NO843619L

NO843619L - The chlorine dioxide generator.

Info

Publication number: NO843619L
Application number: NO843619A
Authority: NO
Inventors: Raymond M Meyer; Martin W Preus; Charles L Kissel
Original assignee: Magna Corp
Priority date: 1984-04-04
Filing date: 1984-09-12
Publication date: 1985-10-07
Also published as: GB8508798D0; GB2156796A

Description

rr

Denne oppfinnelse vedrører generering av klordioksyd fra natriumklorat og saltsyreforløperoppløsninger, og hemming av oppsamling av bunnfall som forstopper reaksjonskammeret. This invention relates to the generation of chlorine dioxide from sodium chlorate and hydrochloric acid precursor solutions, and inhibition of the accumulation of precipitates which clog the reaction chamber.

Klordioksyd benyttes i behandling av vann som et biocid og en hydrogensulfidnedbryter. Klordioksyd er også stabilt ved høyere pH enn klor, noe som gjør det mer brukbart til formål som behandling av vann. Ren, flytende klordioksyd og dens gasser er imidlertid eksplosive. Derfor er bare fortynnede, vandige oppløsninger kommersielt tilgjengelige, noe som øker transportkostnadene. Derfor er feltgenerering av klordioksyd den mest praktiske og økonomiske metode. Chlorine dioxide is used in water treatment as a biocide and a hydrogen sulphide decomposer. Chlorine dioxide is also stable at a higher pH than chlorine, which makes it more useful for purposes such as water treatment. However, pure liquid chlorine dioxide and its gases are explosive. Therefore, only dilute, aqueous solutions are commercially available, increasing transport costs. Therefore, field generation of chlorine dioxide is the most practical and economical method.

Flere kjemiske metoder har tidligere vært forsøkt for generering av klordioksyd. Den mest brukbare metode til feltgenerering benytter enten natriumklorittoppløsning eller natriumkloratoppløsning som én av reaktantene, som, når kombinert med saltsyre, danner detønskede produkt. Natriumkloritt er meget dyrere enn natriumklorat. Dessverre har bruken av det mindre kostbare klorat tidligere vært vanskelig, fordi det reagerer med saltsyre under dannelse av store mengder natriumklorid. Several chemical methods have previously been tried for the generation of chlorine dioxide. The most useful method of field generation uses either sodium chlorite solution or sodium chlorate solution as one of the reactants, which, when combined with hydrochloric acid, form the desired product. Sodium chlorite is much more expensive than sodium chlorate. Unfortunately, the use of the less expensive chlorate has previously been difficult, because it reacts with hydrochloric acid to form large amounts of sodium chloride.

Ved store industrielle prosesser har klordioksyd blitt generert fra natriumkloratprosessen ved benyttelse av svovelsyre i stedet for saltsyre. Generatoren for denne natriumklorat/svovelsyreprosess er konstruert til oppsamling av det dannede natriumsulfat, som deretter ble resirkulert. For mindre generatorsystemer på stedet, er resirkulering av natriumsulfat både upraktisk og uøkonom-isk. Inntil nylig har nesten utelukkende natriumkloritt/- saltsyre, natriumkloritt/saltsyre/natriumhypokloritt eller natriumkloritt/klorgassprosessene vært benyttet, som alle benytter den relativt dyre natriumklorittforløperoppløs-ning. In large industrial processes, chlorine dioxide has been generated from the sodium chlorate process using sulfuric acid instead of hydrochloric acid. The generator for this sodium chlorate/sulfuric acid process is designed to collect the sodium sulfate formed, which was then recycled. For smaller on-site generator systems, recycling sodium sulfate is both impractical and uneconomical. Until recently, almost exclusively the sodium chlorite/hydrochloric acid, sodium chlorite/hydrochloric acid/sodium hypochlorite or sodium chlorite/chlorine gas processes have been used, all of which use the relatively expensive sodium chlorite precursor solution.

Problemet ved tettning som følge av salt, lettes ved bruk av fortynnede oppløsninger av natriumklorat eller saltsyre. tiviteten av genereringsprosessen p.g.a. de betydelig lavere reaksjonshastigheter og den lavere omdannelsesgrad av klorat-til-klordioksyd. I tillegg viser de fortynnede løsninger seg å være mer uhåndterlige ved transport og mindre kostnadseffektive. The problem of clogging due to salt is alleviated by the use of dilute solutions of sodium chlorate or hydrochloric acid. tivity of the generation process due to the significantly lower reaction rates and the lower degree of conversion of chlorate to chlorine dioxide. In addition, the diluted solutions prove to be more unwieldy during transport and less cost-effective.

En tidligere metode benyttet en generator som fjernet natriumkloridpluggen som oppsto fra natriumklorat/saltsyre-prosessen med en intermitterende skylling med vann. Fortyn-ningen av klorat/saltsyreblandingen som denne vannskyl-lingen forårsaket, reduserer i høy grad klordioksydutbyttet og dermed den samlede effektivitet av prosessen. P.g.a. prosessens resirkulerende natur må visse restriksjoner på kontinuerlige fremgangsmåter pålegges. Dette danner et annet problem ved bruk av veldig store generatorer hvori meget store mengder av friskt vann er nødvendig. An earlier method used a generator that removed the sodium chloride plug resulting from the sodium chlorate/hydrochloric acid process with an intermittent water rinse. The dilution of the chlorate/hydrochloric acid mixture caused by this water rinse greatly reduces the chlorine dioxide yield and thus the overall efficiency of the process. Because of. the recirculating nature of the process, certain restrictions on continuous processes must be imposed. This creates another problem when using very large generators in which very large quantities of fresh water are required.

Andre metoder til generering av klordioksyd fra natriumklorat benytter reduksjonsmidler, såsom svoveldioksyd, nitrogendioksyd eller metanol, vanligvis i nærvær av en sterk syre (vanligvis svovelsyre). Ved bruk av et reduk-sjonsmiddel bringes en ytterligere reaktant inn i prosessen og dermed øker kompleksiteten og kostnad til genererings-utstyr, slik at benyttelse av disse prosesser til feltgene-reringsformål blir redusert. Other methods of generating chlorine dioxide from sodium chlorate use reducing agents, such as sulfur dioxide, nitrogen dioxide or methanol, usually in the presence of a strong acid (usually sulfuric acid). When using a reducing agent, an additional reactant is brought into the process and thus increases the complexity and cost of generating equipment, so that the use of these processes for field generation purposes is reduced.

I foreliggende oppfinnelse blir natriumkloratoppløsningen og saltsyren samtidig sprøytet inn i en høyhastighets-blandeanordning. Uten blandeanordningen blir natriumklorid utfelt øyeblikkelig, og etter noen få minutter samles nok av det faste salt til å tette igjen generatoren. Høyhastig-hets-blandeanordningen gir mekanisk energi til systemet i den initsiale blandesonen. Ved enten å danne en overmettet løsning, eller ved å eliminere dannelse av store krystaller eller faststoff, blir natriumklorid dispergert og holdt i suspensjon i det flytende produkt, slik at den problemskap-ende utfelling og de derav følgende avbrudd i genereringsprosessen elimineres. In the present invention, the sodium chlorate solution and the hydrochloric acid are simultaneously injected into a high-speed mixing device. Without the mixing device, sodium chloride is precipitated instantly, and after a few minutes enough of the solid salt collects to clog the generator. The high-velocity mixing device provides mechanical energy to the system in the initial mixing zone. By either forming a supersaturated solution, or by eliminating the formation of large crystals or solids, sodium chloride is dispersed and held in suspension in the liquid product, so that the problem-causing precipitation and the consequent interruptions in the generation process are eliminated.

Denne oppfinnelse løser effektivt natriumkloridtilstopp-ningsproblemet ved å føre reaksjonen under forhold som holder natriumkloridproduktet som ekstremt små, kolloidale partikler som forblir i denne form til reaksjonsproduktet blandes med og fortynnes av vannet som skal behandles og løses heri. Det karakteristiske ved denne oppfinnelse er at disse forhold oppnås ved å introdusere reaktantene inn i en turbulent sone. Denønskede grad av turbulens kan oppnås ved å introdusere reaktantene inn i en mekanisk blandeanordning som er konstruert for å frembringe den ønskede turbulens. This invention effectively solves the sodium chloride plugging problem by conducting the reaction under conditions which keep the sodium chloride product as extremely small, colloidal particles which remain in this form until the reaction product is mixed with and diluted by the water to be treated and dissolved therein. The characteristic of this invention is that these conditions are achieved by introducing the reactants into a turbulent zone. The desired degree of turbulence can be achieved by introducing the reactants into a mechanical mixing device designed to produce the desired turbulence.

Oppfinnelsen beskrives av følgende tegninger:The invention is described by the following drawings:

Fig. 1 er et flytediagram som illustrerer den beskrevne prosess. Fig. 2 viser et delsnitt av en turbulent blandeanordning som benytter en propell til å blande hovedreaktantene. Fig. 3 viser en apparatur som har et antall injeksjons-punkter oppstrøms fra reaksjonskammeret. Fig. 4 viser en modifisert sentrifugalpumpe som benyttes i denne oppfinnelse. Fig. 1 is a flowchart illustrating the described process. Fig. 2 shows a partial section of a turbulent mixing device that uses a propeller to mix the main reactants. Fig. 3 shows an apparatus which has a number of injection points upstream from the reaction chamber. Fig. 4 shows a modified centrifugal pump used in this invention.

Natriumklorat/saltsyreprosessen til produksjon av klordioksyd krever en reaksjonstid av minst 5 minutter ved romtemperatur for optimalt utbytte. En statisk blandeanord-ningsfunksjon er avhengig av den lineære hastighet (og derved kinetiske energi) av væsken som flyter gjennom den. For å kunne tilfredsstille kravet om 5 minutters reaksjonstid og tilstrekkelig lineær hastighet som gir et høyt Reynolds tall, må en blandeanordning med liten diameter og betrakte-lig lengde være påkrevet for store og middels store generatorer. Denne er nesten umulig å oppnå for meget små generatorer. En mer praktisk metode for å oppnå denønskede turbulens, er å benytte en motordrevet propell i den initsiale reaksjonssone. En åpen sentrifugal propellpumpe som er stor nok til bare å fungere som en blandeanordning ved de strøm-ningshastigheter som de passerende reaktanter har, kan tjene til dette formål. En annen fordel av propellkonstruk-sjonen, er at den bringer mekanisk energi til systemet i større grad enn den er avhengig av energien som de strøm-mende reaktanter presenterer for å oppnå tilstrekkelig turbulens. The sodium chlorate/hydrochloric acid process for the production of chlorine dioxide requires a reaction time of at least 5 minutes at room temperature for optimal yield. A static mixer's function is dependent on the linear velocity (and thereby kinetic energy) of the liquid flowing through it. In order to be able to satisfy the requirement of a 5 minute reaction time and a sufficient linear speed which gives a high Reynolds number, a mixing device with a small diameter and considerable length must be required for large and medium-sized generators. This is almost impossible to achieve for very small generators. A more practical method of achieving the desired turbulence is to use a motor-driven propeller in the initial reaction zone. An open centrifugal propeller pump large enough to act only as a mixing device at the flow rates of the passing reactants can serve this purpose. Another advantage of the propeller construction is that it brings mechanical energy to the system to a greater extent than it depends on the energy that the flowing reactants present to achieve sufficient turbulence.

Den mekaniske blandeanordning brukes på det punkt hvor for-løperoppløsningene først kombineres. Den initsiale blanding foregår i en turbulent sone, hvori Reynolds tall er større enn Reynolds tall for reaktantene i et område nedenfor den initsiale blandesone der reaksjonen fullendes. Reynolds tall (heri representert ved symbolet RN) er en dimensjons-løs konstant som representerer forholdet mellom forskyvningskreftene og de laminære krefter i en væske som beveger seg. Den defineres generelt ved følgende ligning 1: The mechanical mixing device is used at the point where the precursor solutions are first combined. The initial mixing takes place in a turbulent zone, in which the Reynolds number is greater than the Reynolds number for the reactants in an area below the initial mixing zone where the reaction is completed. Reynolds number (represented here by the symbol RN) is a dimensionless constant that represents the relationship between the displacement forces and the laminar forces in a moving fluid. It is generally defined by the following equation 1:

D er størrelsen av beholderen målt vinkelrett på hovedret-ning til flytebevegelsen, V er den midlere hastighet av bevegelsen, d er væsketettheten og u er dennes viskositet. Alle variable må uttrykkes i konsistente enheter. D is the size of the container measured perpendicular to the main direction of the flow movement, V is the average speed of the movement, d is the liquid density and u is its viscosity. All variables must be expressed in consistent units.

Det er fastslått at når RN overskrider ca. 3 500, har væsken en turbulent eller vilkårlig bevegelse overlagret til dens viskøse bevegelse i flyteretning. Ved tiltagende RN tiltar turbulensen kraftig og forskyvelseskreftene i væsken. It has been established that when RN exceeds approx. 3,500, the fluid has a turbulent or random motion superimposed on its viscous motion in the direction of flow. With increasing RN, the turbulence and the displacement forces in the liquid increase sharply.

Den anvendbare formel til beregning av RN varierer med de hydrodynamiske forhold (om strømmen ledes gjennom runde rør, åpne rektangulære kanaler, i ringen mellom en roterende og stasjonær sylinder, i kammeret til en sentrifugalpumpe eller i andre ledningsrør), men skal alltid angi forholdet mellom forskyvningskreftene og de viskøse krefter. The applicable formula for calculating RN varies with the hydrodynamic conditions (whether the flow is conducted through round pipes, open rectangular channels, in the annulus between a rotating and stationary cylinder, in the chamber of a centrifugal pump or in other conduits), but must always indicate the ratio between the displacement forces and the viscous forces.

Ved strømning gjennom runde rør beregnes RN ved ligning 1. For flow through round pipes, RN is calculated using equation 1.

Denne ligning kan benyttes for å beregnee en minimumsverdi av RN for statiske blandeanordninger, såsom lengden av et rør utstyrt med avledningsplater ved å benytte strømnings-hastigheten over seksjonen utstyrt med avledningsplater. De reelle forskyvningskrefter og RN vil på denne måte under-vurderes fordi de såkalte ingangs- og utgangstap, som bi-drar til forskyvningskreftene, ikke tas i beregning. This equation can be used to calculate a minimum value of RN for static mixing devices, such as the length of a pipe fitted with diverter plates by using the flow rate over the section fitted with diverter plates. The real displacement forces and RN will in this way be underestimated because the so-called input and output losses, which contribute to the displacement forces, are not taken into account.

I forskjellige roteringsanordninger for behandling av væsker, såsom blandeanordninger, pumper og turbiner, kan minimalverdien av RN representeres, ved ligning 2: In various rotating devices for the treatment of liquids, such as mixers, pumps and turbines, the minimum value of RN can be represented, by equation 2:

hvor T er rotasjonshastigheten av propellen i radianer pr. sekund, r^er husradien, r ? er propellradien, og d og u har bibeholdt sine betydninger. where T is the rotational speed of the propeller in radians per second, r^is the house radius, r ? is the propeller radius, and d and u have retained their meanings.

Ved bruk av cgs-systemet uttrykkes RN som følger:When using the cgs system, RN is expressed as follows:

hvor opm representerer propellrotasjonshastigheten i om-dreininger pr. minutt, r^og r_ er i cm, tetthet er i g/cm3 , og p er i centipoise. where rpm represents the propeller rotation speed in revolutions per minute, r^and r_ are in cm, density is in g/cm3 , and p is in centipoise.

Ved bruk av denne formelen og spesifikasjonene til sentrifugalpumpen vist på fig. 4, kan man beregne RN fra ligning 3 til å være minst 114 000 for opm = 3 500, r^= 3,5 cm, r» = 2,7 cm, d = 1,25 g/cm<3>og u = 1,02 cp. Using this formula and the specifications of the centrifugal pump shown in fig. 4, one can calculate RN from equation 3 to be at least 114,000 for opm = 3,500, r^= 3.5 cm, r» = 2.7 cm, d = 1.25 g/cm<3>and u = 1.02 cp.

På samme måte kan RN for en sentrifugalpumpe som løper med 1 400 opm gi opphav til en minimums RN på 45 600. Similarly, the RN of a centrifugal pump running at 1,400 rpm can give rise to a minimum RN of 45,600.

Hvert av disse eksempler viser meget turbulente forhold med sterke fortrengningskrefter. Den ønskede raske blanding av reaktantene påvirkes i slike fortrengningssoner. Med pumper av dette slag, eksisterer en annen grad sterke forskyvningskrefter (som ikke er inkludert i forutgående bereg- ninger) mellom de radiale kanter av de roterende propell-blad og pumpehuset. Inngangs- og utgangstap kan også bidra til en reelt høyere RN-verdi enn beregnet. Each of these examples shows very turbulent conditions with strong displacement forces. The desired rapid mixing of the reactants is affected in such displacement zones. With pumps of this type, another degree of strong displacement forces (not included in previous calculations) exists between the radial edges of the rotating propeller blades and the pump housing. Input and output losses can also contribute to a real higher RN value than calculated.

I den praktiske utførelse av foreliggende oppfinnelse kan blandeanordninger eller pumpeanordninger med ulike spesifi-kasjoner velges til ulike reaktantsystemer og strømnings-hastigheter. Det er forsøkt unngått faststoffutfelling med lave kostnader til utstyr og drift. I forsøk med forskjel-lig utstyr.og system er det fastslått at en minsteverdi av RN på 5 000 er nødvendig, og at høyere verdier erønskelige for å skape mindre krystaller av reaksjonsproduktene. In the practical embodiment of the present invention, mixing devices or pump devices with different specifications can be selected for different reactant systems and flow rates. An attempt has been made to avoid solid matter precipitation with low costs for equipment and operation. In experiments with different equipment and systems, it has been established that a minimum value of RN of 5,000 is necessary, and that higher values are desirable in order to create smaller crystals of the reaction products.

Det er ikke oppnådd full forståelse av de kjemiske og fysi-kalske effekter som inngår i prosessen når reaktantene A full understanding of the chemical and physical effects involved in the process when the reactants have not been achieved

blandes til fremstilling av klordioksyd. Prosessen er sann-synligvis, i hvertfall delvis, avhengig av den hurtige dannelse av en overmettet oppløsning som forårsaker utfelling av mange meget små eller koloidale partikler av natriumklorid (som eventuelt kan forminskes eller overføres i flytende form ved fortrengningskreftene i blandesonen). En hurtig dannelse av en overmettet oppløsning inngår i lign-ende prosesser hvor meget mindre mengder av løselig faststoff dannes enn av natriumklorid i foreliggende prosess. Dette er beskrevet, for fremstilling av kolloidale oppløs-ninger, av P.P. Von Weimarn, Kolloid Zeitschrift, bind 2, sidene 119 et seg, (1908). mixed to produce chlorine dioxide. The process is probably, at least partially, dependent on the rapid formation of a supersaturated solution which causes the precipitation of many very small or colloidal particles of sodium chloride (which may possibly be reduced or transferred in liquid form by the displacement forces in the mixing zone). A rapid formation of a supersaturated solution is included in similar processes where much smaller quantities of soluble solids are formed than of sodium chloride in the present process. This is described, for the production of colloidal solutions, by P.P. Von Weimarn, Kolloid Zeitschrift, volume 2, pages 119 et seg, (1908).

Det foregående foreslås som én mulig forklaring for de overraskende effekter som opptrer ved denne metode. Denne postulerte mekanisme skal imidlertid på ingen måte inn-skrenke den herved beskrevne metode. The foregoing is proposed as one possible explanation for the surprising effects that occur with this method. However, this postulated mechanism shall in no way limit the method described herein.

Ved generering av klordioksyd ved romtemperatur benyttes vanligvis oppløsninger som inneholder mellom 15 og 50 vekt-% natriumklorat i syrekloratprosessen. I noen tilfeller katalyserer en tilsetning av natriumklorid i natriumklorat-forløperoppløsninger genereringen av klordioksyd. Saltsyre-oppløsning tilsettes natriumkloratoppløsningen i en slik 2,0-4,0. Brukes denne fremgangsmåte, vil utfelling av natriumklorid og, som konsekvens, tettning av generatoren finne sted når mengde av natriumklorat overskrider ca. 25 vekt-% av f orløperoppløsningen, som ikke er tilsatt natriumklorid, eller når mengden natriumklorat overskrider ca. 20 vekt-% hvis mer enn 3 vekt-% natriumklorid er tilsatt forløperoppløsningen, eller når saltsyremengden av saltsyreoppløsningen overskrider 25 vekt-%. When generating chlorine dioxide at room temperature, solutions containing between 15 and 50% by weight of sodium chlorate are usually used in the acid chlorate process. In some cases, an addition of sodium chloride to sodium chlorate precursor solutions catalyzes the generation of chlorine dioxide. Hydrochloric acid solution is added to the sodium chlorate solution in such a 2.0-4.0. If this method is used, precipitation of sodium chloride and, as a consequence, clogging of the generator will take place when the quantity of sodium chlorate exceeds approx. 25% by weight of the precursor solution, which has not added sodium chloride, or when the amount of sodium chlorate exceeds approx. 20% by weight if more than 3% by weight of sodium chloride is added to the precursor solution, or when the hydrochloric acid amount of the hydrochloric acid solution exceeds 25% by weight.

Forløperoppløsningen kan inneholde mellom 15 og 50 vekt-% The precursor solution can contain between 15 and 50% by weight

natriumklorat, men det er en fordel med 25-50 vekt-% natriumklorat, og en oppløsning av mellom 35 og 50 % er å foretrekke. Natriumklorid kan tilsettes kloratoppløsningen slik at det utgjør mellom 1 og 10 vekt-% av oppløsningen, hvorav området 1-7 vekt-% er å foretrekke. Saltsyreoppløsninger i området 15-35 vekt-%, fortrinnsvis mellom 25 og 35 vekt-%, hvorav området 28-35 vekt-% er å foretrekke, kan benyttes. sodium chlorate, but there is an advantage with 25-50% by weight sodium chlorate, and a solution of between 35 and 50% is preferable. Sodium chloride can be added to the chlorate solution so that it constitutes between 1 and 10% by weight of the solution, of which the range 1-7% by weight is preferable. Hydrochloric acid solutions in the range 15-35% by weight, preferably between 25 and 35% by weight, of which the range 28-35% by weight is preferable, can be used.

Tabell I viser at under de foretrukne vilkår oppstår tett-ningsproblemer grunnet bunnfall. Table I shows that under the preferred conditions sealing problems occur due to precipitation.

I praksis kan høyhastighets-blandeanordningen bestå av en sentrifugalpumpe 2 som er innstilt på meget korroderende forhold og som roterer med ca. l/400-3i500 opm, og som består av en propell 1 festet på en drivaksel 3. Reaktantene injiseres inn i pumpen gjennom en T-formet anordning 4, som er utstyrt med en skillevegg 6. Denne skillevegg tjener ad-skillelsen av reaktantene til de når den turbulente sone av sentrifugalpumpen (se fig. 2). Denne pumpen har vanligvis en størrelse slik at den bare fungerer som en blandeanordning ved de kjemiske strømningshastigheter hvortil generatoren er konstruert. In practice, the high-speed mixing device can consist of a centrifugal pump 2 which is set to very corrosive conditions and which rotates at approx. l/400-3i500 rpm, and which consists of a propeller 1 fixed on a drive shaft 3. The reactants are injected into the pump through a T-shaped device 4, which is equipped with a partition wall 6. This partition serves the separation of the reactants to they reach the turbulent zone of the centrifugal pump (see Fig. 2). This pump is usually sized to function only as a mixing device at the chemical flow rates for which the generator is designed.

Man har funnet at det oppnås tilstrekkelig god blanding hvis pumpen har minst 50 % større strømningskapasitet enn generatorens maksimale kjemiske strømningshastighet. Den optimale verdi kan forandres med prosessvariablene for et spesielt system. Produktet fra blandeanordningen, her pumpe, føres til reaksjonskammeret 8, som er stort nok til å gi den påkrevede minimale reaksjonstid (5 minutter), og ledes deretter ut til systemet som skal behandles. Benyttelse av en sentrifugalpumpe på denne måte gir en meget høy turbulens og store forskyvningskrefter i reaksjonssonen, og eliminerer dannelse av det. tettende bunnfall. It has been found that sufficiently good mixing is achieved if the pump has at least 50% greater flow capacity than the generator's maximum chemical flow rate. The optimum value can be changed with the process variables for a particular system. The product from the mixing device, here a pump, is led to the reaction chamber 8, which is large enough to give the required minimum reaction time (5 minutes), and is then led out to the system to be treated. Using a centrifugal pump in this way produces a very high turbulence and large displacement forces in the reaction zone, and eliminates its formation. clogging sediment.

EKSEMPEL 1EXAMPLE 1

Apparaturen som ble benyttet i foreliggende eksempel besto av en modifisert utgave av en kommersielt tilgjengelig klordioksydgenerator, som opprinnelig var konstruert til bruk i natriumkloritt/saltsyreprosessen. Modifiseringen besto hovedsakelig av et ytterligere sett av kjemikalie-injeksjonspunkter 4a og 4b, slik at et sett av injeksjons-punkt 4a gikk gjennom høyhastighets-blandeanordningen, mens det andre sett 4b var plassert så nært reaksjonskammeret som mulig (se fig. 3). Standardgeneratoren 8 bruker en ejektor 10 til å trekke reaktantene inn i generatoren. Effektiviteten av ejektoren 10 viste seg å være noe avhengig av vanntrykket på ejektoren. Reaktantenes strømnings-hastigheter ble målt med en strømningsmåler. Natriumklorat-oppløsningen (37 vekt-% ) ble injisert ved 81 ml/minutt. Saltsyren (20°Be) ble injisert ved 99 ml/minutt. I dette eksempel besto blandepumpen 2 av en 1/3 hk magnetisk drevet sentrifugalpumpe (March Manufacturing Company). Som fremgår av Tabell II, inntrer tettning av generatoren hvis en blandeanordning ikke benyttes, etter 9 minutter eller mindre, mens benyttelse av en blandeanordning tillot generatoren å være i bruk i 2 timer uten at tettning inntraff, hvoretter generatoren ble slått av. The apparatus used in the present example consisted of a modified version of a commercially available chlorine dioxide generator, which was originally designed for use in the sodium chlorite/hydrochloric acid process. The modification mainly consisted of an additional set of chemical injection points 4a and 4b, so that one set of injection points 4a passed through the high-speed mixing device, while the other set 4b was located as close as possible to the reaction chamber (see Fig. 3). The standard generator 8 uses an ejector 10 to draw the reactants into the generator. The effectiveness of the ejector 10 turned out to be somewhat dependent on the water pressure on the ejector. The flow rates of the reactants were measured with a flow meter. The sodium chlorate solution (37% by weight) was injected at 81 ml/minute. The hydrochloric acid (20°Be) was injected at 99 ml/minute. In this example, mixing pump 2 consisted of a 1/3 hp magnetically driven centrifugal pump (March Manufacturing Company). As can be seen from Table II, if a mixing device is not used, clogging of the generator occurs after 9 minutes or less, while the use of a mixing device allowed the generator to be in use for 2 hours without clogging, after which the generator was turned off.

1/3 hk pumpen ble deretter byttet ut med en spesielt modifisert (se fig. 4) 1/25 hk magnetisk drevet sentrifugalpumpe (March Manufacturing Company), som ble benyttet som en høyhastighets-blandeanordning for alt videre arbeid hvor en ejektor ble benyttet for å trekke reaktantene inn i generatoren. Det oppsto ingen tettning p.g.a. natrium-kloridbunnfall i 5 forsøk hvor generatoren var i gang i minst én time. Ved ett forsøk var generatoren i gang 3 timer og 40 minutter uten tilløp til tettning. The 1/3 hp pump was then replaced with a specially modified (see Fig. 4) 1/25 hp magnetically driven centrifugal pump (March Manufacturing Company), which was used as a high-speed mixing device for all further work where an ejector was used for to draw the reactants into the generator. No sealing occurred due to sodium chloride precipitation in 5 trials where the generator was running for at least one hour. In one attempt, the generator was running for 3 hours and 40 minutes without access to the seal.

EKSEMPEL 2EXAMPLE 2

Det oppsto flere problemer ved bruk av en ejektortype for kjemikalietilførsel. Denne ble byttet ut med en membran-målepumpe til tilføring av hver av reaktantene til blandesonen. Når blandeanordningen ble benyttet sammen med målepumpen, kunne generatoren benyttes flere ganger i lengre tidsrom uten tettning. Når blandeanordningen ble slått av, oppsto tettning i løpet av 6 1/2 minutter. Several problems arose when using an ejector type of chemical feed. This was replaced with a membrane metering pump for supplying each of the reactants to the mixing zone. When the mixing device was used together with the metering pump, the generator could be used several times for longer periods of time without sealing. When the mixer was turned off, plugging occurred within 6 1/2 minutes.

EKSEMPEL 3EXAMPLE 3

En ny generator som benyttet målepumpen og en høyhastig-hets-blandeanordning, ble konstruert. Denne enhet ble benyttet til forsøk som besto av benyttelse 3 timer pr. dag i 5 dager på feltet. Generatoren arbeidet for halv kapasitet, slik at forbruket var 13,8 l/time 37 % natriumkloratoppløs-ning og 24,3 l/time 30 % saltsyreoppløsning. På 4 av de 5 dagene arbeidet generatoren lytefritt i mer enn 2 timer, men i løpet av den tredje timen oppsto en tettning. Generatoren ble deretter skyllet med vann og behandlingen fullført. Den siste dag var generatoren i gang i fulle 3 timer uten at tettning inntraff. Det er å anta at tettning fullstendig kan unngås ved bruk av en større sentrifugalpumpe og/eller ved modifisering av utgangsrøret fra blandeanordningen. A new generator using the metering pump and a high-speed mixing device was constructed. This unit was used for experiments which consisted of use 3 hours per day for 5 days in the field. The generator worked at half capacity, so that the consumption was 13.8 l/hour 37% sodium chlorate solution and 24.3 l/hour 30% hydrochloric acid solution. On 4 of the 5 days, the generator worked flawlessly for more than 2 hours, but during the third hour a seal appeared. The generator was then flushed with water and the treatment completed. On the last day, the generator was running for a full 3 hours without clogging occurring. It is believed that clogging can be completely avoided by using a larger centrifugal pump and/or by modifying the outlet pipe from the mixing device.

EKSEMPEL 4EXAMPLE 4

En meget mindre generator benytter en utforming med en målepumpe og en høyhastighets-blandeanordning. Dette spesi-elle utstyr, som vises i fig. 4, består av en 1/25 hk sentrifugalpumpe 2' og forbruker 93 ml/minutt 37 % natrium-kloratoppløsning for maksimalt utbytte i klordioksydgene-reringsprosessen. Denne enhet arbeider konsekvent i 2 timer uten tettning. A much smaller generator uses a design with a metering pump and a high-speed mixing device. This special equipment, which is shown in fig. 4, consists of a 1/25 hp centrifugal pump 2' and consumes 93 ml/minute of 37% sodium chlorate solution for maximum yield in the chlorine dioxide generation process. This unit works consistently for 2 hours without sealing.

Selv om oppfinnelsen er blitt beskrevet ved hjelp av de spesifiserte utforminger, som er beskrevet i detalj, er dette bare ment som en illustrasjon, og ikke som en be-grensning av oppfinnelsen til dette, da alternative utforminger og utførelsesteknikker vil være åpenbare for en fag-mann i lys av beskrivelsen. I henhold til dette kan man forestille seg modifiseringer som kan foretas uten å for-late ideen av foreliggende oppfinnelse. Although the invention has been described by means of the specified designs, which are described in detail, this is only intended as an illustration, and not as a limitation of the invention thereto, as alternative designs and execution techniques will be obvious to one skilled in the art - man in light of the description. According to this, one can imagine modifications that can be made without leaving the idea of the present invention.

Claims

1. Process for the production of chlorine dioxide from reactants consisting of sodium chlorate, sodium chloride and hydrochloric acid in a static reaction chamber, characterized by the following steps: (1) introducing two separate precursor solutions at a prescribed flow rate, of which the first solution consists of between 15 and 50 wt% sodium chlorate and between 0 and 10 wt% sodium chloride, and the second precursor solution consists of between 15 and 35 wt% hydrochloric acid, in separate flow lines into an initial mixing zone, (2) by kinetic energy being supplied the precursor solutions in the initial mixing zone in excess of the kinetic energy of the separate precursor solutions at the prescribed flow rates, and (3) by introducing the reactants and suspended sodium chloride resulting from the reaction into a reaction chamber for the remaining reaction time, kinetic energy is added to the reactants by a propeller in the mixing zone, and where possibly the mixing zone is the house of e n centrifugal pump.

2. Process for the production of chlorine dioxide from reactants which include a sodium chlorate solution and a hydrochloric acid solution, characterized in that the reactants are first mixed in a turbulent zone in which the Reynolds number of the turbulence exceeds the Reynolds number in an area where the reaction is completed.

3. Process for the production of chlorine dioxide from reactants which include a sodium chlorate solution and a hydrochloric acid solution, characterized in that the reactants are first mixed in a turbulent zone where the Reynolds number of the turbulence is kept above the Reynolds number where the reactants are first introduced into the turbulent zone, and in which the sodium chloride particles which thereby produced remains in suspension.

4. Process for the production of chlorine dioxide by mixing two precursor solutions, the first of which consists of between 15 and 50% by weight sodium chlorate and between 1 and 10% by weight sodium chloride, and the second precursor solution consists of between 15 and 35% by weight hydrochloric acid, characterized by the following steps: (1) initially mixing the precursor solutions in a turbulent mixing zone where the displacement flow exceeds the displacement flows of the individual precursor solutions before introduction into the initial mixing zone, whereby precipitation of sodium chloride during the generation of chlorine dioxide is inhibited, and (2) by to remove the formed chlorine dioxide from the mixing zone.

5. Method according to claim 4, characterized in that the concentration of sodium chlorate in the first precursor solution is kept in the range 25-50% by weight, preferably in the range 35-50% by weight.

6. Method according to claims 4 or 5, characterized in that the concentration of sodium chloride in the first precursor solution is kept in the range 1-7% by weight.

7. Method according to claims 4, 5 or 6, characterized in that the concentration of hydrochloric acid in the second precursor solution is kept in the range 25-35% by weight, preferably in the range 28-35% by weight.

8. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the turbulence in the initial mixing zone is set to at least 114,000.

9. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the precursor solutions are mixed in the initial mixing zone by a pump that has a flow capacity that is at least 50% greater than the maximum flow rate of the incoming precursor solutions and outgoing reactant sodium chloride.

10. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the mixed precursor solutions are led from the turbulent mixing zone to a reaction chamber, and that precipitation of sodium chloride is inhibited in the turbulent mixing zone and in the reaction chamber.