FI76053B - Foerfarande och anordning foer framstaellning av underklorsyrlighet. - Google Patents

Description

1 76053

Menetelmä ja laitteisto alikloorihapokkeen valmistamiseksi Tämä keksintö koskee alikloorihapokkeen valmistusta ja erityisesti menetelmää ja laitteistoa suolattoman alikloorihapokeliuok-sen paikan päällä tapahtuvaksi valmistamiseksi.

Alikloorihapoketta on pitkään harkittu monikäyttöiseksi proses-sointiaineeksi ja kemialliseksi välituotteeksi. Johtuen alikloorihapokkeen voimakkaista ja selektiivisistä hapetusominaisuuk-sista sitä on ehdotettu selluloosan ja tekstiilien valkaisuun erityisesti kuten on kuvattu US-patentissa 2 178 696. Sitä on myös ehdotettu hypokloriittien, kloorihydriinien ja kloori-isosyanuraattien valmistukseen samoin, koska se on niin voimakas hapetin, erityisesti kuten on kuvattu US-patentissa 1 510 790.

Alikloorihapokkeen on myös ajateltu olevan aktiivinen bakteereja ja mikro-organismeja tappava laji vedenkäsittelyssä käytettäessä klooria, hypokloriitteja tai kloori-isosyanuraatteja erityisesti kuten on kuvattu teoksessa "The Handbook of Chlorination", G.E. White, vuoden 1972 painoksessa.

Huolimatta alikloorihapokkeen tunnustamisesta halutuksi kemialliseksi aineeksi ja välituotteeksi sen kaupallinen käyttö on ollut rajoitettua, johtuen sen luontaisista ominaisuuksista ja vaikeudesta valmistaa sopivan puhdasta tuotetta kilpailukykyisellä taloudellisella menetelmällä.

Alikloorihapoke on suhteellisen epästabiili yhdiste. Jopa laimeassa muodossa alikloorihapoke hajoaa helposti ja hajoamisnopeus kasvaa lämpötilan kasvaessa. Alikloorihapoke hajoaa myös altis-tuessaan valolle. Tämä vaatii, että kaupallisten määrien kuljetus syrjäisiltä seuduilla tapahtuu tiukasti säädettyjen lämpötila-, säiliö- ja aikataulurajoitusten puitteissa. Kuljetuksen on myös oltava oleellisesti tarpeen mukainen, jotta rajoitettaisiin kemiallisen laadun muutosta valmistushetkestä käyttöhetkeen.

2 76053 Väkevöintiongelmat ovat erityisen vaikeita, koska tuote voi olla räjähtävä väkevöitynä liuoksena. Nämä ongelmat korostuvat edelleen, jos liuos sisältää epäpuhtauksia, kuten klorideja tai klo-raatteja.

Näin ollen alikloorihapokkeen kaupallisessa käytössä etusijalla on ollut paikan päällä tapahtuva valmistus yhdisteen tarpeen mukaisesti. Näille pyrkimisille ovat olleet tyypillisiä monimutkaiset ja pääomavaltaiset menetelmät ja laitteistot. Niiden ongelmana ovat olleet myös vaikeudet saavuttaa vaadittua tuotteen puhtautta.

On myös ehdotettu, että alikloorihapoketta valmistetaan suoraan kloorin ja veden reaktiolla tai klooriliuoksen reaktiolla vahvan emäksen, kuten natriumhydroksidin tai sammuttamattoman kalkin kanssa. Vaikka nämä molemmat lähestymistavat tuottavat liuoksen, ne tuottavat myös epämieluisia sivutuotteita, kuten klorideja, jotka lisäävät hajoamisnopeutta, tekevät valmistusprosessit monimutkaisiksi ja vaativat edellä mainittuja nopean käytön ja varastoinnin olosuhteita.

On myös ehdotettu valmistettavaksi alikloorihapokeliuosta valmistaen ensin kloorimonoksidivälituotetta, kuten on selostettu US-patenteissa 2 157 524 ja 2 157 525 ja liuottaen sitten kloori-monoksidi veteen alikloorihapokeliuoksen muodostamiseksi. Tämä liuos sisältää kuitenkin myös epämieluisia klorideja.

Lisäksi on ehdotettu kloorimonoksidin reaktiota natriumkarbonaatin kanssa alikloorihapokehöyryn muodostamiseksi, joka liuotetaan sitten liuokseen, kuten US-patentissa 2 240 344 on kuvattu. Kaupallisessa käytössä prosessia on muunnettu vesihöyryn käyttämiseksi täydentävänä vesilähteenä ja vedettömän natriumkarbonaatin reagenssina, reaktion tapahtuessa huolellisesti valmistetuissa torneissa tai tynnyrisekoitusreaktoreissa. Kummatkin lähestymistavat tuottavat kuitenkin vain pienen konversion jättäen jäljelle huomattavan määrän reagoimatonta klooria ja on tämän vuoksi rajoitettu niihin laitoksiin, joilla on riittävän suuri

II

3 76053 paikan päällä esiintyvä tarve tekemään investoinnin oikeutetuksi .

Suuri tyydyttämätön tarve esiintyy yksinkertaiselle, suurisaan-toiselle prosessille ja laitteistolle, jotka ovat sovellettavissa vaihteleviin tuotantotarpeisiin ja jotka kykenevät tuottamaan paikan päällä kloriditonta alikloorihapokeliuosta.

Tämä keksintö kohdistuu paikan päällä käytettävään suolattomaan, suljetun kierron prosessiin ja laitteistoon, joilla tuotetaan halutun väkevyistä alikloorihapokeliuosta tiiviissä systeemissä, joka toimii suurella konversiohyötysuhteella.

Tällä keksinnöllä aikaansaadaan kaasumaisen alikloorihapokkeen suora muodostus muodostamalla välituotetta, kuten kloorimonok-sidia, hydrolysoimalla stökiometrisesti klooria vesihöyryllä hiilidioksidin läsnäollessa. Tämä reaktio tuottaa höyrymäistä alikloorihapoketta ja kloorivetyhappoa, joka on oleellisesti vapaa vedestä.

Erityisesti tällä keksinnöllä aikaansaadaan menetelmä alikloori-hapokeliuoksen valmistamiseksi, joka käsittää vaiheet, joissa annetaan kloorin reagoida vesihöyryn kanssa kaasumaisen seoksen tuottamiseksi, joka sisältää alikloorihapoketta ja kloorivetyhappoa, syötetään kaasumainen seos leijukerrokseen, joka sisältää kloridia muodostavaa emästä, johdetaan kaasumainen seos kerroksen läpi kiinteän aineen ja kaasun välisen reaktion tuottamiseksi, stripataan kloorivetyhappohöyry kaasumaisesta seoksesta konversiolla kloridisuolaksi, jolloin muodostuu alikloorihapokkeen stripattu reagenssivirta, ja muodostetaan liuos alikloori-hapokehöyrystä.

Kloorivetyhapon ja alikloorihapokkeen reagoinut höyryvirta johdetaan leijukerrosreaktoriin. Höyryvirta leijuttaa hiukkasmaisen kerroksen, joka koostuu kloridia muodostavan emäksen, kuten vedettömän natriumkarbonaatin reagenssihiukkasten seoksesta.

4 76053

Reagenssihiukkaset kuljetetaan leijukerrosreaktoriin raaka-aineena. Leijukerrosreaktorissa olevat olosuhteet saavat aikaan kiinteän aineen ja kaasun reaktion kloorivetyhappohöyryn ja kloridia muodostavan emäksen välillä muodostaen natriumkloridia, joka jää sekoittuneena leijukerrokseen reagoimattoman emäksen kanssa. Hiukkasmaista natriumkarbonaattia saattaa myös muodostua. Tasapaino-olosuhteiden ylläpitämiseksi leijukerroksessa ja suolojen poistamiseksi prosessista natriumkloridin ja reagoimattoman emäksen seosta poistetaan reaktorista ja korvataan tuoreella reagoimattomalla emäksellä, jossa ei ole natriumkloridia.

Reaktorista poistuva höyryvirta on vapaa kloorivetyhaposta ja koostuu alikloorihapokkeesta ja kierrätetystä ja kerrosreaktoris-ta samalla syntyvästä hiilidioksidista. Höyry johdetaan sykloni-erottimeen, joka poistaa kaikki hiukkasmaiset hienojakoiset osat, jotka ovat saattaneet karata kerroksesta, jolloin poistetaan toinen epäpuhtauksien lähde lopullisesta tuotteesta.

Höyryvirta, josta hiukkasmaiset hienojakoiset osat on stripattu, johdetaan sitten täytettyyn vastavirtakerrosabsorptiolaittee-seen. Siinä alikloorihapokehöyry liuotetaan halutuksi väkevyydeksi syöttöveteen ja lasketaan ulos tuoteliuoksena paikan päällä esiintyvää, tarpeen mukaista käyttöä varten. Poistuva höyry, joka koostuu vesihöyryllä kyllästetystä hiilidioksidista, on oleellisesti vapaa reagoimattomasta kloorista ja se kierrätetään hydrolyysireaktiovyöhykkeeseen. Ylimääräinen hiilidioksidi lasketaan ulos emäspesurin kautta kloorivapaan poistokaasun tuottamiseksi .

Leijukerros ja täydellinen hydrolyysireaktio tekevät mahdolliseksi erittäin tiiviin prosessilaitteistopaketin vastakohtana aikaisempien prosessien massiivisille rakenteille. Koko prosessi soveltuu liukutelalle asennetuksi moduulirakenteeksi, jota voidaan kuljettaa yleisellä kuljetusvälineellä ja joka vaatii ainoastaan kytkemisen talon raaka-aine- ja hyödykelinjoihin.

Il 5 76053 Näin ollen tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan tiivis, suljettu kiertosysteemi alikloorihapokkeen valmistamiseksi suoraan hydrolysoimalla klooria ja sitten puhdistamalla reagenssi-höyry käyttäen kiinteän aineen ja kaasun välistä leijukerros-reaktiota.

Tämän keksinnön muuna tarkoituksena on saada aikaan menetelmä alikloorihapokkeen tuottamiseksi hydrolysoimalla klooria vesihöyryllä ja siirtämällä höyrymäinen reagenssi laimennusvirrassa leijukerrosreaktoriin kiinteän aineen ja kaasun välisen reaktion reagenssien strippaamiseksi klorideista kloridia muodostavalla emäksellä.

Muuna tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menetelmä alikloorihapokkeen valmistamiseksi kloorin silmänräpäyksellisellä stökiometrisellä hydrolyysillä vesihöyryn avulla, mitä seuraa kiinteän aineen ja kaasun välinen reaktio kloridisuolan muodostamiseksi ja sen jälkeen alikloorihapokehöyry liuotetaan hapoke-liuoksen muodostamiseksi.

Vielä muuna tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan suljetun kierron prosessi, jossa käytetään leijukerrosreaktiota klo-ridivapaan alikloorihapokeliuoksen tuottamiseksi jatkuvalla tavalla hydrolysoimalla suoraan klooria vesihöyryllä stökio-metrisissä suhteissa hiilidioksidin kierrätysvirrassa, alikloorihapokkeen ja kloorivetyhapon tuottamiseksi höyryfaasissa, joka on oleellisesti vapaa vesihöyrystä ja reagoimattomasta kloorista, jota tuotevirtaa käytetään vedettömän natriumkarbonaatin reagens-sikerroksen leijuttamiseen, joka reagoi kloorivetyhappohöyryn kanssa tuottaen hiukkasmaista natriumkloridia ja poistaen täten kloridilähteen ainevirrasta, jota natriumkloridia poistetaan tasapainonopeudella vapaasti valuvassa muodossa ja kaikki sus-pendoitunut materiaali poistetaan hiukkasmaisen aineen erotus-laitteella ja tuloksena oleva virta väkevöidään vesiliuokseksi täytetyssä kerrosabsorptiolaitteessa ja jäljelle jäävä hiilidioksidi kierrätetään prosessiin.

6 76053

Vielä muuna tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan tiivis prosessi ja laitteisto alikloorihapokeliuoksen valmistamiseksi suolattomassa muodossa ja paikan päällä haluttuna väkevyytenä suorittamalla kloorin suora hydrolyysi, poistamalla kloridit leijukerrosreaktorissa ja väkevöimällä alikloorihapokehöyry täytetyssä kerrosabsorptiolaitteessa tuoteliuoksen tuottamiseksi, mitä seuraa ainevirran kierrätys suljetun kierron toiminnan toteuttamiseksi.

Nämä ja muut tämän keksinnön tarkoitukset käyvät alaan perehtyneille ilmi viitaten seuraavaan keksinnön edullisen toteutus-muodon yksityiskohtaiseen kuvaukseen ajateltuna yhdessä liitteenä olevan piirroksen kanssa, jossa ainoa kuva on prosessivir-tauskaavio prosessista, jolla tuotetaan suolatonta alikloori-hapokeliuosta.

Kuva 1 on lohkokaavio laitteistosta, jolla tuotetaan alikloori-hapoketta kaasumaisesta kloorista ja vesihöyrystä.

Viitaten piirrokseen, siinä esitetään prosessia ja laitteistoa, joita on yleisesti merkitty numerolla lO, ja patterin rajojen 12 sisäpuolella, joita on merkitty pisteviivoilla, joka laitteisto kuten jäljempänä kuvataan, tuottaa kloridivapaata alikloori-hapokeliuosta suljetussa kiertosysteemissä.

Prosessi ja laitteisto 10 käsittää sarjaan kytketyt pääkomponentit, joihin kuuluu kaksivaiheinen alikloorihapokegeneraattori, joka koostuu hydrolyysireaktorista 13 ja leijukerrosreaktorista 14, syklonierottimesta 16, puhallinyksiköstä 18 ja täytetystä kerrosabsorptiolaitteesta 20, jotka kaikki ovat vastaavasti virtausyhteydessä putkien 22, 24, 26 ja 28 välityksellä.

Materiaalit ja hyödykkeet toimitetaan talon lähteistä systeemin ja patterirajojen 12 ulkopuolelta, vaikka voidaan arvioida, että prosessi ja laitteisto 10 soveltuvat moduulirakenteeseen, joka voi pitää sisällään omavaraiset muodostus- ja syöttölähteet.

Il 7 76053

Kuivaa kloorikaasua syötetään kloorivarastosta 30 putken 32 läpi hydrolyysireaktoriin 13, joka on ylävirtaan leijukerros-reaktorista 14. Vesihöyry toimitetaan höyrykattilasta 34 putken 36 kautta hydrolyysireaktoriin 13 ylävirtaan putkesta 32 ja leijukerrosreaktorista 14. Koska reaktio etenee nopeasti erittäin tiiviissä vyöhykkeessä, voidaan arvioida, että vesihöyryn ja kloorin syöttöputkien keskinäisiä sijainteja voidaan vaihtaa.

Kierrätysputki 28 on virtausyhteydessä hydrolyysireaktoriin 13 ylävirtaan kloorin syöttöputkesta 32. Kierrätysputki 28 kuljettaa kierrätetyn laimenninvirran, joka koostuu oleellisesti kyllästetystä hiilidioksidista, hydrolyysireaktoriin 13. Reaktori 13 voi muodostaa kierrätysputken 28 jälkeen tai se voi olla sopivasti yhdistetty erillinen kokoonpano.

Kloori ja vesihöyry syötetään reaktoriin 13 säätämällä ja seuraamalla sopivilla kaupallisesti saatavaa tyyppiä olevilla venttiileillä ja instrumenteilla, joita ei ole esitetty.

Kloori toimitetaan kuivassa muodossa, jossa on alle 200 ppm vettä, jotta rajoitettaisiin sen syövyttäviä ominaisuuksia.

Kloori johdetaan reaktorin primäärireaktiovyöhykkeeseen ympäristön lämpötilassa.

Vesihöyry toimitetaan reaktoriin esimerkiksi 3,79 baarin paineessa .

Klooria ja vesihöyryä syötetään alla esitetyissä suhteissa. Kloorille tapahtuu oleellisesti silmänräpäyksellinen hydrolyysi, jolloin muodostuu alikloorihapokkeen ja kloorivetyhapon kaasumainen seos, joka on oleellisesti vapaa vesihöyrystä, seuraavan tasapainoreaktion mukaisesti: H20 + Cl2 -* H0C1 + HCl

Klooria ja vesihöyryä syötetään generaattoriin edullisesti stökio-metriset määrät alikloorihapokkeen tuottamiseksi. Jotta saavu- 8 76053 tettaisiin tämä tehokas toimintatapa, klooria syötetään reaktoriin 13 hieman ylimäärin siihen määrään nähden, joka vaaditaan höyryssä ja kyllästetyssä kierrätysvirrassa käytettävissä olevan veden täydelliseen reaktioon. Näin ollen pienehkö osa reagoimatonta klooria tulee leijutusreaktoriin tässä muodossa.

Kuten jäljempänä esitetään reagoimattomalle kloorille tapahtuu jatkohydrolyysi sen veden avulla, joka syntyy yhdessä kerrosreak-tiossa siten, että poistuvassa virrassa ei ole oleellisesti lainkaan reagoimatonta klooria. Toisaalta mahdollinen reagoimaton kloori on riittävä puhdistamaan kerroksen veden kuten alla esitetään. Mahdollinen jäljelle jäävä kerroksen vesi konvertoidaan natriumbikarbonaatiksi reaktiolla natriumkarbonaatin kanssa, kuten alla myös esitetään.

Voidaan joka tapauksessa arvioida, että vesihöyryä voidaan käyttää hyväksi ja sisällyttää kerrokseen tietty määrä sikäli kuin leijutusta ja poistoa ei sammuteta.

Esimerkiksi kyllästetyn hiilidioksidin 94,4 1/s laimenninvirralla hydrolyysireaktio voi tapahtua reaktorissa, jonka sisähalkaisija on 10,2 cm ja reaktiovyöhykkeen pituus korkeintaan 45,7 cm, ali-kloorihapokeseoksen tuottamiseksi. Reaktori on edullisesti poly-vinyylikloridiputki tai muu sopivasti korroosionkestoinen materiaali .

Reaktorin 13 pääteosa 39 on virtausyhteydessä yleisesti sylinteri-mäisen leijukerrosreaktorin 14 alempaan kokoomakammioon 40. Kokoomaosan 40 yläpäätä rajoittaa virtaavaa ainetta läpäisevä tukilevy, joka tekee mahdolliseksi virtaavan aineen vähän rajoittavan läpikulun samalla, kun se estää kerroksen hiukkas-maisten aineiden vaeltamisen alaspäin. Sopiva materiaali on poly-tetrafluorieteeniverkko.

Leijukerrosreaktoriin 14 syötetään kaupallista laatua olevaa vedetöntä natriumkarbonaattia varastolähteestä 42. Natrium-karbonaatti tai muu kloridia muodostava emäs, kuten alla mainitut,

II

9 76053 johdetaan syöttöputken 43 kautta suppiloon 44 annosteltua purkamista varten ruuvikuljettimella 46 reaktorin 14 pystysuoraan väliosaan leijukerroksen 48 toimintatason yläpuolelle.

Leijukerros 48 toimii kiinteän aineen ja kaasun reaktiovyöhykkeenä kiinteän kloridia muodostavan emäksen ja kaasumaisen kloori-vetyhapon välillä. Kiinteän aineen ja kaasun reaktio erottaa kloorivetyhappohöyryn reaktiohöyryvirrasta konvertoimalla sen suoraan kloridisuolaksi, natriumkloridiksi. Hiilidioksidia ja vesihöyryä syntyy samalla seuraavan reaktion mukaisesti:

2HC1 + Na2C03--> 2NaCl + CC>2 + HjO

Samalla syntynyt vesihöyry hydrolysoi virtaavassa aineessa olevan reagoimattoman kloorin. Mahdollinen jäljelle jäävä samalla syntynyt vesihöyry konvertoidaan natriumbikarbonaatiksi seuraavan reaktion mukaisesti: H20 + C02 + Na2C03 -> 2NaHC03

Muuta sopivaa aikaiimetallien kloridia muodostavaa emästä, kalium- ja natriumhydroksidia, sammuttamatonta kalkkia, kalkkikiveä tms. voidaan niinikään käyttää kerroksessa edellyttäen, että niillä on leijutukseen sopiva hiukkaskoko ja -jakautuma.

Koska ensimmäinen hydrolyysi on veden rajoittama reaktio, natrium-karbonaatti on vedetön ja mahdollinen samalla syntynyt vesi puhdistetaan yllä esitetyllä sekundäärireaktiolla, tuloksena oleva kloridisuola reagoimattomassa emäksessä on vapaasti valuva.

Kerrosta 48 pidetään leijutetussa tilassa virtaavan aineen virralla, joka muodostaa sen läpi painehäviön, joka on yhtä suuri kuin kerrospanoksen staattinen paino, kaikki tavanomaisen tekniikan mukaisesti.

Kerroksen tasapainokorkeutta ylläpidetään yllä mainituissa olosuhteissa painovoimalla toimivalla ylivirtauksen poistolla kerroksesta 48 laskuputken 50 kautta. Laskuputki 50 tyhjenee neste- ίο 7 60 5 3 sammioon 52 lopullista poistoa ja hävitystä tai uudelleenkäyttöä varten paikallisten olosuhteiden mukaan. Syöttöaukko laskuput-keen 50 on sijoitettu kerroksen ulkokehälle tai sisälle kohtaan, joka parhaiten auttaa suolan vapaasti virtaavaa poislaskua ja maksimipoistoa. Edullisin sijainti riippuu todellisesta hiukkasjakautumasta annetulla kerrosrakenteella.

Uudelleenkierrätysjohto 53, joka sisältää pumpun 54, huuhtelee jatkuvasti putkea 50 auttaen poislaskua. Poislaskua voidaan edelleen auttaa kallistamalla putkea 50 enemmän kuin kerroksen hiukkasten lepokulman verran.

Natriumkarbonaattia syötetään kerrokseen suuremmalla nopeudella kuin on stökiometrisesti tarpeen niin, että taataan kloorivety-hapon täydellinen konversio kloridisuolaksi. Liian pienet määrät natriumkarbonaattia pienentävät prosessin hyötysuhdetta ja johtavat tuotteen saastumiseen kloridilla.

Leijukerrosreaktori 14, kuten kaikki prosessivirtakomponentit on rakennettu sopivasti korroosionkestoisesta materiaalista, kuten polyvinyylikloridistä, lasikuitulujitteisesta polyesteristä tai titaanista tms.

Primäärireaktiovyöhykkeen virtausnopeudella 94,4 1/s, joka sisältää 5 % alikloorihapokehöyryä, 5 % kloorivetyhappohöyryä ja 5 % reagoimatonta kloorihöyryä hiilidioksidikierrätysvirrassa, reak-tiokammiota, jonka sisähalkaisija on 91,4 cm ja kerroksen käyttö-korkeus 15,2 cm, on käytetty reagenssivirran konvertoimiseen suolavapaaksi kun siihen syötetään natriumkarbonaattia nopeudella 1,09 kg/min. Suolan uloslasku oli yli 35 % natriumkloridia ja optimoinnin alainen.

Kerrosreaktion Selmalla syntyneet höyrymäiset tuotteet hiilidioksidi ja vesihöyry yhdessä kierrätetyn hiilidioksidilaimentimen ja alikloorihapokehöyryn kanssa virtaavat kerroksen ylempään kokoomaosaan 55. Kerroksen ylemmän kokoomaosan 55 korkeus on valittu hiukkasten irrottamisen maksimoimiseksi virtaavasta aineesta.

Il n 76053

Kerroksen ylempi kokoomaosa 55 on virtausyhteydessä putken 22 avulla syklonierottimen 16 syöttöaukkoon. Erotin 16 poistaa kaikki hiukkasmaiset hienojakoiset aineet, jotka ovat poistuneet kerroksesta. Nämä hienojakoiset aineet puretaan ulos erotti-mesta laskuputken 56 kautta nestealtaaseen 57 poistettavaksi lopullisesti systeemistä hyväksyttävällä tavalla käyttöpaikan suhteen.

Poistamalla hiukkasmaiset hienojakoiset aineet syklonierotin 16 takaa, että tuloksena oleva tuoteliuos on vapaa muuten syntyvistä liukenevista klorideista tai kloraateista. Erotin voi olla mitä tahansa sopivaa kaupallisesti saatavaa mallia, jolla yllä esitetyt ehdot saavutetaan.

Tuotevirta, josta nyt on poistettu hiukkasmaiset hienojakoiset aineet, poistuu erottimen poistoaukosta putken 24 kautta puhal-linyksikön 18 keskipakopuhaltimen 58 syöttöaukkoon. Sähkömoottori 60 käyttää puhallinta 58 ja se toimii palauttaen ennalleen prosessivirran virtauspaineen leijukerroksen ja erottimen paine-häviöiden jälkeen. On edullista sijoittaa puhallin 58 alavirtaan reaktoreista ja erottimesta oleellisesti neutraalin paineistuksen ylläpitämiseksi niissä, jolloin reagenssit pysyvät astioiden sisällä. Tuuletin 58 voidaan vaihtoehtoisesti sijoittaa kierrä-tysputkeen 28. Sopiva kaupallisesti saatava puhallin tuottaisi 94,4-377,6 1/s virtausnopeuden paine-erolla, joka vaaditaan systeemin painehäviön voittamiseen.

Uudelleen paineistettu tuotevirta virtaa puhaltimen 58 poisto-aukosta täytetyn kerrosabsorptiolaitteen 20 alapäässä olevaan tuloaukkoon. Absorptiolaite voi olla mitä tahansa sopivaa vasta-virtamallia ja kestävää materiaalia, kuten polyvinyylikloridia, lasikuitulujitteista polyesteriä, titaania yms. Sisäosa on täytetty suurihuokoisella materiaalilla, kuten kaupallista tyyppiä olevalla polyvinyylikloriditäytteellä. Jäähdytysvesi syötetään talon vesilähteestä 62 absorptiolaitteen 20 yläpäässä olevaan syöttöaukkoon.

12 76053

Alikloorihapokehöyry yhdessä mahdollisen anhydridin kanssa, jota on saattanut muodostua tasapainossa sen kanssa, liuotetaan selektiivisesti jäähdytysveteen, kun se virtaa vastakkaiseen suuntaan täytetyn kerroksen läpi. Veden virtausnopeus on valittu alikloorihapokeliuoksen halutun väkevyyden aikaansaamiseksi perustuen tuotevirran virtausnopeuteen ja väkevyyteen. Tuoteliuos puretaan tuotteen laskuputken 66 kautta absorptiolaitteen ala-päästä. Laskuputki 66 purkautuu varastosäiliöön 68, joka on patterirajojen 12 ulkopuolella.

Täytetystä kerrosabsorptiolaitteesta 20 tuleva virtaava aine, josta tuote nyt on poistettu ja joka koostuu oleellisesti kyllästetystä hiilidioksidista, puretaan absorptiolaitteen yläpäästä putkeen 28. Riippuen prosessisuhteista virtaava aine voi sisältää myös pienehkön määrän reagoimatonta klooria.

Koska hiilidioksidia syntyy prosessissa jatkuvasti ylimäärin siihen nähden, mitä suljetun kierron toiminta vaatii, ylimäärä päästetään prosessin ulkopuolelle poistoaukon 72 kautta. Poisto-aukko 72 on virtausyhteydessä emäspesuriin 74 kaiken jäljellä olevan kloorin poistamiseksi poistokaasuista ennen niiden ulos-laskemista tai sekundääristä käyttöä. Riippuen kloorin muista paikallisista käytöistä se voidaan johtaa suoraan sekundääriselle käyttöpaikalle.

Kuten edellä mainittiin virtaavan aineen kierrätysputki 28 on yhdistetty hydrolyysireaktorin 13 syöttöaukkoon suljetun kierron toimintaa varten.

Haluttaessa kierrätysputken 28 virtaava aine voidaan kuumentaa länmönvaihtimella 76 reaktorin 14 tulolämpötilan kohottamiseksi ja siten kerroksen 48 suhteellisen kosteuden alentamiseksi, mikä edelleen parantaa niiden leijutusta. Kattilaa 34 tai muuta sopivaa lämmönlähdettä voidaan käyttää lämmönvaihtimen 76 syöttöön. Mitä tulee edelleen raaka-aineiden suhteisiin optimihyötysuhteen saavuttamiseksi klooria, vettä ja natriumkarbonaattia syötetään 13 76053 stökiometrisissä suhteissa kaksivaihehydrolyysiin ja leijukerros-reaktioihin siten, että virtaava aine, joka poistuu leijukerrok-sesta, on vapaa reagoimattomasta kloorista ja liukenevista klorideista ja/tai kloraateista.

Niinpä ihannetapauksessa kierrätetyssä kyllästetyssä hiilidioksidissa ja virrassa käytettävissä oleva vesi riittää hydrolysoimaan osan sisääntulevasta kloorista. Jäljelle jäävä reagoimaton osa kloorista hydrolysoidaan sitten vesihöyryllä, jota vapautuu kerroksen reaktioissa.

Runsaskloorisessa annostelussa reagoimaton kloori kierrätetään. Tämä huonontaa prosessin kokonaishyötysuhdetta ja ajaa klooria poistokaasuihin. Kaikesta huolimatta tämä toimintamuoto saattaa olla hyväksyttävä, koska sillä saavutetaan tämän keksinnön edut.

Runsaasti vettä sisältävässä annostelussa leijukerrokseen tulevaa reagoimatonta klooria on vähemmän kuin käytettävissä oleva määrä toisen vaiheen hydrolyysiin kerroksen reaktioilla syntyvän veden avulla. Näin ollen vain osa vedestä kuluu näin. Loppuosalle tapahtuu kerroksessa lisäreaktioita, esimerkiksi natriumbikarbonaatiksi tai se nostaa kerroksen suhteellista kosteutta. Tämä muoto voi myös kaikesta huolimatta olla hyväksyttävä tuotantopaikalla. Liiallinen kerrosvesi voi kuitenkin huonontaa kerroksen sopivaa leijutusta.

Natriumkarbonaattia syötetään kerrokseen tasapainossa kerroksen purkauksen kanssa ja edullisesti nopeudella, joka on suurempi kuin stökiometrisesti on välttämätöntä täydellisen reaktion edistämiseksi kloorivetyhapon kanssa. Syöttönopeuden suuruus riippuu jälleen paikallisista vaatimuksista ja olosuhteista.

Käyttökoeolosuhteissa laimenninvirta, joka koostui 94,4 l/s:sta 15,6°C:ssa olevaa kyllästettyä hiilidioksidia, johdettiin putken 28 kautta hydrolyysireaktoriin 13. Siinä 11,35 kg/h kyllästettyä vesihöyryä 3,8 baarin paineessa yhdistettiin 54,5 kg/h:in kuivaa 14 76053 kloorikaasua 7,2°C:ssa. Reaktorin 13 sisähalkaisija oli 10,2 cm ja pituus 45,7 cm.

Reagenssivirta tuli leijukerrokseen 1,24 kPa tulopaineessa 94,4 l/s:n virtausnopeudella ja 26,6-32,2°C:n tulolämpötilassa. Tämä virtausnopeus leijutti hiukkasmaisen kerroksen, joka koostui vedettömän natriumkarbonaatin ja natriumkloridin seoksesta, jonka kerroksen käyttökorkeus oli 15,2 cm ja kerroksen käyttöhalkai-sija 91,4 cm. Natriumkarbonaattia syötettiin ympäristön lämpötilassa nopeudella 1,1 kg/min. Poistovirta sisälsi huomattavan määrän natriumkloridia.

Stripattu reagenssivirta, joka sisälsi alikloorihapoketta ja hiilidioksidia, poistui kerroksesta 37,8-43,3°C:ssa 1,24 kPa:n paineessa.

Virta paineistettiin uudelleen puhaltimessa ennen sen tuloa absorptiolaitteeseen.

Vettä tuli täytettyyn kerrosabsorptiolaitteeseen 12,8°C:ssa ja 6,1 l/s:n virtausnopeudella. Alikloorihapokeliuosta kertyi nopeudella 53,1 kg/h ja sen väkevyys oli 18 g/1.

Kierrätysvirtaa päästettiin sopivasti ulos muuttumattoman tilan käyttöolosuhteiden ylläpitämiseksi reaktoreissa.

Mitään havaittavaa määrää klooria ei purettu poistoaukosta.

Kerroksen poistovirran analyysi määritti natriumbikarbonaatin läsnäolon, mikä osoitti runsaasti vettä sisältävää annostelua.

Lisäkokeessa kerrosta käytettiin 0,996-1,24 kPa:n paine-erolla kerroksen yläpuolisen paineen ollessa -1,493 kPa ja kerroksen lämpötilan 46,1°C.

Klooria syötettiin nopeudella 0,91 kg/min. Vesihöyryä syötettiin nopeudella 1,18 kg/min. Tulolämpötila kerrokseen oli 26,7 C.

Il is 7 60 5 3

Saatu tuoteliuos osoitti alikloorihapokkeen väkelzyyttä 18 g/1.

Kerroksen havaittiin olevan kuiva ja vapaasti valuva ilman havaittavaa kosteutta. Kerroksen analyysi osoitti 26 % natriumkarbonaattia, 37 % natriumbikarbonaattia ja 37 % natriumkloridia.

Keksinnön eri muunnokset ja vaihtelut ovat alaan perehtyneille ilmeisiä edellä olevan selostuksen valossa. Tämän vuoksi on ymmärrettävä, että liitteenä olevien patenttivaatimusten suoja-piirin puitteissa keksintö voidaan toteuttaa muullakin tavoin kuin on erikoisesti esitetty ja kuvattu.

Claims (18)

16 76053 Patentti vaatimukset

1. Menetelmä ai ikioorihapokeliuoksen valmistamiseksi kloorikaasusta, tunnettu siitä, että se käsittää vaiheet, joissa: a) annetaan kloorikaasun reagoida vesihöyryn kanssa hiilidioksidin läsnäollessa kaasumaisen seoksen valmistamiseksi, joka sisältää aiikloorihapoketta ja kloorivetyhappoa, ja hiilidioksidia, hiilidioksidin määrän ollessa riittävä estämään kloorimonoksi di n muodostumisen; b) syötetään sanottu kaasumainen seos 1 eijukerrokseen (55), joka sisältää kloridia muodostavaa emästä; c) johdetaan sanottu kaasumainen seos sanotun kerroksen (55) läpi kiinteän aineen ja kaasun välisen reaktion tuottamiseksi, joka poistaa kloorivetyhappohöyryn konversiolla klo-ridisuolaksi ja muodostaa täten aiikloorihapokehöyryä olevan stripatun reagenssivirran ja hiilidioksidia; ja d) muodostetaan liuos aiikloorihapokehöyrystä ja hiilidioksidi vi rta .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiilidioksidi käsittää ainakin noin 50 % kaasu-seoksesta .

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ylimääräistä hiilidioksidia muodostuu vaiheessa b) syötettäessä kaasumainen seos kerroksen (55) läpi, joka kerros sisältää ai kaiimetal1ikarbonaatti a, ja että hiilidioksidi vaiheesta d) kierrätetään 1 eijukerrokseen kaasuseoksen kanssa.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kloorikaasu hydrolysoidaan vaiheessa a) vaiheesta d) saadulla vesihöyryllä. Il 17 76053

5. Patentti vaati niuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaihe d) suoritetaan liuottamalla sanottu ali-kloorihapokehöyry veteen.

6. Patenttivaatimuksen 1 tai 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaihe d) suoritetaan saattamalla vesi ja reagenssivirta vaiheesta c) virtaamaan toisiaan vastaan täytetyn kerroksen (20) läpi ja säädetään sanottuun täytettyyn kerrokseen syötetyn veden määrää niin, että saadaan halutun väkevyinen aiikloorihapokeliuos.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaihe a) suoritetaan syöttämällä sellaiset määrät klooria ja vesihöyryä, että sanottu kaasumainen seos on oleellisesti vapaa vesi höyrystä.

8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että johdetaan vaiheesta c) saatu aiikloorihapokehöyry ja hiilidioksidi absorptioi aitteen (20) läpi kosketuksessa veden kanssa ai ikioorihapokeliuoksen ja hii1idi oksidipoistovirran tuottamiseksi, ja että kierrätetään osa sanotusta vaiheesta d) saadusta hii1idi oksi divirrasta vaiheeseen a).

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaiken vaiheessa c) tuotetun vesihöyryn annetaan reagoida kloorikaasun kanssa vaiheessa a).

10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheeseen d) menevä kaasumainen virta on oleellisesti vapaa reagoimattomasta kloorista.

11. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että absorptiolaitteeseen (20) lisättyä vesimäärää säädetään tuottamaan halutun väkevyistä ai 1 k 1oorihapokeliuos-ta. 18 76053

12. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lisätään ai kaiimetal1ikarbonaattia leijukerrok-seen (55) ja poistetaan ai kai 1 metal 1ikarbonaatin ja alkalime-tal1 iki oridin sekayhdistettä tasapainonopeuksi11 a .

13. Laitteisto (10) patenttivaatimusten 1-12 mukaisen menetelmän suorittamiseksi, tunnettu siitä, että se käsittää: a) reaktiovälineen (13) kloorin ja vesihöyryn saattamiseksi reagoimaan hiilidioksidin läsnäollessa ja tuottamaan kaasumaista seosta, joka sisältää aiikloorihapoketta, kloori-vetyhappoa ja hiilidioksidia; b) välineet (32, 36) kloorin ja vesihöyryn viemiseksi reaktiovälineeseen (13); c) välineen (28) hiilidioksidin viemiseksi reaktioväli-neeseen (13), hiilidioksidia annostelevan välineen (28) ollessa säädettävissä siten, että annosteltavan hiilidioksidin määrä on riittävä estämään kloorimonoksidin muodostumisen; d) kerroksen (55), joka koostuu kloridia muodostavasta emäksestä ja e) välineen (39) kaasuseoksen syöttämiseksi kerrokseen (55) niin, että kaasuseos joutuu kosketukseen kloridia muodostavan emäksen kanssa tuottaen kiinteän aineen ja kaasun välisen reaktion, joka poistaa kloorivetyhappohöyryn konvertoimalla sen klori disuolaksi, jolloin muodostuu aiikloorlhapo-kehöyryn stripattu reagenssivirta ja hiilidioksidia.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen laitteisto (10), tunnettu siitä, että kerros (55) leijutetaan kaasuseoksel1 a. 1 Il Patenttivaatimuksen 13 tai 14 mukainen laitteisto (10), tunnettu siitä, että syöttövälineet (32, 36, 28) kloorin, vesihöyryn ja hiilidioksidin syöttämiseksi ovat säädettävissä riittävien määrien klooria ja vesihöyryä syöttämiseksi niin, että oleellisesti kaikki vesihöyry reagoi kloorin kanssa tuottaen kaasuseoksen, joka sisältää aiikloorihapoketta, kloorivetyhappoa ja hiilidioksidia. 19 76053

16. Jonkin patenttivaatimuksen 12-14 mukainen laitteisto, (10), tunnettu siitä, että se sisältää laitteen (20) kerroksen (55) alavirran puolella nestevirtausyhteydessä siihen liuoksen muodostamiseksi ai ikioorihapokehöyrystä.

17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen laitteisto (10), tunnettu siitä, että laite (20) liuoksen muodostamiseksi ai ikioorihapokehöyrystä käsittää täytetyn kerroksen (20), välineen (64) veden syötämiseksi kerrokseen (20) kosketukseen reagenssivirran kanssa vastavirtaan ja välineen (64) täytettyyn kerrokseen syötetyn vesimäärän säätämiseksi halutun vä-kevylsen aiikloorihapokeliuoksen saamiseksi.

18. Patenttivaatimuksen 16 mukainen laitteisto (10), tunnettu siitä, että laite (20) kerroksen (55) alavirran puolella käsitää absorberin (20) ja välineet (64) veden syöttämiseksi absorberiin kontaktiin höyryn kanssa aiikloorihapo-keliuoksen muodostamiseksi. 2„ 76053