NO310715B1 - Fremgangsmåte og system for fremstilling av natriumhydrosulfitt - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår generelt fremstillingen av natriumhydrosulfitt og, mer spesielt, en forbedret fremgangsmåte og system for genererering av natriumhydrosulfitt.

Natriumhydrosulfitt, NagSgC^ , også kjent som natriumditio-nitt, er utstrakt benyttet som blekningsmidde1 i papir- og tekstilindustrien, og har et bredt område av andre anvend-elser .

På grunn av at det er relativt ustabilt, blir det vanligvis produsert in situ ved anvendelsesstedet, for eksempel i en papirmassemølle.

Tidligere fremgangsmåter for fremstilling av natriumhydrosulfitt har inkludert oppløsning av sink i en oppløsning av natriumbi sulfitt og utfelling av sinknatriumsulfitt med melk av kalk for å etterlate hydrosulfitt i oppløsning, og å reagere natriumformat med natriumhydroksyd og svoveldioksyd.

Nyere fremgangsmåter omfatter blanding av kaustisk soda og natriumdioksyd med natriumborhydrid i et vandig medium for å fremstille en vandig oppløsning av natriumhydrosulfitt. Natriumborhydrid kommer vanligvis inn i prosessen i en blanding med vandig natriumhydroksyd. Denne blandingen som er tilgjengelig fra Morton International, Inc. under varemerket "BOROL", har utmerket stabilitet på grunn av at syrehydrolysen av natriumborhydrid er sterkt redusert. Den natrium-borinneholdende blandingen innbefatter typisk 10-15 vekt-% natriumborhydrid, 35-45 vekt-% natriumhydroksyd, og 44-55 vekt-% vann. En typisk blanding innbefatter 12 vekt-% natriumborhydrid, 40 vekt-# natriumhydroksyd og 48 vekt-# vann.* For enkelthets skyld, vil denne prosessen heretter bli referert til som BOROL-prosessen.

Den teoretiske reaksjonen i BOROL-prosessen, vil forutsatt under ideelle betingelser og 100$ utbytte, være som følger:

Det er riktignok en bireaksjon ved hvilken natriumborhydrid blir hydrolysert:

Denne sidereaksjonen er en funksjon av pH, hvor hastigheten til sidereaksjonen øker med minkende pH, og fører til reduksjon av effektiviteten av prosessen. I praksis kan denne konkurrerende sidereaksjonen riktignok ikke bli overvunnet bare ved å øke pH'en, da høyere pH negativt vil påvirke hovedreaksjonen.

Den ønskede reaksjonen for å produsere natriumhydrosulfitt, blir sett som å foregå i to trinn som følger: a) en reaksjon mellom svoveldioksyd og kaustisk soda for å gi natriumbisulfitt (1); og b) en reaksjon mellom bisulfitt og natriumborhydrid for å gi natriumhydrosulfitt (2).

Det er også en likevekt (3) mellom bisulfittet og natriumsul-fittet, som er en funksjon av pH:

pH flytprofilen ble signifikant når den ble relatert til hydrolysehastigheten til NaBH4. Som man kan se ved referanse til tabell 1 under, øker hastigheten, med hvilken NaBH4 undergår hydrolyse, dramatisk ettersom pH til den NaBB^-inneholdende oppløsningen avtar. For eksempel vil halverings-tiden til NaBH4 være omkring 3000 ganger lenger ved pH på 0,6, sammenlignet med en pH på 2,5. Hvis derfor B0R0L-oppløsningen blir tilsatt til en prosess-strøm som har en lavere pH enn den til BOROL-oppløsningen, vil graden ved hvilken NaBH4 i BOROL-oppløsningen undergår den uønskede sidereaksjonen, dvs. hydrolysen for å danne NaBHg, typisk øke, mens hastigheten til hydrolysen typisk øker dramatisk ettersom pH til prosess-strømmen senkes. Følgelig, når BOROL-oppløsningen blir tilsatt en prosess-strøm med lavere pH, dvs. har en reaksjons-pH på omkring 5,5-6,5 (slik som f.eks. i TJS-PS 4.788.041 og 5.094.833) eller i større grad med pH i området på omkring 2 til 3, vil graden av hydrolyse av NaBH4 øke.

TEMPERATUR = 25°C (77°F)

LOG (t fc) pH - (0,034 T - 1,92)

t = minutter

T "K

Alle slike natriumhydrosulfittgenererende prosesser opererer generelt ved et pH-område på omkring 5 til omkring 7, og innen et pH-område hvor senking av pH generelt vil favorisere dannelsen av hisulfitt.

Avveiing av denne likevekten, må derfor bli veid opp mot syrehydrolysen vist ovenfor, for å avgjøre den optimale pH for prosessen. I slike tidligere prosesser har en pH på 6,5 vært funnet å gi det beste utbyttet. Likevel har det vist seg vanskelig å oppnå høyere utbytte enn omkring 85%.

I en tidligere natriumhydrosulfitt-genereringsprosess, blir SO2 f vann, natriumhydroksyd (NaOH) og en natriumborhydrid/- natriumhydroksyd/vannblanding (BOROL) tilført i den rekke-følgen til en strømningslinje som fører til en statisk blander, og så til en avgassingstank hvor medførende gasser blir ventilert til atmosfæren. En vandig oppløsning av natriumhydrosulfitt blir pumpet fra avgassingstanken, hvorav en porsjon blir avlevert til en lagringstank for anvendelse som ønsket, og en rest blir resirkulert til strømningslinjen ved et sted nedstrøms for SO2, vann og NaOH-innløpene, men oppstrøms for innløpet for BOROL-blandingen. Innløpet for hver av reaktantene kan bli kontrollert automatisk i respons til øking eller senking av nivåene i avgassingstanken eller lagringstanken, eller forandret trykk, strømningshastigheter og/eller pH.

US-PS 4.788.041 angår en forbedring av den ovenfor diskuterte prosessen. Denne forbedringen oppnår høyere natriumhydrosul-fittutbytter gjennom variasjoner i forholdene mellom kjemi-kalier, pH og temperaturmåling og kontroll, og spesifikke forandringer i resirkuleringssystemet.

US-PS 5.094.833 angår også en forbedret fremgangsmåte og apparat for fremstilling av natriumhydrosulfitt med høyere utbytte. I en utførelsesform beskrevet deri, anvendes en Invers rekkefølge av tilsetning av råstoffene, dvs. den første blanding innbefattende natriumborhydrid, natriumhydroksyd og vann, tilført før en annen blanding innbefattende vann og svoveldioksyd for å oppnå en slik ønskelig forbedring.

Fig. 1 viser en typisk pH-flytprofil gjennom blandings- og reaksjonssonene av slike natriumhydrosulfitt-genererinspro-sess-strømmer. I kjent teknikk som illustrert i fig. 2 og 3, tilsettes blandinger av vann og SO2 og oppløsning av natriumhydroksyd til prosesstrømmen oppstrøms for tilsetningen av BOROL-oppløsningen (NaBH4/Na0rI/H20) for derved å skape et surt medium som har en pH på omkring 2,5, i hvilket B0R0L-oppløsning ble tilsatt. Tilsvarende, med referanse til fig. 4, skaper oppløsningen av natriumbisulfitt og svoveldioksyd når det blir tilsatt prosesstrømmen, et surt medium (pH 2,5) til hvilket BOROL-oppløsningen blir tilsatt. Etter BOROL-oppløsningen er tilsatt prosesstrømmen, økes pH til prosess-strømmen til den ønskede reaksjons-pH. Denne pH-flytprofilen er illustrert i fig. 1 ved den lineære grafen merket "kjent teknikk #1".

Ifølge prosessen beskrevet i US-PS 5.094.833, diskutert ovenfor, blir BOROL-oppløsningen og NaOH-oppløsningen tilsatt til prosesstrømmen oppstrøms for tilsettingen av blandingen av vann og svoveldioksyd, for således å skape et alkalisk medium (pH = 13,0), inn i hvilket blandingen av vann og svoveldioksyd blir tilsatt. Etter tilsettingen av vannet og svoveldioksydblandingen, avtar pH i prosesstrømmen til den ønskede reaksjons-pH. Denne pH-strømningsprofilen er illustrert i fig. 1 ved linjen merket "Kjent teknikk # 2".

Mens prosessen beskrevet i US-PS 5.094.833, resulterer i dannelsen av natriumhydrosulfitt med høyt utbytte sammenlignet med prosessen innen kjent teknikk, er dannelse av natriumhydrosulfitt i enda høyere utbytte ønsket.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

Et generelt mål for foreliggende oppfinnelse er å fremskaffe en forbedret fremgangsmåte og system for fremstilling av natriumhydrosulfitt med høyt utbytte.

Et mer spesifikt mål ved foreliggende oppfinnelse er å overvinne ett eller flere av problemene som beskrevet ovenfor.

Det generelle mål ved foreliggende oppfinnelse kan bli oppnådd, i det minste tildels, gjennom en fremgangsmåte som innbefatter å bringe i kontakt ved samme sted, en første reaksjonsblanding av natriumborhydrid, natriumhydroksyd og vann med en andre reaksjonsblanding av en sur svovel inneholdende forbindelse eller forløper av denne, som blir benyttet i fremstillingen av natriumhydrosulfitt fra natriumborhydrid for å danne en vandig oppløsning av natriumhydrosulfitt. Uttrykket "ved samme sted", som anvendt i beskrivelsen og de følgende kravene, innbefatter også den samtidige tilsetningen/kontakteringen av bestanddelene som anvendes for dannelsen og systemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen.

Teknikken hverken viser eller foreslår prosesser og systemer for dannelsen av natriumhydrosulfitt med høyt utbytte, hvor alkaliteten til den natriumborhydridinneholdende blandingen i det minste blir opprettholdt før innføringen av blandingen som inneholder en sur svovel inneholdende forbindelse eller forløper av denne brukt i fremstillingen av natriumhydrosulfitt fra natriumborhydrid. Dette er spesielt tydelig i lys av den kjente dramatiske økningen av hydrolysehastigheten til NaBH4 ettersom alkaliteten til prosess-strømmen blir redusert sammenlignet med den til BOROL-natriumborhydridinneholdende oppløsningen og, mer spesifikt, ettersom pH til prosess-strømmen i det vesentlige blir redusert under en pH på 14.

Således er det tilveiebrakt ifølge oppfinnelsen en fremgangsmåte for fremstilling av natriumhydrosulfitt kjennetegnet ved at den innbefatter trinnene: a) etablering av en prosess-flytstrøm som innbefatter en vandig blanding av minst natriumhydrosulfitt og

natriumbisulfitt; og

b) tilsetning av en første reaksjonsblanding innbefattende natriumborhydrid, natriumhydroksyd og vann, og en annen

reaksjonsblanding innbefattende:

i) en vandig oppløsning av natriumbisulfitt og svoveldioksyd ,

ii) svoveldioksyd og vann, eller

ili) en vandig oppløsning av natriumbisulfitt og svovelsyre,

til nevnte prosessflytstrøm ved det samme punktet for å danne en vandig oppløsning inneholdende ytterligere natriumhydrosulfitt.

Foretrukne trekk ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen fremgår av medfølgende krav 2-4.

Foreliggende oppfinnelse innbefatter også tilsvarende systemer for fremstilling av natriumhydrosulfitt, kjennetegnet ved at systemet innbefatter: en strømningslinje for en prosessflytstrøm innbefattende en vandig blanding av minst natriumhydrosulfitt og natriumbisulfitt,

en kilde av en første reaksjonsblanding innbefattende hovedsakelig natriumborhydrid, natriumhydroksyd og vann,

en kilde av en annen reaksjonsblanding innbefattende;

i) en vandig oppløsning av natriumbisulfitt og

svoveldioksyd,

ii) svoveldioksyd og vann, eller

iii) en vandig oppløsning av natriumbisulfitt og svovelsyre, og

midler for ved det samme punkt å bringe den første og andre reaksjonsblandingen i kontakt, inkludert midler for ved det samme sted å introdusere den første og andre reaksjonsblandingen i prosessf lytstrømmen slik at de første og de andre reaksjonsblandingene reagerer for å danne en vandig oppløsning av natriumhydrosulfitt.

Foretrukne trekk ved systemet for fremstilling av natriumhydrosulfitt ifølge oppfinnelsen fremgår fra medfølgende krav 6 - 13.

Ifølge oppfinnelsen innbefatter et slikt system en kilde for en første reaksjonsblanding natriumborhydrid, natriumhydroksyd og vann. Systemet innbefatter også en kilde for en annen reaksjonsblanding innbefattende en sur svovelinneholdende forbindelse eller forløper av denne som blir benyttet i fremstilling av natriumhydrosulfitt fra natriumborhydrid. Systemet innbefatter videre midler for å bringe i kontakt ved det samme stedet, den første og andre reaksjonsblandingen for å danne en vandig oppløsning av natriumhydrosulfitt.

Natriumhydrosulfitt-produksjonssystemet ifølge foreliggende oppfinnelse, innbefatter således en strømningslinje av en prosesstrøm av minst natriumhydrosulfitt og natriumbisulfitt. Systemet innbefatter også en innløpsventil for introdusering ved samme sted i strømningsl inj en både en første reaksjonsblanding av natriumborhydrid, natriumhydroksyd og vann, og en annen reaksjonsblanding for å bringe i kontakt en sur svovel inneholdende forbindelse eller forløper av denne, som blir benyttet i fremstillingen av natriumhydrosulfitt fra natriumborhydrid. Den andre reaksjonsblandingen innbefatter enten: i) en vandig oppløsning av natriumbisulfitt og

svoveldioksyd,

ii) svoveldioksyd og vann, eller

ili) en vandig oppløsning av natriumbisulfitt og svovelsyre.

I et slikt system blir alkaliniteten til den natriumborhydridinneholdende blandingen, minst opprettholdt før den innføringen av den andre reaksjonsblandingen på samme sted. Innløpsventilen innbefatter en sentral åpning som slipper ut den første reaksjonsblandingen i strepningslinjen. Ventilen innbefatter også en ringformet åpning som slipper ut den andre reaksjonsblandingen inn i strømningslinjen ved samme sted med utslippet av den første reaksjonsblandingen fra den sentrale åpningen. Videre er den ringformede åpningen og den sentrale åpningen i ventilen konsentriske.

Andre mål og fordeler ved foreliggende oppfinnelse, vil være tydelig for fagmannen i den følgende detaljerte beskrivelsen satt sammen med kravene og tegningene.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Fig. 1 er en grafisk fremstilling av prosesstrømmens pH som

funksjon av prosess-flytprofil.

Fig. 2 er et flytdiagram som illustrerer en prosess ifølge

kjent teknikk beskrevet ovenfor.

Fig. 3 er et flytdiagram som illustrerer en prosess ifølge

kjent teknikk som beskrevet i US-PS 4.788.041.

Fig. 4 er et flytdiagram som illustrerer en annen prosess

ifølge kjent teknikk ifølge US-PS 4.788.041.

Fig. 5 er et flytdiagram som illustrerer prosessen som vist i fig. 2, modifisert ifølge foreliggende opp-f innelse. Fig. 6 er et flytdiagram som illustrerer prosessen vist i fig. 3, modifisert ifølge foreliggende oppfinnelse. Fig. 7 er et flytdiagram som illustrerer prosessen som vist

i fig. 4, modifisert ifølge foreliggende oppfinnelse.

Fig. 8 er en forenklet skjematisk tegning av innslippsventilen ifølge en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse med det forbundne prosessutstyret.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

Som det vil bli tydeligere fra informasjonen under og eksemplene, er foreliggende oppfinnelse en forbedring som er antatt å være anvendelig for alle prosesser innen kjent teknikk for generering av natriumhydrosulfitt gjennom reaksjonen av natriumborhydrid, natriumhydroksyd og en reaksjonsblanding av en sur svovel inneholdende forbindelse eller en forløper for denne, som blir benyttet ved fremstilling av natriumhydrosulfitt fra natriumborhydrid. Forbedringen som ble oppnådd ved foreliggende oppfinnelse, er den å forbedre utbyttet av natriumhydrosulfitt målt ved massebalansen. Forbedringen blir oppnådd ved anvendelsen av et system som krever introdusering av både den første blandingen innbefattende natriumborhydrid, natriumhydroksyd, og vann og en andre blanding innbefattende en sur svovel inneholdende forbindelse eller forløper av denne, som blir benyttet i fremstillingen av natriumhydrosulfitt fra natriumborhydrid, f.eks. vann og svoveldioksyd ved det samme punkt (sted). De nevnte systemene innen kjent teknikk, introduserer alle de ovenfornevnte blandingene i rekkefølge.

Foreliggende oppfinnelse er, ved hjelp av prosesseringen og systemene beskrevet her, rettet mot innføringen/kontaktingen av den natriumborhydridinneholdende reaksjonsblandingen med en sur svovel inneholdende blanding eller forløper for denne ved samme sted, og derved minimalisere og fortrinnsvis unngå reduksjon av alkaliniteten til den natriumborinneholdende reaksjonsblandingen før natriumhydrosulfitt-genereringsreak-sjonen. Minimaliseringen av eksponeringen av natriumborhydrid for lave pH-gradienter før reaksjonen for å danne natriumhydrosulf itt , som beskrevet ovenfor, er viktig for å minimalisere hydrolysen av NaBH4. Dette kan bli oppnådd ved å tilveiebringe introduseringen/kontaktbringingen av kjemiske reaktanter ved det samme stedet, og dermed minimalisere tiden og avstanden mellom tilsetting av kjemisk reaktant. Slik introdusering/kontaktbringing ved samme sted kan bli realisert ved hjelp av innslippsventiler, for eksempel som beskrevet nedenfor.

Igjen, med referanse til fig. 1 og tabell 1, og som vist av disse, ved i det minste å opprettholde alkaliteten til den natriumborhydridinneholdende blandingen før den blir bragt i kontakt med den sure svovel inneholdende forbindelsen eller forløperen av denne som blir benyttet i fremstillingen av natriumhydrosulfitt fra natriumborhydrid, f.eks.

i) en vandig oppløsning av natriumbisulfitt og svoveldioksyd ,

ii) svoveldioksyd og vann, og

iii) en vandig oppløsning av natriumbisulfitt og svovelsyre ,

blir mengden av hydrolyse av natriumborhydrid bedre begrenset og således er foreliggende oppfinnelse rettet mot å begrense eksponering av natriumborhydrid for den lave pH som er involvert i natriumhydrosulfittgenerering til de tidsperioder når natriumhydrosulfitt-genereringsreaktantene er tilstede, dvs. til en slik tid hvor alle reaktantene er tilstede og ved reaksjons-pH. Gjennom utførelsen av foreliggende oppfinnelse, vil således natriumborhydridet typisk bli eksponert for den lavere reaksjons-pH kun når alle reaktantene er tilstede og pH til reaksjonsstrømmen avviker ikke signifikant fra reaksjons-pH gjennom tiden ved hvilken reaksjonen av natriumborhydrid for å danne natriumhydrosulfItt skjer.

Et typisk system for kjent teknikk, er vist i fig. 2, hvor en flytlinje 12 blir tilført flytende svoveldioksyd fra en tank 10, vann fra en tilførselsledning 14, natriumhydroksyd fra en lagertank 15, og en natriumborhydrid, natriumhydroksyd og vannblanding fra lagertank 16. Når natriumhydroksydet kommer inn i strømningslinjen 12, begynner reaksjonen 1, som er referert til over, å generere natriumbisulfitt. Når B0R0L-blandingen kommer inn i systemet lenger nedstrøms, begynner reaksjonen 2 for å danne natriumhydrosulfitt. Reaksjonsblandingen tilført til en statisk (bevegelsesløs) blander 18 og så til en avgassingstank 19 fra hvilken gassformige produkter, slik som hydrogen, blir ventilert fra systemet til atmosfæren gjennom et ventilasjonsrør 20.

En strømningslinje 22 leder fra bunnen av avgassingstanken 19, natriumhydrosulfittoppløsningen fra avgassingstanken blir sirkulert igjennom denne strømningslinjen av en pumpe 24. Nedstrøms av pumpen blir strømningslinjen delt i en første linje 26 som fører til en hydrosulfitt-lagertank 28 og en annen linje 32, som resirkulerer en del av hydrosulf ittoppløsningen til strømningslinjen 12, nedstrøms for natriumhydroksydinnløpet, men oppstrøms for BOROL-blandings-innløpet. En mindre del av oppløsningen fra strømningslinje 32 blir trukket av langs en strømningslinje 30 og resirkulert direkte til avgassingstanken 19.

En papirmassemølle eller lignende (ikke vist) blir tilført natriumhydrosulfitt direkte fra lagertanken 28. Dersom hydrosulfittoppløsningen blir trukket av fra denne tanken, blir et fall i nivået målt av en nivåmåler (LT) 34 som sender et elektrisk signal til en nivåindikatorkontroll (LIC) 36 som igjen sender et signal til strømningsindikator-kontrollen (LIC) 37, som igjen driver en strøm/trykktrans-ducer (I/P) 38 som driver en trykkventil 40 for å øke strømningen av vann i systemet.

Strømningen av vann gjennom innløpslinjen 14, blir ført av en magnestisk strømningsmåler (MM) som sender signaler til FIC 37, for å regulere strømningen, og også til strømnings-forhold-indikatorkontroll (FRIC) 44 som kontrollerer tilfør-selen av BOROL via en I/P-transducer 46 som driver en trykkventil 48. Strømningen av BOROL-blanding blir målt av en magnetisk strømningsmåler 50, som sender et signal til FRIC 44 og til en FRIC 52, som kontrollerer innslippet av NaOH via en I/P-transducer og en trykkventil 56. Strømningen av NaOH inn i systemet blir også overvåket av en magnetisk strømningsmåler 58, som sender strømningsmålesignal tilbake til FRIC 52.

For enkelthets skyld, er de forskjellige kontrollfunksjonene 36, 37 osv. i fig. 2, vist som individuelle mikroprosess-funksjoner. I praksis vil naturligvis alle disse funksjonene sannsynligvis bli utført av en enkel sentral prosesserings-datamaskin.

Innstrømningen av SOg til systemet blir kontrollert som en funksjon av pH i den resirkulerende reaksjonsblandingen. pH til oppløsningen i forgreningsrør 30, blir overvåket av en pH-elektrode (pHE) 60, som sender et signal til en pH-indikatorkontroll (pHIC) 62 som kontrollerer innstrømmingen av SO2 ved hjelp av en I/P-transducer 64 og en trykkventil 66. Denne prosessen ifølge kjent teknikk, blir vanligvis drevet ved en pH på omkring 6,5. Dersom den overvåkede pH stiger over den forhåndsbestemte verdien, vil pHIC 62 virke og øke strømningen av SO2 og tilsvarende hvis pH faller, vil innstrømningen av SOg bli redusert.

Dersom nivået I avgassingstanken 19 faller under et forhånds-bestemt nivå, vil en nivåføler 70, sende et signal til nivåindikatorkontroll 72, som reduserer strømningen av hydrosulfitt gjennom strømningslinjen 26 til lagringstanken 28, ved hjelp av en I/P-transducer 74 og en trykkventil 76.

Ved bruk av den typiske BOROL-oppløsningen som har sammen-setningen som spesifisert over, hvor det molare forholdet mellom NaOH og NaBH4 er 3,2:1, blir total-1igningen for reaksjonene (1) og (2) ovenfor: ~( NaBH4+ 3. 2 NaOH) +4,8 NaOH+8S02 -♦ 4Na2S204<+>NaB02+6H20

BOROL-OPPLØSNING

På denne basis, antatt en totalreaksjonseffektivitet. for prosessen ovenfor ifølge kjent teknikk på 85$, har den faktiske mengden for hver reaktant som er nødvendig for å produsere ett kg 100$ aktivt natriumhydrosulfitt vist seg å være:

0,533 kg BOROL-blanding

0,325 kg NaOH (basert på 100$) og 0,865 kg S02.

Mengden vann avhenger av den ønskede konsentrasjonen av den endelige hydrosulfittoppløsningen, som vanligvis er 2 til 6 vekt-#.

Et annet typisk system ifølge kjent teknikk, er det fra US-PS 4.788.041, illustrert i fig. 3. Med referanse til fig. 3, er visse egenskaper hovedsakelig identiske med de vist i fig. 2, gitt de samme referansetallene, og vil ikke bli beskrevet i detalj. Som i utførelsesformen i fig. 2, blir natriumhydroksyd, vann og svoveldioksyd blandet for å starte produksjonen av natriumbisulfitt, og BOROL-blandingen blir så tilsatt, reaksjonsblandingen blir ledet gjennom en statisk blander 18 og så til en avgassingstank 19. Blandingen som kommer inn gjennom den statiske blanderen, er fortrinnsvis ved en temperatur på omkring 10°C. Den statiske blanderen 18 har en vannavkjølingskappe 17 hvorved temperaturen til reaksjonsblandingen blir redusert til omkring 8°C. Igjen blir strømningen av natriumhydrosulfittoppløsning fra avgassingstanken til lagring kontrollert ved nivåtransmitter 70, LIC 72, I/P-transducer 74 og trykkvent i len 76. Den er også utstyrt med en kontrollventll 89 og et magnetisk strømnings-rør (MFT) 77, slik at gjennomstrømningshastigheten av hydrosulfitt til lagringstanken kan bli overvåket.

Konsentrasjonen til hydrosulfittet som forlater resirku-leringsstrømmen, er vanligvis i området 9-12 vekt-$. Økte utbytter kan bli oppnådd ved å drive prosessen ved denne relativt høye konsentrasjonen, men lagringsstabiliteten.blir redusert. Derfor, hvis hydrosulfittet ikke skal bli benyttet umiddelbart, må det bli fortynnet ned til en konsentrasjon på 4-5 vekt-$. For dette formålet blir vann tilført og tappet av fra en hovedtilførselsslinje for vann 114. Tilførselen av fortynningsvann til hydrosulfittoppløsningen ble kontrollert av en ventil 171, drevet av en I/P-transducer 172 og en ledningsevne-kontroll-mikroprosessor (CCD) 173, som overvåker konsentrasjonen til oppløsningen, nedstrøms for innslippet av fortynningsvannet ved hjelp av en ledningssevnecelle 174. Pumpen 24 for resirkuleringsstrømmen av hydrosulfitt i denne utførelsesformen, plassert nedstrøms for pH-elektroden 61, som kontrollerer Innslippet av SO2 som vil bli beskrevet under. Nedstrøms for pumpen 24 og ved det punkt hvor hydrosulfitt blir dratt av for lagring, passerer oppløsningen gjennom en varmeveksler 90, en annen kontrollventil 91 og et rotameter 92. Varmeveksleren avkjøler oppløsningen til omkring 12°C, en temperatur som blandingen har steget til som et resultat av den eksoterme reaksjonen, til omkring 7°C. Strømningslinjen blir så delt ved et punkt 80, til en første og annen strømningslinje henholdsvis 82, 84. En manuelt kontrollert ventil 81 i strømningslinjen 84, kontrollerer det relative forholdet av strømmen som går igjennom de to strømningslinjene. Fortrinnsvis går 20-60$ av strømmen, typisk 40$, gjennom den første strømningslinje 82 og 49-80$, typisk 60$, gjennom den andre gjennomstrømningslinjen 84.

Natriumhydroksyd fra en tilførselstank 115 ble tilført i strømningslinje 82 ved et punkt 100. SO2 fra en tilførsels-tank 110 møter vanntilførselslinje 114 ved en posisjon 102, og den resulterende blandingen blir tilført inn i strømnings-linje 82 ved en posisjon 104, nedstrøms fra NaOH-innløpet heller enn oppstrøms som i den ovenfor beskrevne BOROL-prosessen. Reaksjonsblandingen blir så ledet gjennom en statisk blander 98, og inn i den statiske hovedblander 18, hvor BOROL-blandingen fra tilførselstanken 16 blir tilført systemet. En annen strømingslinje 84 strømmer igjen inn i strømningslinje 82 ved en posisjon 86 mellom de to statiske blanderne 98, 18. Gjennomstrømningshastigheten til resirku-leringsblandingen som kommer inn i den statiske blanderen 18, er overvåket av en trykkindikator (PI) 94 som sender et signal til en trykkindikatorkontroll (PIC) 95, som igjen gir signaler til en I/P-transducer 96 som driver en trykkventil 97, for å kontrollere strømningen til den statiske blanderen 18.

For ytterligere å redusere forandringen i pH ettersom SO2 kommer inn i sirkulasjonsstrømmen, blir en del av NaOH (passende 10-50$ av den totale NaOH-strømnlngen og fortrinnsvis 35-40$) tilført gjennom en "bypass"-linje 101 til S02-innløpslinjen, for å sammenføre denne linjen nedstrøms for posisjonen 102 hvor SOg kommer inn i vannstrømmen. Strøm-ningen gjennom "bypass"-linjen blir kontrollert av en ventil 103, som kan bli drevet automatisk i forhold til de målte strømningshastighetene for vann, NaOH og SOg.

Hydrosulf i tt-lagr ingstanken 28, fig. 2, er ikke vist i fig. 3, men det må forståes at systemet i fig. 3 kan mate en lagringstank på samme måte som i fig. 2.

Systemet i fig. 3 har et automatisk kontrollsystem som drives på en tilsvarende måte som det i fig. 2. Innstrømnings-signaler S som kan tilsvare nivåsignaler fra lagringstanken som i fig. 2, blir tilført en FIC 137, som igjen sender signaler til en I/P-transducer 138 for å drive en trykkventil 140 i vanntilførselslinjen 114. FIC 137 mottar også strøm-nlngshastlghetsdata fra et magnetisk strømningsrør (MFT) 142 i vannstrømningslinjen, og overfører strømningsdata til en FRIC 144 som kontrollerer tilførselen av BOROL-blanding til den statiske blanderen 18 ved hjelp av en I/P-transducer 146 og trykkventil 148 som overvåker strømningshastigheten ved hjelp av en MFT 150.

Strømningshastighetsdata for vann og BOROL-blandingen blir også overført ved FIC 144 til en FRIC 152 og til en kombinert FRIC og pH-indikatorkontroll 162, som kontrollerer innslippet av natriumhydroksyd og svoveldioksyd. FRIC 152 kontrollerer innslippet av NaOH ved hjelp av en I/P-transducer 154 og en trykkventil 156 og overvåker innslippe av NaOH ved hjelp av et magnetisk gjennomstrømningsrør 158. Kontrollenheten 162 mottar også pH-data fra pH-elektroden 61, såvel som fra en mikromassemåler 160 som måler strømningshastigheten til SOg. Denne strømningshastigheten blir kontrollert ved hjelp av en I/P-transducer 164 og en trykkventil 166.

Signalene til I/P-transducer 164 fra kontrollenheten 162, blir fortrinnsvis bestemt i større grad av strømnings-forholds-data enn ved pH-data. Passende er signalene basert på en grad på 75-85$, fortrinnsvis omkring 80$, på strøm-ningsforholddata og 15-25$, fortrinnsvis omkring 20$ på pH-data.

Ved splitting av resirkulasjonsstrømmen ved lokasjon 80, blir det oppnådd bedre balansert innslipp av reaktanter siden det der er en mindre forskjell i volum mellom resirkulerings-strømmen og reaktantene som kommer inn igjen. Der er det også en mindre drastisk fortynning av reaktantene.

Systemet vist i fig. 4, benytter, i stedet for separate innløp av NaOH, SOg og vann, et enkelt innløp for en vandig oppløsning av natriumbisulfitt og natriumdioksyd. I fig. 4 blir komponentene, som er identiske med de i fig. 3, gitt de samme referansetallene, og vil ikke bli beskrevet i detalj. Dette systemet er tilsvarende det i fig. 3, så langt som det innbefatter et resirkuleringssystem med en avkjølt statisk blander 18, en avgassingstank 19, en pumpe 24, et avtrek-klngspunkt og et fortynningssystem for produktet, en varmeveksler 90 og en splittet strøm innbefattende en innløpslinje 82 og en "bypass"-linje 84.

Innløpslinjen 82 har et enkelt innløpspunkt 204 fra en vandig SOg/NaHSC^-oppløsning fra en tilførsel 210. Strømningen av denne oppløsningen blir kontrollert av en ventil 240 som er drevet av en I/P-transducer 238, som igjen blir kontrollert ved en FRIC/pHIC 262. Denne enheten mottar signaler fra pH-elektroden 61 som i systemet i fig. 3, og også fra et magnestisk strømningsrør 242 som overvåker strømningshastigheten i bisulfitt/SOg-oppløsningen og fra en FIC 244 som overvåker strømningen av natriumboroppløsnlngen til systemet. Denne siste enheten erstatter FRIC 144 i fig. 3, siden den kun mottar strømningsdata fra det magnestiske strømningsrøret 150. Som i systemet i fig. 3, kontrollerer kontrollenheten 262 fortrinnsvis innløpet av bisulfitt/SOg-oppløsningen i en grad på omkring 80$ på basis av strømningforholdsdata og 20$ på basis av pH-data.

Tatt i betraktning at systemet drives under et svakt overskudd av bisulfitt (typisk et 10-15$ overskudd), kan den balanserte ligningen (basert på 90$ utbytte) bli omformet slik:

Basert på denne ligningen, vil den aktuelle mengden av hvert materiale som er nødvendig for å produsere ett kilogram av 100$ aktivt hydrosulfitt, vise seg å være:

0,503 kg BOROL-blanding

0,332 kg NaOH (ved 100$) og

0,889 kg S02.

Mens det er flere forskjellige måter å beregne det prosent-vise utbyttet ved prosessen ifølge foreliggende oppfinnelse, vil massebalansemetoden bli benyttet i denne søknaden.

Denne fremgangsmåten for bestemmelse av utbyttet, er basert på støkiometrien til balanserte ligninger for dannelse av BOROL-oppløsningsreaktantmatingen til hydrosulfittproduktet. Ved 100$ omdannelse, vil 1 del BOROL-oppløsningsreaktant gi 2,208 deler hydrogensulfitt. Den teoretiske konsentrasjonen av produsert hydrosulfittoppløsning uttrykt som vekt-$, er forholdet av massen til produsert hydrosulfitt produsert ved 100$ omdannelse av BOROL-oppløsningsreaktanten og den totale massen av kjemisk mating av reaktanter.

Den aktuelle konsentrasjonen av den produserte hydrosulfitt-oppløsningen ble bestemt ved titrering, for å bestemme det faktiske hydrosulfIttinnholdet uttrykt som vekt-$. Prosent-utbyttet ble så beregnet som forholdet mellom den egentlige hydrosulfittkonsentrasjonen og den teoretiske konsentrasjonen som bestemt ved støkiometrien av den balanserte ligningen og kjemisk mating av reaktant.

Fig. 5, 6 og 7 er systemer ifølge foreliggende oppfinnelse, og er variasjoner av henholdsvis figurene 2, 3 og 4. Disse figurene viser komponenter som er identiske til de i den korresponderende figuren, gitt de samme referansetallene, og vil ikke bli beskrevet i detalj. Fig. 5, 6 og 7 illustrerer forskjellige måter, på hvilke matesystemene fra kjent teknikk kan bli forandret, for å tillate at BOROL-oppløsningen blir tilsatt til systemet med tilsetting av strømmen av den sure svovel inneholdende forbindelsen eller forløpere for denne, ifølge foreliggende oppfinnelse.

Spesifikt illustrerer fig. 5 en utførelsesform av oppfinnelsen hvor tilførslene fra lagringstankene 15 og 16, dvs. henholdsvis NaOH-oppløsningen og BOROL-oppløsningen, blir blandet for å danne en strøm 300. Tilsvarende blir vann fra tilførselslinje 14 og flytende svoveldioksyd fra tank 10, blandet i strømningslinje 12. Flytstrømmen 300 og strømnings-linje 12 blir bragt i kontakt med hverandre på samme punktet, og hydrosulfittoppløsnings-resirkuleringsstrømningslinje 32 nær blanderen 18. Slik kontakting ved samme stedet av fødene er dramatisk forskjellig fra spesifikke ordnede, sekvensielle introduseringsarrangementer ifølge kjent teknikk. Ved kontakten av reaktanttilførselen ifølge oppfinnelsen på samme stedet, kan fordelene bli realisert som er resultatet fra i det minste opprettholdelsen av alkaliteten til den natrium-borhydridinneholdende oppløsningen inntil det er nødvendig, for å utføre reaksjonen for å fremstille natriumhydrosulfitt.

Mens fig. 5 viser kombinasjon av NaOH-oppløsningen og BOROL-oppløsningen før den bli bragt i kontakt med strømningslinje 12 (vann + SOg) og hydrosulfittoppløsnings-resirkulerings-strømningslinje 32, må det naturligvis bli forstått at, hvis ønskelig i praksis, kunne NaOH-oppløsningen, i tillegg eller alternativt, bli tilsatt ved samme sted med innføringen i strømningslinjene 12 og 32. På denne måten blir alkaliteten til den natriumborhydridinneholdende oppløsningen opprettholdt, i samsvar med foreliggende oppfinnelse.

Generelt vil riktignok den tidlige tilsetning av den kaustiske oppløsningen til BOROL-oppløsningen være foretrukket, i det minste i den grad at slik tidlig tilsetning vil tjene til å øke alkaliteten til den natriumborinneholdende oppløsningen fra, som ble understreket tidligere, at natriumborhydridet er mindre tilbøyelig for hydrolyse ved høyere alkaliteter. For eksempel vil tilsetting av kaustisk oppløsning inneholdende 50 vekt-$ NaOH medvirke til økning av alkaliteten til slike natriumborhydridinneholdende oppløs-ninger som inneholder kun 40 vekt-$ NaOH.

Fig. 6 illustrerer en annen utførelsesform av oppfinnelsen. I denne utførelsesformen blir svoveldioksyd og vann og BOROL-oppløsningen bragt i kontakt ved samme sted med strømnings-linje 82 (inneholdende resirkulert natriumhydrosulfitt og tilsatt NaOH-oppløsning) ved lokasjon 104. Dette samtidige introduksjonsarrangementet og fordelene som resulterer i det minste fra å opprettholde alkaliteten til den natriumborhydridinneholdende oppløsningen inntil det er nødvendig for å utføre reaksjonen for å gi natriumhydrosulfitt, avviker fra de spesifikt ordnede, sekvensielle introduseringsarrangement-ene ifølge kjent teknikk.

Fig. 7 illustrerer enda en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse. I denne utførelsesformen blir svoveldioksyd og natriumbisulfitt fra tilførsel 210 og BOROL-oppløsning fra tanken 16 ved samme sted introdusert nær den ubevegelige blanderen 98 ved lokasjon 204.

Ved utførelsen av foreliggende oppfinnelse, blir forbedrede resultater og reaktivitet vanligvis oppnådd gjennom grundig blanding av tilsetningsstoffene og prosessflytstrømmen. På grunn av kostnadseffektiviteten, lave vedlikeholdskrav og forenelighet med slike prosess-flytstrømmer, er en foretrukket blandingsmåte bruk av en ubevegelig blander. Generelt er det foretrukket at tilsetningsstoffene blir introdusert til prosessf lytstrømmen ved en lokasjon nær blanderen; fortrinnsvis ved en avstand før innløpet hvor blanderen, som er omkring den samme som diameteren til blanderen, for å oppnå optimale blandingseffekter.

Figur 8 er en forenklet skjematisk tegning av en innløpsdyse som generelt er gitt ved referansenummer 801, ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen. En slik innløpsdyse letter introduseringen/kontaktbringingen ved samme sted av forskjellige reaktanter i systemet. I fig. 8 er hovedstrømmen, dvs. en prosessf lytstrøm slik som den av resirkulerende natriumhydrosulf itt og natr iumbisulf itt slik som vist som strømningsline "32" i fig. 5 og "82" i fig. 6 og 7, her indikert ved referansenummer 802. Innløpsdysen 801 tillater samtig innføring av prosess-strømningslinjen 802 av både en første reaksjonsblanding av BOROL-oppløsning eller fortrinnsvis BOROL-oppløsningen til hvilken det har blitt tilsatt natriumhydroksyd med tilstrekkelig alkalitet for å øke alkaliteten til den natriumborhydridinneholdende oppløs-ningen, og en annen reaksjonsblanding av en sur svovel inneholdende forbindelse eller forløper av denne, som beskrevet her og med prosess-strømningslinje 802 som leder inn i en blander 803.

Dysen 801 har en sentral åpning 804 som slipper ut den første reaksjonsblandingen til linjen 802 og en ytre ringformet port 808 som slipper ut den andre reaksjonsblandingen til linje 802. I praksis svarer utslippet fra både den sentrale porten 804 og den ringformede porten 808 i linje 802 til hverandre, i samsvar med introduseringen/kontaktbringingen ved samme sted som er foretrukket i utførelsen av foreliggende oppfinnelse. Videre, i en spesielt foretrukket utførelsesform av innløpsdysen ifølge foreliggende oppfinnelse, er den ringformede porten konsentrisk med den sentrale porten for å forenkle introduksjonen/kontaktbringingen ved samme sted ifølge oppfinnelsen. I tillegg, for videre å lette slik inn-førings/kontaktbringing ved samme sted, er hastighetene til strømmene som slipper ut fra portene henholdsvis 804 og 808, i én foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen, lik i forhold til hverandre.

Mens innslippsdysen ifølge foreliggende oppfinnelse er blitt beskrevet ovenfor med en sentral port som slipper ut den natriumborhydridinneholdende blandingen, og en ytre ringformet port som slipper ut den beskrevne andre reaksjonsblandingen, er det naturligvis forstått at dersom det er ønskelig, kan blandingene bli sluppet ut fra motsatte porter. I praksis er det riktignok i lys av de relative mengdene av disse blandingene som vil strømme gjennom portene, vanligvis ikke praktisk å benytte motsatte port til blandingene uten at en slik ombytting generelt vil resultere i at rommet mellom den indre og ytre veggen til innslippsventilen blir relativt lite, og således kunne ha tendens til å bli tett på grunn av partikulær forurensning. For å lette fremstillingen av kommersielt driftssikre innløpsdyser, vil utslipp fra porter som beskrevet i fig. 8, være foretrukket.

Det må videre bli forstått at dersom det er ønskelig eller foretrukket, kan tverrsnittet til dysen ha forskjellige former eller utforminger som i tillegg til de sirkulære, for eksempel, kan innbefatte kvadratiske, avlange, rektangulære eller tilsvarende fasonger eller former etter hva som er praktisk.

Det må videre forståes at innføringen/kontaktbringingen ifølge oppfinnelsen ved samme stedet, kan bli realisert ved alternative former, slik som en kombinasjon av to eller flere enkle mateinnslippsdyser radialt inn i resirkuleringsstrøm-men, perpendikulært til resirkuleringsstrømmen med utslippet til hver innløpsdyse ved den samme relative nedstrømsposisjo-nen innen resirkuleringslinjen, eller en kombinasjon av to eller flere enkle mateinnløpsdyser gruppert sammen i senteret av resirkuleringslinjen løpende parallelt og separat fra hverandre, heller enn konsentriske med utløpet av hver dyse ved den samme relative nedstrømsposisjonen i resirkulerings-strømmen, for eksempel.

Det ovenfor beskrevne systemet er funnet å føre til utbytter som er større enn 90$, og fortrinnsvis større enn 94$, f.eks. i et område fra 94$ til omkring 97$; en forbedring i forhold til det ovenfor beskrevne systemet ifølge kjent teknikk. De viktige faktorene for å oppnå dette, er antatt å være dannelsen av et mer stabilt, alkalisk medium for NaBE4, i det minste ved å opprettholde og fortrinnsvis øke alkaliteten til den natriumborhydridinneholdende oppløsningen inntil den tid som er nødvendig for å utføre reaksjonen av natriumborhydrid for å fremstille natriumhydrosulfitt; innføringen ved samme sted av både den natrium-borhydridinneholdende oppløsningen og en reaksjonsblandingen av en sur svovel inneholdende forbindelse eller forløpere av denne, som blir benyttet i fremstillingen av natriumhydrosulfitt fra natriumborhydrid; gjennomføring av en hurtig og grundig blanding av de kjemiske reaktantene innen et kort tidsrom, som utført ved hjelp av en ubevegelig blander og dyser og fremskaffelsen av midler slik som den beskrevne innløpsdysen, f. eks. en dyse med en sentral port og en ytre ringformet port å tillate, det sammenfallende utslippet ved samme sted av to forskjellige materialer.

Det må videre bli forstått at mens foreliggende oppfinnelse mer spesifikt er beskrevet over med referanse til prosesser som benytter en reaksjonsblanding av en sur, svovelinneholdende forbindelse eller forløpere for denne, som blir benyttet i fremstilling av natriumhydrosulfitt fra natriumborhydrid slik som 1) en vandig oppløsning av natriumbisulfitt og svoveldioksyd eller 2) svoveldioksyd og vann, har foreliggende oppfinnelse også anvendbarhet og nytte for liknende prosessering som benytter andre sure svovelinneholdende forbindelser eller forløpere, slik som for eksempel en blanding av natriumbisulfitt og svovelsyre.

Slik prosessering kan faktisk være foretrukket under visse forhold og under visse betingelser. For eksempel kan svovelsyre/natriumbisulfittblandinger være foretrukket i stedet for anvendelsen av svoveldioksydoppløsninger på grunn av tilgjengelighet, redusert kapitalbehov og/eller at de gir mindre fare enn flytende svoveldioksyd.

Systemet og driften av dette ved bruk av svovelsyre/natrium-bisulf ittoppløsning er svært likt det som er beskrevet over, med referanse til prosessering av bruksoppløsninger av svoveldioksyd. Typisk reaksjonskjemi for slik prosessering kan bli representert ved den følgende ligning:

Typisk vil en blanding av natriumbisulfitt bli blandet med en oppløsning av svovelsyre, for å gi en sur reaksjonsblanding. Når den blir benyttet i sammenheng med en innløps-dyse slik som den beskrevet ovenfor med referanse til fig. 8, vil den sure reaksjonskombinasjonen fortrinnsvis bli sluppet inn i prosesseringsflytlinjen gjennom den ytre ringformede porten, mens den natriumborhydridinneholdende oppløsningen blir sluppet ut gjennom den sentrale porten i dysen. Alternativt, kan valget av porter for utslipp av oppløsningene, hvis ønskelig, bli reversert slik at den sure reaksjonsblandingen blir sluppet ut gjennom den sentrale porten, og den natrium-borhydridinneholdende oppløsningen blir sluppet ut gjennom den ringformede porten. I begge tilfeller og i samsvar med foreliggende oppfinnelse, blir alkaliteten til den natrium-borhydridinneholdende oppløsningen i det minste opprettholdt før den blir bragt i kontakt med en sur reakjsonsblanding. Mer spesifikt, blir den natrium-borinneholdende oppløsningen, f.eks. BOROL-oppløsning, natriumbisulfitt/svovelsyrereak-sjons-kombinasjonsoppløsningen og, hvis ønskelig, en resirkuleringsstrøm av natriumhydrosulfitt, alle ved samme sted for første gang komme i kontakt med hverandre.

I tillegg, og i samsvar med det ovenfor, kan diameteren til de relaterte delene av dysesammensetningen bli justert som ønskelig, for eksempel for å tilveiebringe at de separate reaktantstrømmene blir sluppet ut ved hovedsakelig samme hastighet, som kan være foretrukket.

Som tidligere nevnt, er strømningsmåling og kontrollutstyr• typisk benyttet for å måle og justere strømningen av de forskjellige prosess-strøm-materialene, f.eks. BOROL-oppløsningen, natriumbisulfittoppløsningen og, hvis nødven-dig, fortynningsvann. Som tidligere, kan også pH-måling av den produserte natriumhydrosulfittstrømmen bli benyttet for å justere det endelige kontrollelementet som, 1 dette til-fellet, er strømningshastigheten til svovelsyrestrømmen. Generelt vil alle andre betydelige design-kriterier for dette systemet, slik som avgassing av hydrogen fra produktet, varmefjerning osv., forbli uendret.

Foreliggende oppfinnelse er beskrevet i videre detalj i de følgende eksemplene, som illustrerer forskjellige sider som er involvert i utførelsen av foreliggende oppfinnelse. Det er forstått at alle forandringer som kommer innen rammen av oppfinnelsen er ansett å være beskyttet, og oppfinnelsen skal således ikke tolkes for å være begrenset til eksemplene.

EKSEMPLER

KOMPARATIVT EKSEMPEL 1

I et system vist i fig. 2, blir blandingen av vann og svoveldioksyd tilsatt til prosesstrømmen før oppløsningen av NaOH og BOROL-oppløsningen, og hurtig og grundig blandinger ble ikke sikret. BOROL-oppløsningen for dette og alle andre eksempler er 12 vekt-$ natriumborhydrid, 40 vekt-$ natriumhydroksyd og 48 vekt-$ vann. NaOH-oppløsningen som ble benyttet i dette eksemplet, var 20 vekt-$ NaOH. NaOH-oppløsningen benyttet i de andre eksemplene var 50 vekt-$ NaOH. Systemets driftsparametere og resultatene er oppgitt i tabell 2 under.

KOMPARATIVT EKSEMPEL 2

1 dette komparative eksempel, ble et system som angitt i fig. 2 benyttet, riktignok var NaOH-oppløsningsstrømmen erstattet med en natriumbisulfIttoppløsning. Bisulfittoppløsningen ble først tilsatt til oppløsningen av vann og SOg for å danne en blanding av bisulfitt/SOg/HgO, som deretter ble tilsatt prosesstrømmen oppstrøms for BOROL-oppløsningen. Som i komparativt eksempel 1, ble ikke hurtig og grundig blanding sikret. Systemets driftsparametere og resultater er også vist i tabell 2 under.

KOMPARATIVT EKSEMPEL 3

I dette komparative eksemplet ble det benyttet et system som angitt i fig. 2, riktignok, ved bruk av en to-kammers ubevegelig blander med oppløsningen av vann og SOg innført i prosess-strømflytlinjen før det første kammeret til blanderen, og blandingen av BOROL-oppløsning og NaOH-oppløsningen ble innført nær det andre blandekammeret. Kjemisk reaktant-tilsetning ble utført med dyser lokalisert ikke mer enn én (1) blandediameter oppstrøms for det respektive blandetrin-net, slik at hurtig og grundig blanding ble sikret. Systemets drif tsparametere og resultater er også vist i tabell 2 nedenfor.

KOMPARATIVT EKSEMPEL 4

I dette komparative eksemplet, ble det benyttet et system som vist i fig. 2, riktignok hvor BOROL-oppløsningen og NaOH-oppløsningen ble blandet med prosessflytstrømslinjen før innføringen, og blandingen med svoveldioksydet og vannet. Systemet var tilsvarende det i fig. 5 i US-PS 5.094.833, også vist i tabell 2 nedenfor.

EKSEMPLER 1-6

En forenklet enhet hie utformet og konstruert for å tillate innføring ved samme sted av kjemiske reaktanter, ifølge foreliggende oppfinnelse. I disse eksemplene var de initielle reaktantene BOROL-oppløsning, kaustisk soda (50$ NaOH) og SOg/vann. I eksemplene 1-3, ble den første kjemiske reaktant-strøm fremstilt av BOROL-oppløsningen. Den andre kjemiske reaktantstrømmen ble dannet ved tilsetting av natriumhydroksyd til SOg/vann. I eksemplene 4-6, ble den første kjemiske reaktantstrømmen dannet ved tilsetning av natriumhydroksyd til BOROL-oppløsningen, og den andre kjemiske reaktantstrømmen var SOg/vann.

I hvert av eksemplene 1-6, ble de to kjemiske reaktantstrøm-mene innført ved samme sted i produkststrømresirkulerings-strømmen ifølge foreliggende oppfinnelse. Driftsparametrene og resultatene av disse eksemplene er angitt i tabell 3 nedenfor.

DISKUSJON AV RESULTATENE

Komparative eksempler 1 og 2 viser typiske utbytter når en hurtig og grundig blanding blir ikke utført. I komparativt eksempel 3, når hurtig og grundig blanding blir utført, var utbytte-prosenten øket med 3 til 4 prosent. Hurtig og grundig blanding av de kjemiske reaktantene, spesielt blandingen av BOROL-oppløsningen og NaOH-oppløsningen, minimaliserer tiden og alvorlighetsgraden av pH-gradienten i prosesstrømmen gjennom et pH-område under den ønskede reaksjons-pH på 5,5-6,5; hydrolysen av NaBH4 var derfor begrenset.

Hydrolysen av NaBH4 ble ytterligere begrenset ved tilsetning av blandingen av BOROL-oppløsningen og NaOH-oppløsningen først til prosess-strømmen med hurtig og grundig blanding som beskrevet i US-PS 5.094.833. Komparativt eksempel 4 illustrerer utbyttene som, sammenlignet med komparativt eksempel 3, gir en utbytteøkning på 4-5$ og 7-9$ sammenlignet med komparative eksempler 1 og 2.

Utbytte av natriumhydrosulfitt økte enda mer, opptil mer enn 95$, ved å bringe i kontakt ved samme sted en natriumborhydridinneholdende oppløsning og oppløsningen av sure svovelinneholdende forbindelser eller forløpere av disse, som ble benyttet i fremstillingen av natriumhydrosulfitt fra natriumborhydrid, slik som det ble gjort i eksemplene 1-3 ifølge foreliggende oppfinnelse.

Utbyttet av natriumhydrosulfitt var enda større for gjennom-snittet av eksemplene 4-6, hvor den 50 vekt-$ NaOH-oppløs-ningen ble tilsatt til BOROL-oppløsningen før blandingen ved samme sted med resirkuleringsstrømmen og S02/vannstrømmen. Et slikt resultat er i samsvar med oppfinnelsen, da tilsetningen av en 50 vekt-$ NaOH vandig oppløsning til en BOROL-oppløsning med 12 vekt-$ NaBH4, 40 vekt-$ NaOH og 48 vekt-$ H20, ville tjene til å øke alkaliniteten og pH til natriumborhydridoppløsningen og derved forbedre stabiliteten til NaBH4 i oppløsningen.

Tabell 4, under, er en oppsummeringstabell som peker på nøkkelforskjellene mellom de forskjellige komparative eksemplene ("CE") og eksemplene ("E") og forbedringen i utbyttet som er oppnådd gjennom utførelsen av oppfinnelsen, hvorved ved hjelp av å bringe reaktanttilførsler i kontakt ved samme sted, opprettholdes alkaliniteten til den natrium-borhydridinneholdende oppløsningen i det minste inntil det er nødvendig å utføre reaksjonen for å produsere natriumhydrosulf itt .

Claims (13)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av natriumhydrosulfitt, karakterisert ved at den innbefatter trinnene: a) etablering av en prosessf lytstrøm (32) innbefattend.e en vandig blanding av minst natriumhydrosulfitt og natriumbi-sulf itt; og b) tilsetting av en første reaksjonsblanding (300) innbefattende natriumborhydrid, natriumhydroksyd og vann og en andre reaksjonsblanding (12), innbefattende i) en vandig oppløsning av natriumbisulfitt og svoveldioksyd , ii) svoveldioksyd og vann, eller lii) en vandig oppløsning av natriumbisulfitt og svovel syre , til nevnte prosessf lytstrøm (32) ved det samme sted for å danne en vandig oppløsning inneholdende ytterligere natriumhydrosulf itt (22).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at nevnte første reaksjonsblanding (300) blir dannet ved tilsetting av natriumhydroksyd (15) med en vandig oppløsning av natriumborhydrid og natriumhydroksyd (16).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte tilsetning blir gjort ved hjelp av en innløpsdyse (801).

4 . Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at nevnte innløpsdyse innbefatter en sentral port (804) som slipper ut nevnte første reaksjonsblanding (300) i nevnte prosessflytstrøm (32) og en ytre ringformet port (808) som slipper ut nevnte andre reaksjonsblanding (12) i nevnte prosessflytstrøm (32), sammenfallende med nevnte utslipp av nevnte første reaksjonsblanding (300), hvor nevnte ringformede port (808) er konsentrisk med nevnte sentrale port (804 ).

5. System for fremstilling av natriumhydrosulfitt, karakterisert ved at systemet innbefatter: en strømningslinje for en prosess-flytstrøm innbefattende en vandig blanding av minst natriumhydrosulfitt og natriumbisulfitt, en kilde av en første reaksjonsblanding innbefattende hovedsakelig natriumborhydrid, natriumhydroksyd og vann, en kilde av en annen reaksjonsblanding innbefattende; i) en vandig oppløsning av natriumbisulfitt og svoveldioksyd, ii) svoveldioksyd og vann, eller iii) en vandig oppløsning av natriumbisulfitt og svovelsyre, og midler (301) for ved det samme sted å bringe den første (300) og andre (12) reaksjonsblandingen i kontakt, inkludert midler for ved det samme punkt å introdusere den første (300) og andre (12) reaksjonsblandingen i prosess-flytstrømmen (32) slik at de første (300) og de andre (12) reaksjonsblandingene reagerer for å danne en vandig oppløsning av natriumhydrosulfitt.

6. System ifølge krav 5, karakterisert ved at det innbefatter en kilde for natriumhydroksyd (15), en kilde for en vandig oppløsning av natriumborhydrid og natriumhydroksyd (16) og midler (44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58) for å tilsette natriumhydroksyd fra natriumhydroksyd-kilden og en vandig oppløsning av natriumborhydrid og natriumhydroksyd fra kilden for den vandige oppløsning av natriumborhydrid og natriumhydroksyd for å danne den første reaksjonsblandingen (300).

7. System ifølge krav 5, karakterisert ved at den andre reaksjonsblandingen (12) innbefatter en vandig oppløsning av natriumbisulfitt og svoveldioksyd.

8. System ifølge krav 5, karakterisert ved at den andre reaksjonsblandingen (12) innbefatter svoveldioksyd (10) og vann (14).

9. System ifølge krav 5, karakterisert ved at den andre reaksjonsblandingen (12) innbefatter natriumbi-sulf itt og svovelsyre.

10. System ifølge krav 5, karakterisert ved at nevnte midler for innføring ved samme sted av den første og den andre reaksjonsblandingen innbefatter en innløpsdyse (801).

11. System ifølge krav 10, karakterisert ved at innløpsdysen innbefatter en sentral port (804) som slipper ut den første reaksjonsblandingen (300) i prosess-flytstrøm-men (32) og en ytre ringformet port (808) som slipper ut den andre reaksjonsblandingen (12) i prosess-flytstrømmen (32) på samme sted som utslippet av den første reaksjonsblandingen (300), hvor den ringformede porten (808) er konsentrisk med den sentrale porten (804).

12. System ifølge krav 5, karakterisert ved at midlene for ved det samme sted å bringe den første (300) og andre (12) reaksjonsblanding i kontakt ved samme sted som innføring i prosessflytstrømmen (32), innbefatter en innløpsdyse (801), slik at den første og andre reaksjonsblandingen reagerer for å danne en vandig oppløsning innbefattende natriumhydrosulfitt, og hvor, før introdu-ser ingen av den andre reaksjonsblandingen ved samme sted, alkaliteten til den natriumborhydridinneholdende oppløsningen i det minste blir opprettholdt, hvor innløpsdysen innbefatter en sentral port (804) som slipper ut den første reaksjonsblandingen i strømningslinjen og en ytre ringformet port (808) som slipper ut den andre reaksjonsblandingen i strømningslinjen samtidig med utslippet av den første reaksjonsblandingen, hvor den ringformede porten (808) er konsentrisk med den sentrale porten (804).

13. System ifølge krav 12, karakterisert ved at det innbefatter en kilde for natriumhydroksyd (15) , en kilde for en vandig oppløsning av natriumborhydrid og natriumhydroksyd (16) og midler (44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58) for tilsetting av natriumhydroksyd fra natriumhydroksyd-kilden og en vandig oppløsning av natriumborhydrid og natriumhydroksyd fra kilden for den vandige oppløsning av natriumborhydrid og natriumhydroksyd for å danne den første reaksjonsblandingen (300).