JPH048363B2 - - Google Patents

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JPH048363B2
JPH048363B2 JP59116823A JP11682384A JPH048363B2 JP H048363 B2 JPH048363 B2 JP H048363B2 JP 59116823 A JP59116823 A JP 59116823A JP 11682384 A JP11682384 A JP 11682384A JP H048363 B2 JPH048363 B2 JP H048363B2
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JP
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chlorine dioxide
aqueous
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reaction
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JPS605004A (ja
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Konratsudo Jozefu Furedetsuto Moorisu
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Erco Industries Ltd
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Erco Industries Ltd
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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2881052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4081520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4081520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。
[従来技術の問題点] 米国特許第4081520号の方法の工業的規模の実
施に際して、二酸化塩素製造の周期的突発的停止
が起こることが観察された。この現象は該方法の
条件下において反応媒体の未知の変化の結果とし
て瘍跡量の塩素イオンの完全な消耗から発生する
と観察される。
塩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 -+Cl-+2H+→ClO2+1/2Cl2+H2O 米国特許第2881052号及び第4081520号の方法に
おいて使用する塩素イオンはメタノールと共生成
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。それ故何らかの理由によ
り全ての塩素イオンが上述の反応により消費され
た場合、次の二酸化塩素の製造は塩素酸イオンの
メタノールによる還元によつて塩素イオンが製造
されるまで中断されるであろう。二酸化塩素製造
のこの周期的突発的な停止は本明細書においては
術語「ホワイトアウト(White−Out)」と記載す
る。
[問題点を解決するための手段] 上記の問題点のホワイトアウトは本発明により
反応媒体の全酸規定度を9〜12規定に保ちながら
反応媒体に塩素イオンを連続的に供給することに
より解決される。
[発明の構成] 従つて本発明は、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へ連続的に装入し、メタノ
ールを前記反応媒体から二酸化塩素を形成するの
に十分な量で前記反応帯域へ連続的に装入し、生
成した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、
(a)前記硫酸を前記反応媒体中へ装入して反応媒体
中の全酸規定度を装入硫酸により9〜12規定に維
持し、(b)塩素イオンを水溶液として前記反応媒体
へ連続的に装入して反応媒体中へ 0.002〜0.3モルの塩素イオン濃度を生じさせるこ
とを特徴とする、高効率二酸化塩素連続製造方法
にある。
[作用] 本発明によれば米国特許第4081520号の方法に
おけるホワイトアウトの問題は除去されるが、一
方、該米国特許の他の有用な特性、最も重要な高
効率は反応媒体への塩素イオンを連続的に添加す
ることによつて保持される。意識的に反応媒体へ
塩素イオンを添加することによつて塩素イオンの
存在が常に確保され、このためにホワイトアウト
の可能性が除去される。
塩素イオンの連続的な添加の有利な結果はいか
なる重大な不利な結果をも伴うものではない。塩
素酸イオンからの二酸化塩素の製造における米国
特許第4081520号の方法の特徴である高効率は二
酸化塩素製造の許容できる速度で維持される。反
応媒体への塩素イオンの添加は二酸化塩素と共に
若干の塩素を製造する結果となるが、しかし、通
常該塩素の共製造は許容できるものであり、パル
プ製造工場の環境においてしばしば望ましい。
前述の米国特許第4081520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/(m2反応媒体表面積)〔10
〜20lb/時間/平方フイート(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つた。
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。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
によつて通常制御される。
上述のように前記反応媒体中の硫酸の全酸規定
度は少なくとも規定に維持され、12規定まで変
化させることができる。塩素酸イオンの二酸化塩
素への転化効率は全酸規定度の減少と共に幾分減
少する傾向があるが、、〜10規定の範囲内の全
硫酸規定度を使用することが好ましい。硫酸は通
常濃硫酸(93%)の形態で反応媒体へ装入され
る。
本発明方法における反応媒体中の塩素酸ナトリ
ウムの濃度は通常約0.2モル〜約1.5モル、好適に
は約0.9モル〜約1.1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素イオン
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。本発明により
塩化ナトリウムを媒体へ連続的に装入した場合で
も反応媒体中に存在する塩素イオンの濃度は該添
加塩化ナトリウムの不在下よりも非常に高くなる
ものではない。この理由は添加塩素イオンが反応
帯域で塩素に変換されるためである。通常反応媒
体中の塩素イオン濃度は9規定〜12規定の範囲の
全酸規定度で0.002モル1〜0.3モルに変化する。
反応媒体へ添加する時の塩素イオンは一般に塩
化ナトリウム水溶液の形態であり、通常約5モル
の濃度をもつ。塩化ナトリウムは塩素酸ナトリウ
ム溶液の一部分として添加してもよい。塩酸ある
いは塩化水素もまた反応媒体中に塩素イオンを提
供するために使用できる。
メ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
ール水溶液として装入できるが、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60℃〜約90℃、好ましくは約
70℃〜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、しかし過度に高い温度では二酸
化塩素の分解が起こつ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つてスチームを実質上凝縮
させ、次に全二酸化塩素を溶解するために十分な
体積の水の流れと接触することにより二酸化塩素
水溶液を形成させる。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7℃〜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℃〜約22
℃、好ましくは約3℃〜約10℃の温度の水とを接
触することによつ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6〜20g/、好ましくは
約10〜15g/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。
本発明の実施に際して塩化ナトリウムが連続的
に反応媒体へ装入されると、塩素が二酸化塩素と
共に形成される。この塩素は二酸化塩素溶液中に
溶解され、約0.1〜2.0g/、好ましくは約0.1〜
0.5g/の量で存在する。
反応媒体へ添加する塩化ナトリウムあるいは塩
酸のような他の塩素イオン給源の量は別の塩素溶
解装置の必要性を回避するために二酸化塩素溶液
中の塩素の溶解度限界を超える量の塩素を二酸化
塩素と共に生成するものであつてはならない。
反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(NaHSO4)あるいはセ
スキ硫酸ナトリウム〔Na3H(SO42〕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4325934号明細書に記述したように水とメ
タノール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つて
反応媒体から回収することができ、回収された硫
酸は反応帯域へリサイクルされる。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、その場合該酸性硫酸ナトリウムは我々の米国
特許第3789108号明細書に記述したような該方法
の酸必要量の全てあるいは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へリサイクルされる。
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4081520号の方法に
おいては、二酸化塩素は反応媒体の沸騰によつて
発生したスチームで希釈され、このスチームは低
操作圧力、代表的には約100mmHg、の使用と相埃
まつ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ことによつて二酸化塩素
水溶液が形成され、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
化塩素の濃度は安全なレベルで維持される。
しかし該方法は約90mmHg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
ことによつて大気圧未満の圧力下ではあるがより
高い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、しかし80〜530
ミリバール(60〜400mmHg)、好ましくは120〜
250ミリバール(90〜190mmHg)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
とによつ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
ラントが塩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を形成するために使用される
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。
実施例 酸性塩素酸ナトリウム溶液をメタノールで還元
し、一方反応媒体を減圧条件下で沸騰させる1日
当り15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。塩素酸ナトリウムを塩素酸ナ
トリウム結晶から造つた5M水溶液として反応媒
体中の塩素酸イオン濃度を1Mに維持するために
十分な35/分(9.2USGPM)の流速で反応媒
体中へ連続的に装入した。また硫酸を93%
H2SO4として反応媒体の酸度を9規定〜10規定
に維持するために十分な7/分(2.0USGPM)
の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3/分
(0.8USGPM)の流速で反応媒体へ連続的に装入
した。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。
該発生器は二酸化塩素を製造するための実質的
な定常条件下、すなわち最初に意識的に添加した
塩化ナトリウムのない状態で運転し、次に5M塩
化ナトリウム溶液を1.9/分(0.5USGPM)の
流速での連続添加を用いた状態で運転した。発生
器からの排ガスを30℃に冷却することによつてス
チームを凝縮させ、冷却されたガスを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。
約96%の化学効率が、意識的に添加する塩化ナ
トリウムがない場合の実験と塩化ナトリウムを意
識的に添加した場合との実験の両方で観察され
た。塩化ナトリウムを意識的に添加する期間中に
得られた二酸化塩素溶液は約10g/の二酸化塩
素及び約0.7〜0.8g/の塩素を含有するが、一
方塩化ナトリウム添加が行われない初期運転期間
に得られた二酸化塩素溶液は約10g/の二酸化
塩素及び0.5〜0.6g/の塩素を含有した。更に
二酸化塩素製造に際して製造速度の増大は塩化ナ
トリウムを反応媒体へ意識的に添加する期間中に
観察された。
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
における改変は可能である。

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、生成した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、 (a) 前記硫酸を前記反応媒体中へ装入して9〜12
    規定の全酸規定度を維持し、 (b) 塩素イオンを水溶液として前記反応媒体へ連
    続的に装入して反応媒体中に0.002〜0.3モルの
    塩素イオン濃度を生じさせることを特徴とす
    る、高効率二酸化塩素製造方法。 2 塩素イオン水溶液が5モルの濃度の塩化ナト
    リウム水溶液である、特許請求の範囲第1項記載
    の製造法。 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、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。
JP11682384A 1983-06-10 1984-06-08 二酸化塩素の製法 Granted JPS605004A (ja)

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JPS52114493A (en) * 1976-03-19 1977-09-26 Erco Ind Ltd Manufacturing process for chlorine dioxide by reductio of chlorate

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