannon hyötysuhteen heikkeneminen. Pienemmät liuenneen rikkidioksidin määrät aiheuttavat vähemmän haittaa hyötysuhteelle, mutta mikä tahansa lasku hyötysuhteessa on varteenotettava taloudellinen tappio, 10 koska klooridioksidin pääraaka-aine, nimittäin natriumklo-raatti, on kallis kemikaali.Although the amount of equivalent dissolved sulfur dioxide was abnormally high in this experiment, it was used to indicate that in the presence of sulfur dioxide in the chlorine oxide generator, there is a significant decrease in production efficiency. Lower amounts of dissolved sulfur dioxide cause less detriment to efficiency, but any decrease in efficiency is a significant economic loss, 10 because the main raw material for chlorine dioxide, namely sodium chlorate, is an expensive chemical.

Esimerkki 2 Tämä esimerkki kuvaa keksinnön mukaista prosessia.Example 2 This example illustrates the process of the invention.

(a) Rakennettiin kuvion 1 mukainen reaktiovyöhyke 30. 15 Rikkidioksidin, kloorin ja veden välistä reaktiota käytettiin tuottamaan suolahapon ja rikkihapon seosta. Seuraavas-sa taulukossa annetaan yhden käyttökerran virtausnopeustie-dot.(a) Reaction zone 30 according to Fig. 1 was constructed. The reaction between sulfur dioxide, chlorine and water was used to produce a mixture of hydrochloric acid and sulfuric acid. The following table provides flow rate information for a single use.

Taulukko ITable I

20 Virta Linja nro Syöttönopeus20 Power Line No. Feed speed

Klocrisyöttö 28 10 956 1/h + 2 640 1/h ilmaaChlorine feed 28 10 956 1 / h + 2 640 1 / h air

Rikkicioksidisyöttö 34 6 864 1/hSulfur dioxide supply 34 6 864 1 / h

Vesisyöttö 36 37,2 1/min HCi/H2SO^ 44 41,8 1/min 8 N happoa 25 (ei liuennutta SC>2:a) Jäännöskaasuvirta 48 1 030 1/h SC»2, 4 488 1/hWater supply 36 37.2 1 / min HCl / H2SO4 44 41.8 1 / min 8 N acid 25 (no dissolved SC> 2) Residual gas flow 48 1 030 1 / h SC »2, 4 488 1 / h

Cl2, 2 640 1/h ilmaaCl2, 2,640 1 / h air

Laimean hapon virta 42 38 1/min 1,5 N happoaDilute acid flow 42 38 1 / min 1.5 N acid

Kloorikaasun pois- 50 3 344 1/h Cl2, 2 640 1/h ilmaa 30 tovirta (Cl2:n osapaine 252 mmHg) (b) Taulukossa I esitetty koe toistettiin muuttaen kloorin osapainetta linjassa 50, jotta määritettäisiin sen vaikutus liuenneiden kaasujen pitoisuuteen linjassa 44 kulkevassa happoseosvirrassa tämän virran kokonaishapponormaa- 35 lisuuden ollessa vakio. Virtausnopeus säädettiin niin, että virtauksen 44 kokonaishapponormaalisuus oli 6,5 N.Chlorine gas removal 50 3 344 1 / h Cl2, 2 640 1 / h air 30 flow (partial pressure of Cl2 252 mmHg) (b) The experiment shown in Table I was repeated by changing the partial pressure of chlorine in line 50 to determine its effect on the concentration of dissolved gases in line 44. in the current acid mixture stream, the total acid normality of this stream being constant. The flow rate was adjusted so that the total acid normality of flow 44 was 6.5 N.

13 721 0 813 721 0 8

Liuenneet kaasut ja niiden pitoisuudet määritettiin kullakin kloorin osapaineella. Tulokset esitettiin graafisesti ja ne ovat liitteenä olevissa piirroksissa kuviossa 2. Kuten kuviosta 2 ilmenee, osapaineen ja liuenneiden 5 kaasujen pitoisuuden vakiohappopitoisuudessa määritettiin olevan suurin piirtein lineaarinen. Kun osapaine kasvoi, liuenneen rikkidioksidin pitoisuus aleni nollaan osa- paineen ollessa noin 150 mmHg, ja kun osapaine kohosi edelleen, liuenneen kloorin pitoisuus happoseoksessa kasvoi.Dissolved gases and their concentrations were determined at each chlorine partial pressure. The results were shown graphically and are shown in the accompanying drawings in Figure 2. As shown in Figure 2, the partial pressure and the concentration of dissolved gases in the constant acid content were determined to be approximately linear. As the partial pressure increased, the concentration of dissolved sulfur dioxide decreased to zero, with a partial pressure of about 150 mmHg, and as the partial pressure increased further, the concentration of dissolved chlorine in the acid mixture increased.

10 (c) Taulukon I mukainen koe toistettiin jälleen vaih dellen kloorin osapainetta linjassa 50, mutta tällä kerralla määritettiin korkein linjan 44 kokonaishapponormaalisuus, jossa liuenneen rikkidioksidin pitoisuus happoseoksessa oli vielä nolla.(C) The experiment according to Table I was repeated again by varying the partial pressure of chlorine in line 50, but this time the highest total acidity of line 44 was determined, in which the concentration of dissolved sulfur dioxide in the acid mixture was still zero.

15 Kloorin osapaine, joka oli välttämätön eri happoseos- ten väkevyyksille, jotta liuenneen rikkidioksidin pitoisuus olisi nolla, määritettiin kullekin happoväkevyydelle. Tulokset ilmaistiin käyrinä ja ne ovat liitteenä olevien piirrosten kuviossa 3. Kuten kuviosta 3 ilmenee, kloorin osa-20 paineen ja kokonaishapponormaalisuuden liuenneen rikkidioksidipitoisuuden arvolla 0 välinen riippuvuus oli suunnilleen lineaarinen. Kun osapaine kohosi noin 150 mmHg:sta noin 55 mmHg:iin, happoseosvirran kokonaishapponormaalisuus, joka voitiin saada aikaan rikkidioksidipitoisuuden ollessa 25 vielä nolla, kohosi 6,5 N:sta 14 N:een.The partial pressure of chlorine necessary for the concentrations of the various acid mixtures to maintain a dissolved sulfur dioxide content was determined for each acid concentration. The results were expressed as curves and are shown in Figure 3 of the accompanying drawings. As shown in Figure 3, the relationship between the pressure of the chlorine sub-20 and the dissolved sulfur dioxide content of the total acid normality at 0 was approximately linear. As the partial pressure increased from about 150 mmHg to about 55 mmHg, the total acid normality of the acid mixture stream that could be achieved with the sulfur dioxide content still at zero increased from 6.5 N to 14 N.

Yhteenvetona tästä selostuksesta voidaan todeta, että keksintö koskee menetelmiä klooridioksidin valmistuksessa käytettävän suolahapon ja rikkihapon seoksesta koostuvan syöttövirran ominaisuuksien säätelemiseksi säätämällä 30 kloorin, joka osallistuu rikkidioksidin ja veden väliseen reaktioon, jossa muodostuu happoseosta, osapainetta. Edellä esitettyä voidaan muuntaa poikkeamatta keksinnön piiristä.In summary of this disclosure, the invention relates to methods for controlling the characteristics of a feed stream of a mixture of hydrochloric acid and sulfuric acid used in the production of chlorine dioxide by adjusting the partial pressure of chlorine involved in the reaction of sulfur dioxide with water to form an acid mixture. The above can be modified without departing from the scope of the invention.

Claims (8)

1. Förfarande för framställning av klcrdioxid och klor genom reduktion av natriumklorat medelst tillsatta 5 kloridjoner i ett vattenhaltigt reaktionsmedium innehäl- lande svavelsyra, vilket reaktionsmedium halies vid dess kokpunkt i reducerat tryck och ur vilket neutra.lt natrium-sulfat faller ut, och genom matande av en blandning av saltsyra och svavelsyra, vilken blandning är bildad genom 10 reaktion mellan svaveldioxid, klor och vatten, tili reak- tionsmedlet, kännetecknat därav, att reaktio-nen mellan klor, svaveldioxid och vatten utföres i on rcak-tionszon i närvaro av luft och ett överskott av klor, och att koncentrationen av svaveldioxid i blandningen av salt-15 syra och svavelsyra bildad i reaktionszonen halies vid 0 g/1 genom uppmätning av partialtrycket för klor i den casströn, soiti släppes ut frän reaktionszonen, och bestäm-ning av det partialtryck som gäller dä koncentrationen av svaveldioxid är 0 g/1, sarat justering av överskottet av 20 klor i reaktionszonen för att reglera partialtrycket tili nämnda niva.A process for the preparation of chlorine dioxide and chlorine by reduction of sodium chlorate by means of added chloride ions in an aqueous reaction medium containing sulfuric acid, which reaction medium is halified at its boiling point under reduced pressure and from which neutral sodium sulfate precipitates, and by feeding of a mixture of hydrochloric acid and sulfuric acid, which mixture is formed by reaction between sulfur dioxide, chlorine and water, to the reaction agent, characterized in that the reaction between chlorine, sulfur dioxide and water is carried out in the reaction zone in the presence of air and an excess of chlorine, and that the concentration of sulfur dioxide in the mixture of hydrochloric acid and sulfuric acid formed in the reaction zone is halized at 0 g / l by measuring the partial pressure of chlorine in that case stream, soiti is emitted from the reaction zone, and determination of the partial pressure applicable where the concentration of sulfur dioxide is 0 g / l, adjusting the excess of chlorine in the reaction zone to or partial pressure to said level. 2. Förfaranae enligt patentkravet 1, kanne-t e d k n a t därav, att partialtrycket för den oreage-rade kloren, som släppes ut fran reaktionszonen regleras sä 25 att syranormaliteten för blandningen av saltsyra och sva velsyra ligger inom omrädet 6-14 N.2. The process of claim 1, characterized in that the partial pressure of the unreacted chlorine discharged from the reaction zone is controlled so that the acid normality of the mixture of hydrochloric acid and sulfuric acid is in the range 6-14 N. 3. Förfarande enligt patentkravet 2, kännetecknat därav, att syranormaliteten ligger inom omradet 7-9 N. 30Method according to claim 2, characterized in that the acid normality is in the range 7-9 N. 4. Förfarande enligt patentkravet 2 eller 3, kännetecknat därav, att partialtrycket för klor är 150-550 mm Hg.4. Process according to claim 2 or 3, characterized in that the partial pressure for chlorine is 150-550 mm Hg. 5. Förfarande enligt nägot av patentkraven 1-4, kännetecknat därav, att reaktionen utföres 35 i tvä reaktionszoner, varvid reaktionen mellan en huvud- andel av svaveldioxiden, kloren och vattnet utföres i 11Process according to any one of claims 1-4, characterized in that the reaction is carried out in two reaction zones, the reaction between a major proportion of the sulfur dioxide, chlorine and water being carried out in
FI823753A 1981-11-05 1982-11-03 FRAMSTAELLNING AV KLORDIOXID. FI72108C (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA389530 1981-11-05
CA000389530A CA1170816A (en) 1981-11-05 1981-11-05 Production of mixed acid feed for chlorine dioxide generation

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI823753A0 FI823753A0 (en) 1982-11-03
FI823753L FI823753L (en) 1983-05-06
FI72108B FI72108B (en) 1986-12-31
FI72108C true FI72108C (en) 1989-03-06

Family

ID=4121343

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI823753A FI72108C (en) 1981-11-05 1982-11-03 FRAMSTAELLNING AV KLORDIOXID.

Country Status (4)

Country Link
BR (1) BR8206421A (en)
CA (1) CA1170816A (en)
FI (1) FI72108C (en)
SE (1) SE452601B (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE452756B (en) * 1985-03-04 1987-12-14 Eka Nobel Ab PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF CHLORIDE Dioxide

Also Published As

Publication number Publication date
FI72108B (en) 1986-12-31
BR8206421A (en) 1983-09-27
FI823753A0 (en) 1982-11-03
SE8206251L (en) 1983-05-06
SE452601B (en) 1987-12-07
CA1170816A (en) 1984-07-17
FI823753L (en) 1983-05-06
SE8206251D0 (en) 1982-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI66817B (en) FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV KLORDIOXID
US3864456A (en) Manufacture of chlorine dioxide, chlorine and anhydrous sodium sulphate
FI112645B (en) Hydrogen peroxide based chlorine dioxide process
US2871097A (en) Production of chlorine dioxide
US4473540A (en) High efficiency chlorine dioxide process
US4465658A (en) Chlorine dioxide 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
FI65977C (en) FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV KLORDIOXID
FI72107B (en) FRAMSTAELLNING AV KLORDIOXID UNDER ANVAENDANDE AV EN SYRABLANDNING SAOSOM INMATNING
FI72108C (en) FRAMSTAELLNING AV KLORDIOXID.
FI83208C (en) Process for the production of chlorine dioxide
SE448864B (en) SET TO PREPARE A WATER SOLUTION SUITABLE FOR PREPARATION OF CHLORIDE Dioxide AND SIMILAR REDUCTION OF CHLORINE CONTENT IN A GAS SHELLED CHLORO Dioxide stream
FI71290C (en) FREQUENCY REQUIREMENTS FOR CONTAINER FRAMSTERING WITH CHLORIOXIDES
AU2010305879B2 (en) Process for production of chlorine dioxide
US4486399A (en) Method to reduce the potential salt cake content of chlorine dioxide generator spent acids
FI89035C (en) Process for the production of chlorine dioxide
US4578261A (en) Method to reduce the potential salt cake content of chlorine dioxide generator spent acids
FI107252B (en) Process for the preparation of chlorine dioxide
US4154810A (en) Manufacture of chlorine dioxide by reduction of a specified chlorate
FI69292C (en) FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV KLORDIOXID
FI79078B (en) FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV KLORDIOXID.
FI77830B (en) COPPERFECTIVE CHLORIOXIDE PROCESS.
US5279717A (en) Process for removing chlorate salt from aqueous alkali chloride solution
FI111706B (en) Process for the preparation of chlorine dioxide

Legal Events

Date Code Title Description
MA Patent expired

Owner name: STERLING CANADA,_INC.