NO153333B - Fremgangsmaate til fremstilling av kloridoksyd. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en kontinuerlig fremgangsmåte til fremstilling av klordioksyd.

På grunn av sin ustabile karakter kan klordioksyd ikke produseres i større omfang og oppbevares inntil bruk. Derfor må klordioksydgass fremstilles på forbruksstedet og bare i umiddelbart nødvendige mengder og i nøyaktig regulerte konsentrasjoner. Disse krav har hittil forårsaket betraktelige vanskeligheter fordi de umiddelbart nødvendige mengder av klordioksyd vanligvis varierer over et betraktelig område og ofte overskrider tilpasningsevnen av de hittil disponible klordioksydfrembringere, hvorved det var nødvendig med under-hold og periodisk innkobling av et stort antall klordioksyd-generatorer. En ytterligere vanskelighet lå i det krav å holdé klordioksyd gjennom hele fremstillingsinnretningen i ufarlige konsentrasjoner.

Det er kjent ved frembringelse av klordioksyd etter den så-kalte "Miinchner-fremgangsmåte" å omsette den ved elektrolyse av alkaliklorid frembragte kloratoppløsning med saltsyre til klordioksyd og klor, idet den forbrukte kloratoppløsning resirkuleres. Det som biprodukt ved klordioksydfrembring-elsen dannede klor forbrennes etter den tidligere kjente fremgangsmåte med det i kloratelektrolysen dannede hydrogen til; saltsyre. Klordioksydreaktoren må drives med luft for å holde det frembragte klordioksyd under en konsentrasjon på 15% i gassen for at det sikkert unngås eksplosjoner ved selvspaltning av klordioksyd (tysk patent 831 542, 924 689:

"Ullmann", 3. opplag, 1954, bind 5, s. 553).

Fremgangsmåtens virkningsgrad avhenger av følgende reaksjoner:

Normalt overveier reaksjonen ifølge ligning 1). Reaksjonen ifølge ligning 2) øker med stigende kloridkonsentrasjon. Ligning 2) er prinsippielt uønsket, da det ifølge den ikke produseres klordioksyd, men lar seg imidlertid ikke helt under-trykke. Virkningsgraden av klordioksyd-reaktoren ville være 100%, hvis ligning 2) ikke deltok i reaksjonen. Da dette imidlertid ikke er tilfelle, fremgår følgende avhengigheter og materialbalanser:

Av disse verdier fremgår at en i og for seg ønskelig økning av virkningsgraden av klordioksydfrembringeren etter kjente

fremgangsmåter ut over 88% ikke er mulig, fordi da hydrogenet ikke mer er tilstrekkelig til forbrenning av det som biprodukt frembragte klor, innbefattende oksygenet fra den som bæregass anvendte luft.

Dessuten krever den tidligere kjente Munchner-fremgangsmåte som råmateriale en til klordioksyd svarende støkiometrisk mengde saltsyre. Hvis denne saltsyre eksempelvis skal frem-bringes ved forbrenning av fordampet klor med hydrogen, er den ved kloratelektrolysen dannede hydrogenmengde ikke på noen måte tilstrekkelig.

Erstatning av luften som bæregass med nitrogen eller andre inerte gasser er ikke mulig fordi hydrogenet brukes til forbrenning av en minstemengde klor og oksygen. Disse konsentrasjoner ligger eksempelvis ved 15% klor pluss 10% oksygen eller eksempelvis 32% klor. Her er det for den tidligere kjente fremgangsmåte altså satt en ytterligere grense.

Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å unngå be-grensninger og ulemper ved den tidligere kjente fremgangsmåte og å forbedre virkningsgraden, samt å øke driftssikker-heten .

Oppgaven løses ifølge oppfinnelsen med en fremgangsmåte til kontinuerlig fremstilling av klordioksyd ved omsetning av alkaliklorat med saltsyre i en reaktor, idet en luftstrøm føres mot væskestrømmen.

Ved en fremgangsmåte av nevnte type består oppfinnelsen i at en del av den i reaktoren innførte luftstrøm erstattes med en klorgasstrøm.

Derved dimensjoneres den innførte klorgassmengde hensiktsmessig således at den tilsvarer den i form av klordioksyd fra reaktoren uttatte klormengde.

Med forholdsreglene ifølge oppfinnelsen av minst delvis erstatning av luftstrømmen med en klorgasstrøm,_ nedsettes den til fortynning av klordioksydet innbragte oksygenmengde uten at konsentrasjonen av CIO2 i gassen økes. Oksygenmengden dimensjoneres så lavt at i tillegg til det ved klordioksyd-frembringelsen som biprodukt dannede klor, kan også den til dekning av det samlede hydrogenkloridbehov kompletterende klormengde forbrennes med hydrogen fra kloratelektrolysen. Det er videre hensiktsmessig å senke oksygenmengden så vidt at det for forbrenningen av kloret forblir et hydrogenoverskudd.

Den i reaktoren innførte og rah.t. luftstrømmen delvis er-stattende klorgasstrøm innføres vanligvis som fremmedstrøm, og ikke fra fremgangsmåten stammende klorgass , Innen oppfinnelsens ramme forstås derfor med fremmedstrøm en klor-gasstrøm som eksempelvis stammer fra en kloralkalielektro-lyse, som membranelektrolyse eller fra et trykkar med flyt-endegjort klorgass. I henhold til en ytterligere utførelses-form av oppfinnelsen kan imidlertid også den i fremgangsmåten som biprodukt av kloratspaltningen dannede klorgass, etter utvasking av klordioksyd fra bæregassen, tilbakeføres i reaktoren.

Med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen fremkommer en rekke

fordeler ved den kontinuerlige fremstilling av klordioksyd ved spaltning av alkaliklorater med saltsyre.

Klordioksydinnholdet i reaktorgassen kan innstilles ønskelig mindre enn 15% og dermed langt under eksplosjonsgrensen.

Klordioksydreaktoren økes betraktelig i sin virkningsgrad,

hvilket vesentlig forbedrer økonomien.

Ved resirkulasjon erstattes endelig luft med klor, dvs. forbrenningen forløper vesentlig sikrere, fordi i stedet for 21 volum-% oksygen i luften er det inneholdt 100 volum-% klor i gassen som skal forbrennes.

Forbrenningen av klor og hydrogen til saltsyre drives med hydrogenoverskudd.

På grunn av den mindre gassmengde som kommer til forbrenning

utformes saltsyreovner og saltsyreabsorberere som mindre bygningsenheter.

Oppfinnelsen skal forklares eksempelvis nærmere under hen-

visning til arbeidsdiagrammet.

I kloratspalteren 2 innmates over led-

ning 7 fra kloratelektrolysecellen 1 alkaliklorat og over ledning 10 innføres en luftstrøm. I reaktoren 2 innføres videre hydrogenklorid som vandig oppløsning over ledning 15,

som tas fra absorbereren av forbrenningsreaktoren 4. Sist-

nevnte tilføres over forbindelse 8 hydrogen og over ledning 14 klorgass fra en separat klorkilde. Kloridoksydbæregass-blandingen trer over forbindelse 11 inn i absorbsjonsinnret-

ningen 3. Den vandige klordioksydoppløsning fjernes over 12

og samles i beholder 5. Den for klordioksyd befridde rest-gassblanding tilføres over ledning 13 og vifte 6 til forbrenningsreaktoren 4 eller også tilbakeføres over ledning 16

i det minste delvis i reaktoren 2, idet det over denne ledning kan innmates fremmedklor i reaktoren.

Utførelseseksempel

I et celluloseanlegg til frembringelse av 500 tonn/dag bleket cellulose kreves 8 tonn/dag klordioksyd og 20 tonn/dag klor. Kloret leveres i flytende form. Virkningsgraden av klordioksydreaktoren skal utgjøre 92%. I dette tilfellet kreves 13,76 tonn/dag alkaliklorat. Ved fremstilling av alkali-kloratet fremkommer 0,776 tonn/dag hydrogen. For frembringelse av 8 tonn/dag klordioksyd ved omsetning av alkaliklorat med saltsyre kreves 10,88 tonn/dag HC1.

Ved 15% klordioksyd i bæregassen ville det kreves 0,792 tonn/dag hydrogen. For frembringelse av ovennevnte 10,88 tonn/dag HC1 ville det forbrukes 0,298 tonn/dag hydrogen.

For forbrenning av oksygenet av fortynningsluften kreves følgelig 0,494 tonn/dag hydrogen. Det står imidlertid bare 0,478 tonn/dag H2 til disposisjon fra kloratelektrolysen. Uten hensyntagen til et ønskelig hydrogenoverskudd ved frembringelse av saltsyren måtte bare 3,24% av fortynningsluften sirkuleres for å oppnå en sikker drift av den samlede fremgangsmåte .

Claims (4)

1. Fremgangsmåte til kontinuerlig fremstilling av klordioksyd ved omsetning av alkaliklorat med saltsyre i en reaktor, idet en luftstrøm føres mot væskestrømmen, karakterisert ved at en del av den i reaktoren innførte luftstrøm erstattes med en klorgasstrøm.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det innføres en klorgassmengde som tilsvarer den i form av klordioksyd uttatte klormengde.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1-2, karakterisert ved at det innføres en fremmedstrøm av klorgass i klordioksydreaktoren.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1-2, karakterisert ved at i klordioksyd-reaktoren dannet klorgass tilbakeføres i reaktoren.