JPH01282102A - 二酸化塩素連続製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は二酸化塩素連続製造方法に関する。

〔従来技術〕

メタノールを使用する酸性塩素酸ナトリウム水溶液の還
元による二酸化塩素の製造方法は米国特許第２，８８１
，０５２号明細書に記載されており、既知である。しか
し、該方法は非常に遅く、大量の流出液の処理を含み、
低効率である。最近我々の米国特許第４，０８１，５２
０号が発布され、該特許明細書には先行技術の問題が単
一容器である発生器−蒸発器−結晶化装置の使用により
克服できることが記載されている。米国特許第４，０８
１，５２０号明細書に記述された方法は高効率で操作さ
れ、流出液が製造されず、許容できる製造速度を持つ。

ｌ素酸イオンを用いた反応を含む全ての二酸化塩素発生
方法は次式により進行することは良く知られている： ＣｌＯ３−＋　Ｃ１−＋　２Ｈ＋→Ｃ１’０２＋１／２
Ｃｊ！２＋Ｈ２０米国特許第２，８８１ｍ０５２号及び
第４，０８１，５２０号の方法において使用する塩」イ
オンはメタノールと共生酸物塩素との反応により、二酸
化塩素製造反応時に形成されるために、大量の塩素が副
生成物として生ずることがなく、それ故二酸化塩素は該
方法の全効率に依存して塩素をほとんど含有しないかあ
るいは全く含有しない。

肛Ａの米国特許第４，０８１，５２０号において開示さ
れた操作可能な最低全酸規定度は９規定である。

この理由は前述の最低全酸規定度より低い全酸規定度で
は高効率の二酸化塩素の製造が行われないことが以前に
見出されていたからである。前述の結論を導く実験は実
験室規模で行われたものであり、またこの実験における
反応媒体の体積は約０．４〜０．８ｋｇ／時間／蹟２（
反応媒体の表面積）〔１０〜２０１ｂ／時間／平方フィ
ート（反応媒体の表面積）〕の蒸発速度のガス相（水蒸
気、二酸化塩素及び塩素）を生ずる体積からなるもので
あった。

上述のデータとは異なって工業規模のプラントの条件下
では二酸化塩素は９規定より低（Ｌ規定にまで下げた全
酸規定度で高効率で製造できることが意外にも見出され
、従って本発明方法は少なくとＬＬ規定の全酸規定度で
行うことができることが今般驚くべきことに見出された
。

〔発明の構成〕

従って本発明は塩素酸ナトリウム水溶液と硫酸を減圧条
件下に維持された反応帯域中の沸騰する水性酸性反応媒
体中ｌ＼連続的に装入し、メタノールを前記反応媒体か
ら二酸化塩素を形成するに十分な量で前記反応帯域へ連
続的に装入し、二酸化塩素をスチームとのガス状混合物
の形態で前記反応帯域から連続的に取り出し、水に溶解
して二酸化塩素水溶液を形成させ、且つ酸性硫酸ナトリ
ウムを前記帯域中の前記反応媒体から連続的に析出させ
ることよりなる前記反応媒体中での塩素酸ナトリウムの
メタノールを用いた還元による高効率二酸化塩素連続製
造方法において、前記硫酸を前記反応媒体中へ装入して
一少なくとも７規定ｆｆ１−ｍの全酸規定度を維持ｔＬ
ことを特徴とする高効率二酸化塩素連続製造方法を提供
するにある。

二酸化塩素発生方法の操作パラメーターは広範囲にわた
り変化させることができる０反応剤の濃度は代表的には
単室単一容器である発生器−蒸発器−結晶化装置の形態
をなす反応帯域中への塩素酸ナトリウム水溶液、硫酸及
びメタノールの流速によって通常制御される。

上述のように前記反応媒体中の硫酸の全酸規定度は少な
くと４ｗ７規定−！Ｌ！Ｌｌ規定Ｕまで変化させること
ができる。硫酸は通常濃硫酸（９３％）の形態で反応媒
体へ装入される。

高効率を伴う工業的規模の二酸化塩素の生成は我々の米
国特許第・４，０８７，５２０号の教示とは異なり９規
定より低い全酸規定度で行うことができる。

より低い酸度で増加した効率が観察されると同時に、反
応媒体中に存在する塩化すトリウムの濃度の顕著な増加
、代表的には約０．２モルへの増加がよたｉ察された。

前述の挙動の差は満足に説明できないが、しかしプラン
ト条件下で反応に利用されるかなり大容量の反応媒体か
ら起こるものを考えられ、このため番こより長い効果的
な滞留時間及び反応媒体中のメタノールのより効果的な
使用が減少した蒸発損失を導くものと考えられる。

より低い全酸規定度で非常に効果的に二酸化塩素を製造
する能力を与える大規模操作はまた約２〜２５ｋｇ／時
間／ｍ２（反応媒体の表面積）〔５０〜５００　Ｔｏ／
時間／平方フィート（反応媒体の表面積）〕の範囲の増
加したガス状混合物蒸発速度が得られる。蒸発速度は反
応帯域中の液体体積及び液体リサイクル速度により決定
される。

本発明」作において、上述の工業的規模−の二酸化塩素
製造は９規定より低い全酸規定度で行うことができ、７
規定まで減少することができるが、一方反応媒体への塩
１イオンの連続的な添加は行−扛担ｒ亘・ 本発明方法における反応媒体中の塩素酸ナトリウムの濃
度は通常的０．２モル−約１ｍ５モル、好適には約０．
９モルタ約１ｍ１モルに変化する。塩素酸ナトリウムは
通常約５モル〜約７モルの濃度の塩素酸ナトリウム水溶
液の形態で反応媒体へ装入される。

上述のように通常の操作条件下では塩１イオンは反応媒
体中での塩素のメタノールによる還元の結果として反応
媒体中に存在する。

４イータノールは反応媒体へ１００％メタノールの形態
あるいはメタノール１重量％以上含有メタノール水溶液
と１−で装入できるが、少なくとも約３０重量％のメタ
ノールが本発明操作へ過剰の水の装入を回避するために
好ましい。

反応温度は通常約り０℃〜約９０”Ｃ１好ましくは約り
０℃〜約７５℃に変化できる。温度が高ければ通常反応
速度はより速くなり、また二酸化塩素製造速度も早くな
るが、しがし過度に高い温度では二酸化塩素の分解が起
こって二酸化塩素の収率を低下させる。

二酸化塩素発生器中の反応媒体から製造したガス状混合
物流中に存在する二酸化塩素は漂白剤として使用するた
めに通常最初に前記ガス状混合物流を冷却することによ
ってスチームを実質上凝縮し、次に全二酸化塩素を溶解
するために十分な体積の水流と接触することにより二酸
化塩素水溶液が形成される。この２段階凝縮及び溶解工
程において、最初の凝縮工程は約３℃〜約６０℃、好ま
しくは約り℃〜約６０℃の温度に冷却することにより行
うことができるが、一方次の溶解工程は凝縮工程からの
冷却されたガス流と約０°Ｃ〜約２２℃、好ましくは約
３℃〜約１０℃の温度の水とを接触することによって行
うことができる。二酸化塩素の製造に関連する水の流速
、凝縮水及び溶解水の温度に依存して、約６〜２０ｔｔ
／１、好ましくは約１０〜１５ｇ／ｉ’の範囲の二酸化
塩素濃度を持つ二酸化塩素溶液が形成される。− 【応媒体から析出する酸性硫酸ナトリウムは通常硫酸水
素ナトリウム（Ｎ　ａＨＳ　Ｏ４）あるいはセスキ硫酸
ナトリウム（Ｎ　ａｚＨ（Ｓ　Ｏ４）２）の形態である
。

この酸性硫酸ナトリウムの酸分は我々の米国特許第４，
３２５，９３４号明細書に記述したように水とメタノー
ルとを用いた処理により該酸性硫酸ナトリウムを中性硫
酸ナトリウムへ変換することによって反応媒体から回収
することができ、回収された硫酸は反応帯域ヘリサイク
ルされる。別法として酸性硫酸ナトリウムは塩素酸ナト
リウムと塩化ナトリウム及び／または塩化水素とが約４
．８規定以下の全酸規定度で酸性水性媒体中で反応する
他の二酸化塩素製造方法の反応媒体へ添加することがで
き、その場合核酸性硫酸ナトリウムは我々の米国特許第
３，７８９ＪＯＢ号明細書に記述したような該方法の酸
必要量の全であるいは１部分を提供するために使用され
る。

酸性硫酸ナトリウムは通常反応媒体からスラリーとして
除去され、酸性硫酸ナトリウムは反応媒体から分離され
、反応媒体は通常新鮮な反応剤を添加した後反応帯域ヘ
リサイクルされる。

二酸化塩素は高分圧下で自然爆発性であることが知られ
ている。米国特許第４，０８１ｍ５２０号の方法におい
て、二酸化塩素は反応媒体の沸騰によって発生したスチ
ームを用いて希釈され、このスチームは低操作圧力代表
的には約１００ＩＨＦＩの使用と相俟って二酸化塩素を
爆発濃度以下に維持する。

二酸化塩素が水に溶解する４：とによって二酸化塩素水
溶液が形成されて次いでスチームの大部分が凝縮される
吸収塔の底部では上述の低圧力下で二酸化塩素の濃度は
完全なレベルで維持される。

しかし該方法は約９０ｖｓＨｇ以下の二酸化塩素分圧を
維持するために十分なパージ空気を混合することによっ
て大気圧未満の圧力下ではあるがより高圧力下で操作で
きる。実際の操作圧力は大部分反応媒体の温度に依存す
るが、しがし８０〜５３０ミリバール（６０〜４００ｍ
ｍＨＩ？）、好ましくは１２０〜２５０ミリバール（９
０〜１９０１Ｈｇ）の広範囲に変化させることができる
。パージ空気量を制御することによって操作圧力を変化
できることはより高い大気圧未満の圧力を使用するよう
に設計された二酸化塩素発生プラント例えば二酸化塩素
と共に生成した大量の塩素を処理するために意図された
プラントが翫素酸ナトリウムのメタノールによる還元に
より二酸化塩素の形成を行うために使用される場合に好
都合である。

〔実施例〕

以下に実施例を挙げて本発明を説明する。

支１λ 塩素酸ナトリウムの酸性溶液をメタノールを用いて還元
し、一方反応媒体を減圧条件下で沸騰させる１日当り１
４トンの製造能力を持つ二酸化塩素発生装置を用いて実
験した４塩素酸ナトリウムを塩素酸ナトリウム結晶から
造った５Ｍ水溶液として反応媒体中の塩素酸イオン濃度
をＩＭに維持するために十分な３５１／分（９，２ＵＳ
ＧＰＭ）の流速で反応媒体中へ連続的に装入した。また
硫酸を９３％Ｈ，ＳＯ，とじて反応媒体を所望の酸度に
維持するために十分な流速で反応媒体へ連続的に装入し
た。メタノールを５０重量％水溶液として３１／分（０
，８ＵＳＧＰＭ）の流速で反応媒体へ連続的に装入した
０発生器液′体の平均温度は約８０℃であり、セスキ硫
酸ナトリウム結晶を発生器から除去した。

該発生器を二酸化塩素を製造するための実質的な定常条
件下、種々の全酸規定度で運転した０発生器からの排ガ
スを３０℃に冷却することによってスチームを凝縮し、
冷却したガスを１０℃の水を使用する吸収塔中で水に溶
解した。塩素酸イオンの二酸化塩素への転化の化学効率
を各々の場合について決定した。

全酸規定度（Ｎ）　　７．２〜８，７９〜１０　７．８
〜８．８実験時間（時）　　　　１２　　　１２　　　
８．５化学効率（％）　　　　９８　　　＞９９　　　
＞９９上述の第１表から高化学効率操作が全酸規定度を
９規定以下維持した時にも観察される。

本明細書の要約として、本発明は化学効率に悪影響を及
ぼすことのない高効率二酸化塩素製造方法の操作におけ
る改善に関する。本発明の範囲内における修正は可能で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、塩素酸ナトリウム水溶液と硫酸を、減圧下に維持し
   た反応帯域中の沸騰する水性酸性反応媒体中へ連続的に
   装入し、前記反応媒体から二酸化塩素を形成するに充分
   な量のメタノールを連続的に反応媒体に装入し、二酸化
   塩素をスチームとのガス状混合物の形態で前記反応帯域
   から連続的に取り出して、水に溶解して二酸化塩素水溶
   液を形成し、且つ酸性硫酸ナトリウムを前記反応帯域中
   の水性反応媒体から連続的に析出させることよりなる水
   性酸性反応媒体中での塩素酸ナトリウムのメタノールを
   用いた還元による高効率二酸化塩素連続製造方法におい
   て、前記硫酸を前記反応媒体中へ装入して少なくとも７
   規定で９規定未満の全酸規定度を維持することを特徴と
   する、高効率二酸化塩素製造方法。 ２、反応媒体を２〜２５ｋｇ／時間／反応媒体面積１ｍ
   ＾２のガス状混合物蒸発速度で沸騰させる、特許請求の
   範囲第１項記載の製造方法。 ３、反応帯域を８０〜５３０ミリバールの減圧下で反応
   媒体の沸点に維持し、空気を反応帯域へ導入してガス混
   合物の二酸化塩素分圧を１２０ミリバール以下に維持す
   る、特許請求の範囲第１項または第２項記載の製造方法
   。