PL205648B1 - Kompozycja do produkcji ditlenku chloru i sposób wytwarzania ditlenku chloru - Google Patents
Kompozycja do produkcji ditlenku chloru i sposób wytwarzania ditlenku chloruInfo
- Publication number
- PL205648B1 PL205648B1 PL352171A PL35217100A PL205648B1 PL 205648 B1 PL205648 B1 PL 205648B1 PL 352171 A PL352171 A PL 352171A PL 35217100 A PL35217100 A PL 35217100A PL 205648 B1 PL205648 B1 PL 205648B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- acid
- aqueous solution
- composition according
- alkali metal
- chlorine dioxide
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 60
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 26
- 239000000126 substance Substances 0.000 title description 4
- OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYSA-N dioxidochlorine(.) Chemical compound O=Cl=O OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 67
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 63
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 34
- 235000019398 chlorine dioxide Nutrition 0.000 claims description 34
- 239000004155 Chlorine dioxide Substances 0.000 claims description 33
- -1 alkali metal chlorate Chemical class 0.000 claims description 33
- XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M chlorate Inorganic materials [O-]Cl(=O)=O XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 31
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 26
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 claims description 19
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N Phosphorous acid Chemical compound OP(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 6
- SIOXPEMLGUPBBT-UHFFFAOYSA-N picolinic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=N1 SIOXPEMLGUPBBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- GPCTYPSWRBUGFH-UHFFFAOYSA-N (1-amino-1-phosphonoethyl)phosphonic acid Chemical compound OP(=O)(O)C(N)(C)P(O)(O)=O GPCTYPSWRBUGFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- KVUUQMDVROTSNI-UHFFFAOYSA-N [morpholin-4-yl(phosphono)methyl]phosphonic acid Chemical compound OP(O)(=O)C(P(O)(O)=O)N1CCOCC1 KVUUQMDVROTSNI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001514 alkali metal chloride Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 3
- DBVJJBKOTRCVKF-UHFFFAOYSA-N Etidronic acid Chemical compound OP(=O)(O)C(O)(C)P(O)(O)=O DBVJJBKOTRCVKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- YDONNITUKPKTIG-UHFFFAOYSA-N [Nitrilotris(methylene)]trisphosphonic acid Chemical compound OP(O)(=O)CN(CP(O)(O)=O)CP(O)(O)=O YDONNITUKPKTIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001963 alkali metal nitrate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- DUYCTCQXNHFCSJ-UHFFFAOYSA-N dtpmp Chemical compound OP(=O)(O)CN(CP(O)(O)=O)CCN(CP(O)(=O)O)CCN(CP(O)(O)=O)CP(O)(O)=O DUYCTCQXNHFCSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- CCQOIBGABQRPJK-UHFFFAOYSA-N [hydroxy(methyl)phosphoryl]oxy-methylphosphinic acid Chemical class CP(O)(=O)OP(C)(O)=O CCQOIBGABQRPJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- TVWHTOUAJSGEKT-UHFFFAOYSA-N chlorine trioxide Chemical compound [O]Cl(=O)=O TVWHTOUAJSGEKT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- NFDRPXJGHKJRLJ-UHFFFAOYSA-N edtmp Chemical compound OP(O)(=O)CN(CP(O)(O)=O)CCN(CP(O)(O)=O)CP(O)(O)=O NFDRPXJGHKJRLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 7
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 7
- 239000002516 radical scavenger Substances 0.000 description 6
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- RHZZEXPAZIBIPM-UHFFFAOYSA-N NCP(=O)(O)OP(=O)O Chemical class NCP(=O)(O)OP(=O)O RHZZEXPAZIBIPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 description 3
- BZSXEZOLBIJVQK-UHFFFAOYSA-N 2-methylsulfonylbenzoic acid Chemical compound CS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1C(O)=O BZSXEZOLBIJVQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- NAQMVNRVTILPCV-UHFFFAOYSA-N hexane-1,6-diamine Chemical compound NCCCCCCN NAQMVNRVTILPCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- FQENQNTWSFEDLI-UHFFFAOYSA-J sodium diphosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O FQENQNTWSFEDLI-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 2
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- RXLKNGUPUSHCLQ-UHFFFAOYSA-N (dimethylamino)methyl-[hydroxy(methyl)phosphoryl]oxyphosphinic acid Chemical compound CN(C)CP(=O)(O)OP(=O)(O)C RXLKNGUPUSHCLQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CABMTIJINOIHOD-UHFFFAOYSA-N 2-[4-methyl-5-oxo-4-(propan-2-yl)-4,5-dihydro-1H-imidazol-2-yl]quinoline-3-carboxylic acid Chemical compound N1C(=O)C(C(C)C)(C)N=C1C1=NC2=CC=CC=C2C=C1C(O)=O CABMTIJINOIHOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QJSFUOBKBXVTMN-UHFFFAOYSA-N C=C.P(O)(O)=O Chemical compound C=C.P(O)(O)=O QJSFUOBKBXVTMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WJJMNDUMQPNECX-UHFFFAOYSA-N Dipicolinic acid Natural products OC(=O)C1=CC=CC(C(O)=O)=N1 WJJMNDUMQPNECX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 150000001447 alkali salts Chemical class 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 1
- 239000007844 bleaching agent Substances 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-N chloric acid Chemical compound OCl(=O)=O XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940005991 chloric acid Drugs 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- QBWCMBCROVPCKQ-UHFFFAOYSA-N chlorous acid Chemical compound OCl=O QBWCMBCROVPCKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- TVQLLNFANZSCGY-UHFFFAOYSA-N disodium;dioxido(oxo)tin Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Sn]([O-])=O TVQLLNFANZSCGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- DKPHLYCEFBDQKM-UHFFFAOYSA-H hexapotassium;1-phosphonato-n,n-bis(phosphonatomethyl)methanamine Chemical compound [K+].[K+].[K+].[K+].[K+].[K+].[O-]P([O-])(=O)CN(CP([O-])([O-])=O)CP([O-])([O-])=O DKPHLYCEFBDQKM-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N iron (II) ion Substances [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002075 main ingredient Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- NEVPGZLSKXATIM-UHFFFAOYSA-N n-dimethoxyphosphoryl-n-methylmethanamine Chemical compound COP(=O)(OC)N(C)C NEVPGZLSKXATIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 description 1
- VKJKEPKFPUWCAS-UHFFFAOYSA-M potassium chlorate Chemical compound [K+].[O-]Cl(=O)=O VKJKEPKFPUWCAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 description 1
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 description 1
- 229940079864 sodium stannate Drugs 0.000 description 1
- 229940071182 stannate Drugs 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 150000003606 tin compounds Chemical class 0.000 description 1
Landscapes
- Detergent Compositions (AREA)
Description
Wynalazek dotyczy kompozycji do produkcji ditlenku chloru i sposobu wytwarzania ditlenku chloru. Wspomniana kompozycja zawiera chloran (V) metalu alkalicznego, nadtlenek wodoru i co najmniej jeden związek wybrany spośród cynianu metalu alkalicznego, kwasu pirydynokarboksylowego i ś rodka kompleksującego na bazie kwasu fosfonowego.
Tło wynalazku
Ditlenek chloru jest zasadniczo stosowany jako wybielacz pulpy, lecz obserwuje się rosnące zainteresowanie zastosowaniem w innych dziedzinach takich jak oczyszczanie wody, wybielanie tłuszczów albo usuwanie materiałów organicznych z odpadów przemysłowych. Ponieważ ditlenek chloru jest nietrwały podczas magazynowania, musi być produkowany na miejscu.
Produkcja ditlenku chloru w dużej skali jest zwykle prowadzona poprzez reakcje chloranów metali alkalicznych albo kwasu chlorowego ze środkiem redukującym i odzysk gazowego ditlenku chloru. Takie procesy opisano np. w opisach patentowych USA nr 5376350 i 5895638.
Powyższe procesy produkcji ditlenku chloru w małej skali obejmują wprowadzanie chloranów metali alkalicznych, nadtlenku wodoru i kwasu mineralnego do reaktora, w którym jony chloranowe są redukowane do ditlenku chlorku. Stwierdzono, że w tych procesach korzystne jest doprowadzenie roztworu zawierającego wstępnie zmieszane chlorany metali alkalicznych i nadtlenek wodoru. Jednakże takie roztwory nie są trwałe w magazynowaniu, szczególnie wskutek rozkładu nadtlenku wodoru, ale istnieje także ryzyko zachodzenia reakcji pomiędzy nadtlenkiem wodoru i chloranami z utworzeniem ditlenku chloru. Rozkład nadtlenku wodoru jest szczególnie szybki w obecności jonów żelaza (II) i/lub jonów chromu (III), które mogą być wprowadzone jako zanieczyszczenia w chloranach metali alkalicznych albo uwalniane ze zbiorników stalowych.
Streszczenie wynalazku
Celem wynalazku jest dostarczenie kompozycji zapewniającej stabilne przechowywanie mieszaniny chloranów metali alkalicznych i nadtlenku wodoru, która może być bezpiecznie transportowana.
Innym celem wynalazku jest dostarczenie wydajnego procesu wytwarzania ditlenku chloru, zwłaszcza w małej skali, przez wprowadzanie takiej mieszaniny jako surowiec.
Przedmiotem wynalazku jest kompozycja do produkcji ditlenku chloru, charakteryzująca się tym, że stanowi wodny roztwór zawierający od 1 do 6,5 mola/l chloranu metalu alkalicznego, od 1 do 7 moli/l nadtlenku wodoru i co najmniej jeden związek wybrany spośród cynianu metalu alkalicznego, kwasu pirydynokarboksylowego i środka kompleksującego na bazie kwasu fosfonowego, przy czym pH wodnego roztworu mieści się w granicach 1-4.
Korzystnie, wodny roztwór zawiera co najmniej jeden środek kompleksujący na bazie kwasu fosfonowego.
W innym korzystnym wariancie wynalazku, wodny roztwór zawiera cynian metalu alkalicznego.
W kolejnym korzystnym wariancie wynalazku, wodny roztwór zawiera kwas pirydynokarboksylowy.
Korzystnie, wodny roztwór zawiera od około 0,1 do około 5 mmoli/l co najmniej jednego środka kompleksującego na bazie kwasu fosfonowego.
Korzystnie, co najmniej jeden środek kompleksujący na bazie kwasu fosfonowego wybrany jest z grupy obejmują cej kwas 1-hydroksyetylideno-1,1-difosfonowy, kwas 1-aminoetano-1,1-difosfonowy, kwas amino-tri(metylenofosfonowy), kwas etylenodiaminotetra(metylenofosfonowy), kwas heksametrylenodiaminotetra(metylenofosfonowy), kwas dietylenotriaminopenta(metylenofosfonowy), kwas dietylenotriaminoheksa(metylenofosfonowy), kwas morfolinometanodifosfonowy, kwas N,N-dimetyloaminodimetylodifosfonowy, kwas aminometylodifosfonowy i ich sole.
Korzystnie, zawartość wody w wodnym roztworze wynosi od 20 do 70% wagowych.
W innym korzystnym wariancie wynalazku, zawartość wody w wodnym roztworze wynosi 40 do 55% wagowych.
Korzystnie, wodny roztwór zawiera od 1 do 10 mmoli/l azotanu metalu alkalicznego.
Korzystnie, chloran metalu alkalicznego zawiera mniej niż 0,5% wagowych chlorku metalu alkalicznego liczonego jako NaCl w NaCl3.
Korzystnie, stosunek molowy H2O2 do CIO3- w wodnym roztworze wynosi od 0,2:1 do 2:1.
Korzystnie, wodny roztwór zawiera od 3 do 6 moli/l chloranu metalu alkalicznego, od 3 do 5 moli/l nadtlenku wodoru i od 0,5 do 3 mmoli/l co najmniej jednego środka kompleksującego na bazie kwasu fosfonowego.
Korzystnie, pH wodnego roztworu wynosi od 1,5 do 3,5.
PL 205 648 B1
Przedmiotem wynalazku jest także sposób wytwarzania ditlenku chloru, charakteryzujący się tym, że obejmuje etapy:
(a) wprowadzenia do reaktora mieszaniny reakcyjnej zawierającej wodną kompozycję określoną powyżej razem z kwasem mineralnym lub ich mieszaniną;
(b) utworzenia ditlenku chloru w reakcji jonów chloranowych z nadtlenkiem wodoru w powyższej mieszaninie reakcyjnej; i (c) odzyskiwania produktu zawierającego ditlenek chloru.
Korzystnie, jako kwas mineralny stosuje się kwas siarkowy.
Korzystnie, reaktor jest reaktorem rurowym i że w etapie (a) kompozycję powyżej i kwas mineralny lub ich mieszaninę wprowadza się w jednym końcu reaktora rurowego, zaś w etapie (c) produkt zawierający ditlenek chloru odzyskuje się w drugim końcu reaktora rurowego, przy czym stopień konwersji chloranu do ditlenku chloru w powyższym reaktorze rurowym mieści się w zakresie od 75% do 100.
Nieoczekiwanie stwierdzono, że jest możliwe osiągnięcie powyższych celów przez opracowanie nowej kompozycji stanowiącej wodny roztwór zawierający od około 1 do około 6,5 moli/litr, korzystnie od około 3 do około 6 moli/litr chloranu metalu alkalicznego; od około 1 do około 7 moli/litr, korzystnie od około 3 do około 5 moli/litr nadtlenku wodoru i co najmniej jeden koloid ochronny, zmiatacz rodników albo czynnik kompleksujący na bazie kwasu fosfonowego, w którym pH roztworu wodnego wynosi od około 1 do około 4, korzystnie od około 1,5 do około 3,5, najkorzystniej od około 2 do około 3. Korzystne jest występowanie co najmniej jednego czynnika kompleksującego na bazie kwasu fosfonowego, korzystnie w ilościach od około 0,1 do około 5 mmoli/litr, najkorzystniej 5 od około 0,5 do około 3 mmoli/litr. Jeżeli jest obecny koloid ochronny, jego korzystne stężenie wynosi od około 0,001 do około 0,5 moli/litr, najkorzystniej od około 0,02 do około 0,05 moli/litr. Jeżeli jest obecny zmiatacz rodników, jego korzystne stężenie wynosi od około 0,01 do około 1 mol/litr, korzystniej od około 0,02 do około 0,2 moli/litr. Zawartość wody w kompozycji wynosi odpowiednio od około 20 do 70% wagowych, korzystnie od około 30 do około 60% wagowych, korzystniej od około 40 do około 55% wagowych.
Nieoczekiwanie stwierdzono, że prowadzenie procesu wytwarzania ditlenku chloru w małej skali jest ulepszone, jeżeli jako surowiec zastosowana jest w nim taka kompozycja. Tym samym wynalazek może być wykorzystany w ciągłym procesie produkcji ditlenku chloru obejmującego etapy:
(a) wprowadzanie wodnego roztworu zawierającego chlorany metali alkalicznych, nadtlenek wodoru i co najmniej jeden koloid ochronny, zmiatacz rodników albo środek kompleksujący oparty na kwasie fosfonowym, taki jak przedstawiony wyżej i kwas mineralny, albo mieszaninę taką jak wymieniono do reaktora wytwarzającego mieszaninę reakcyjną;
(b) reakcję jonów chloranowych z nadtlenkiem wodoru w powyższej mieszaninie, aby wytworzyć ditlenek chloru, oraz (c) odzyskiwanie produktu zawierającego ditlenek chloru.
Szczegółowy opis korzystnych rozwiązań
Ponieważ wysokie pH sprzyja rozkładowi nadtlenku wodoru, podczas gdy niskie pH sprzyja powstawaniu ditlenku chloru, nieoczekiwanie stwierdzono, że obydwu można uniknąć przez wybór wyżej wspomnianego zakresu pH. Na pH wpływa się, między innymi, poprzez ilość nadtlenku wodoru, poprzez stosowany koloid ochronny, zmiatacz rodników lub środek kompleksujący. Jeżeli potrzeba, pH roztworu wodnego może być dobrane do odpowiedniego poziomu przez dodanie małych ilości jakiegokolwiek kwasu albo substancji alkalicznych zgodnych z nadtlenkiem wodoru i chloranem; takich jak Na4P2O7 albo H3PO4.
Może być użyty każdy środek kompleksujący bazujący na kwasie fosfonowym. Szczególnie korzystne kompozycje obejmują co najmniej jeden środek kompleksujący oparty na kwasie fosfonowym, wybranym z grupy obejmującej kwas 1-hydroksy-etylideno-1,1-difosforowy, kwas 1-aminoetano-1,1-difosfonowy, kwas aminotri(etylenofosfonowy), kwas etylenodiaminotetra(etylenofosfonowy), kwas heksametylenodiamino(metylenofosfonowy), kwas dietylenotriaminoheksa(metylenofosfoniowy) i kwasy 1-amino-alkano-1,1-difosfonowe takie jak kwas morfolinometanodifosfonowy, kwas N,N-dimetyloaminodimetylofosfonowy, kwas aminometylodifosfonowy, lub sole wymienione wyżej, korzystnie sole sodowe.
Użycie koloidu ochronnego zawierającego związki cyny, takie jak cyniany metali alkalicznych, zwłaszcza cynian sodu (Na2(Sn(OH)6). Użycie zmiataczy jonowych zawierających kwasy pirydynokarboksylowe takie jak kwas 2,6-pirydynodikarboksylowy. Zrozumiałym jest, że kompozycja według wynalazku może zawierać mieszaniny dwóch albo więcej przynajmniej jednego z koloidów ochronnych,
PL 205 648 B1 przynajmniej jednego zmiatacza jonowego i przynajmniej jednego środka kompleksującego opartego na kwasie fosfonowym.
W roztworach wodnych nowej kompozycji stosunek molowy H2O2 do CIO3- wynosi odpowiednio od około 0,2:1 do około 2:1, korzystnie od około 0,5:1 do około 1,5:1, najkorzystniej od około 0,5:1 do około 1:1. Użycie kompozycji w tych stosunkach do produkcji ditlenku chloru daje wysokie stopnie konwersji chloranów.
Aby zapobiec korozji, kompozycja korzystnie zawiera dodatkowo sole azotanowe, korzystnie metali alkalicznych takich jak azotan sodu, korzystnie w ilościach od 1 do 10 mmoli/litr i najkorzystniej od około 4 do około 7 mmoli/litr.
Korzystnie jony chlorkowe występują możliwie w najmniejszych ilościach, najkorzystniej poniżej około 0,5 mmoli/litr, najkorzystniej poniżej około 0,1 mmola/litr, zwłaszcza poniżej 0,03 mmoli/litr. Zbyt dużo chlorków zwiększa ryzyko korozji, lecz może także powodować tworzenie chlorków, gdy kompozycja jest użyta do produkcji ditlenku chloru. Ponieważ chlorki są normalnie obecne jako zanieczyszczenie w chloranach metali alkalicznych, to celowe jest użycie chloranów bez specjalnie dodawanych chlorków, normalnie zawierających mniej niż około 0,5, odpowiednio mniej niż około 0,05, korzystniej mniej niż około 0,02, najkorzystniej mniej niż około 0,01% wag. Chlorków metali alkalicznych liczonych jako NaCI w NaCIO3.
Kompozycja zawiera zwykle zanieczyszczenia jonami chromu i żelaza, zwłaszcza Cr3+ i Fe2+. Obecność tych jonów zwiększa rozkład nadtlenku wodoru i pożądane jest utrzymanie możliwie niskich ich zawartości. Jednakże one są nieuchronnie usuwane podczas magazynowania kompozycji w zbiornikach stalowych i mogą także być wprowadzone w chloranach metali alkalicznych. Zawartość Cr3+ wynosi normalnie od około 0,5 do 3 mg/litr, zwłaszcza od około 1 do 2 mg/litr, podczas gdy zawartość Fe2+ zwykle wynosi od około 0,05 do około 5 mg/litr, zwłaszcza od 5 około 1 do około 2 mg/litr.
Może być użyty każdy chloran metalu alkalicznego, taki jak chloran sodu, potasu, albo ich mieszaniny, chociaż korzystny jest chloran sodu.
Oprócz głównych składników omówionych powyżej oraz zanieczyszczeń, których nie da się uniknąć w kompozycji, kompozycja zawiera korzystnie wodę dopełniającą do 100%.
Nowa kompozycja może być otrzymana przez proste zmieszanie składników np. przez rozpuszczenie stałych chloranów metali alkalicznych w wodzie i dodanie wodnego roztworu nadtlenku wodoru i co najmniej jednego koloidu ochronnego, zmiatacza rodników albo ś rodka kompleksują cego i każ dej innej dowolnej substancji. Alternatywnie stały chloran metalu alkalicznego może być rozpuszczony w roztworze wodnym nadtlenku wodoru o odpowiednim stężeniu i dodanie innego skł adnika przed lub po chloranie metalu alkalicznego.
Stwierdzono, że kompozycja opisana powyżej jest zasadniczo stabilna w przechowywaniu i moż e być bezpiecznie transportowana. Jest bardziej zadowalają ca w obsł udze przez operatora fabryki ponieważ zawartość nadtlenku wodoru jest niższa niż w nadtlenku wodoru o czystości technicznej, który generalnie zawiera około 50% wag. H2O2.
W procesie wytwarzania ditlenku chloru według wynalazku kompozycja jak opisana powyżej i kwas mineralny, korzystnie kwas siarkowy są użyte jako materiały wyjś ciowe. Stwierdzono, ż e gdy kompozycja według wynalazku jest stosowana jako surowiec, to możliwe jest uniknięcie niepożądanego nadmiaru wody i otrzymanie przez to bardziej stężonej mieszaniny reakcyjnej i wyższą wydajność. Stwierdzono, że zużycie kwasu mineralnego jest niższe niż w przypadku, gdy chlorany i nadtlenek wodoru są wprowadzane oddzielnie, nawet jeżeli są one wstępnie zmieszane przed wprowadzeniem do reaktora.
W przypadku uż ycia kwasu siarkowego jako surowca, korzystnie stężenie wynosi oko ł o 70 do 96% wagowych, korzystniej od około 75 do 85% wagowych, a korzystna temperatura wynosi od około 0 do około 100°C, korzystniej od około 20 do około 50°C i możliwe potem jest prowadzenie procesu adiabatycznie. Korzystnie, na kg wyprodukowanego CIO2 wprowadzane jest od około 2 do około 6 kg, korzystniej od około 3 do około 5 kg H2SO4 H2SO4. Alternatywnie, może być użyta równoważna ilość innego kwasu mineralnego.
Odzyskany produkt jest zwykle wodnym roztworem zawierającym ditlenek chloru, tlen i sól alkaliczną kwasu mineralnego. Może także zawierać nieprzereagowane chemikalia, takie jak kwas mineralny i małe ilości jonów chloranowych. Stwierdzono, że jest możliwe zapobieganie tworzeniu się chloru.
PL 205 648 B1
Korzystne jest postępowanie bez recyrkulacji nieprzereagowanych chemikaliów takich jak kwasy chlorowy i siarkowy z produktu ubocznego do reaktora. W wielu zastosowaniach może być użyta kompletna mieszanina produktów bez rozdzielania np. w oczyszczaniu wody.
Zwykle jest korzystne, gdy reaktor pracuje jako reaktor CFSTR (reaktor zbiornikowy o stałym przepływie, z mieszaniem).
Mieszanina reakcyjna w zawartości reaktora korzystnie zawiera od 0 do około 2, korzystniej od 0 do okoł o 0,1 mola/litr jonów chloranowych i od okoł o 3 do około 10, najkorzystniej od okoł o 4 do około 6 moli/litr kwasu siarkowego. Korzystne jest utrzymywanie stężenia chloranów i siarczanów poniżej nasycenia aby zapobiec krystalizacji soli metali.
Odpowiednie ciśnienie w reaktorze wynosi od około 120 kPa, korzystnie od około 47 do około 101 kPa, najkorzystniej od około 67 do około 87 kPa. Chociaż zwykle nie jest konieczne, to możliwe jest także zasilanie gazem obojętnym takim jak powietrze. Temperatura jest korzystnie utrzymywana od około 30°C do temperatury wrzenia mieszaniny reakcyjnej, najkorzystniej poniżej punktu wrzenia.
Korzystne jest by kompozycja według wynalazku była przy wlocie do reaktora jednorodnie zdyspergowana w kwasie mineralnym by zapobiec zasadniczo radialnemu gradientowi koncentracji w przekroju poprzecznym reaktora. Stwierdzono, że w celu minimalizacji radialnego gradientu stężeń korzystne jest zastosowanie reaktora rurowego o zewnętrznej średnicy od około 25 do około 250 mm, korzystnie od około 70 do około 130 mm.
Sposób według wynalazku jest szczególnie odpowiedni do produkcji ditlenku chloru w małej skali, przykładowo od około 0,1 do około 100 kg/h, korzystnie od 0,1 do około 50 kg/h w jednym reaktorze. W wielu zastosowaniach odpowiednia szybkość produkcji ditlenku chloru wynosi od około 0,1 do około 10 kg/h, korzystnie od około 0,1 do około 7 kg/h, najlepiej od około 0,5 do około 5 kg/h w jednym reaktorze. Mo ż liwe jest uzyskanie wysokiego stopnia konwersji w stosunkowo krótkim reaktorze, korzystnie mającym długość od około 50 do około 500 mm, najkorzystniej od około 100 do około 400 mm. Szczególnie korzystne jest użycie reaktora rurowego o preferowanym stosunku długości do wewnętrznej średnicy od około 12:1 do około 1:1, najkorzystniej od około 4:1 do około 1,5:1. Odpowiedni średni czas przebywania w reaktorze wynosi od około 1 do około 100 minut, korzystnie od około 4 do około 40 minut.
Jednostka produkcyjna w małej skali składa się tylko z jednego reaktora, lecz jest także możliwe rozmieszczenie kilku, przykładowo do około 15 albo więcej reaktorów równolegle, przykładowo jako wiązka rur.
P r z y k ł a d 1:
Proces według wynalazku prowadzono z ciągłym zasilaniem 78% wagowych H2S04 i kompozycją według wynalazku w reaktorze rurowym mającym wewnętrzną średnicę 10 mm i długość 300 mm. Kompozycja wg wynalazku stanowiła wodny roztwór 40% wagowych NaCIO3, 10% wagowych H2O2 i zawierał a triaminodietylenopentafosfonian (Dequest TM 2066A). Reaktor pracowa ł przy ciś nieniu 67 kPa 9500 mmHg), w temperaturze 40°C i wytwarzał (2,3 kg) 95 funtów) CIO2 na godzinę.
Dla porównania proces prowadzono w tych samych warunkach, z wyjątkiem tego, że zamiast zasilania kompozycją wg wynalazku, wprowadzano oddzielnie wodne roztwory 40% wagowych NaCIO3 i 50% wagowych H2O2. Jak pokazano w poniższej tabeli, stwierdzono, że przez zasilanie kompozycją według wynalazku uzyskano mniejsze zapotrzebowanie (zużycie) kwasu siarkowego dla osiągnięcia tego samego stopnia konwersji chloranów.
| Szybkość przeptywu (ml/min) | Konwersja CIO3- (%) | |||
| Kompozycja według wynalazku | NaCIO3 | H2O2 | H2SO4 | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 123 | 33 | 4,75 | 81 | |
| 123 | 33 | 4,29 | 81 | |
| 123 | 33 | 4,41 | 84 | |
| 123 | 33 | 4,51 | 85 | |
| 123 | 33 | 4,53 | 86 |
PL 205 648 B1 ciąg dalszy
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 123 | 33 | 4,77 | 87 | |
| 123 | 33 | 5,26 | 90 | |
| 123 | 33 | 4,61 | 91 | |
| 123 | 33 | 4,55 | 92 | |
| 123 | 33 | 4,92 | 93 | |
| 123 | 33 | 5,1 | 93 | |
| 123 | 33 | 5,42 | 93 | |
| 123 | 33 | 5,22 | 93 | |
| 123 | 33 | 4,84 | 94 | |
| 122 | 3,3 | 83 | ||
| 122 | 3,31 | 86 | ||
| 122 | 3,42 | 87 | ||
| 122 | 3,48 | 89 | ||
| 122 | 4,45 | 90 | ||
| 122 | 3,8 | 90 | ||
| 122 | 3,68 | 90 | ||
| 122 | 3,56 | 90 | ||
| 122 | 4,29 | 91 | ||
| 122 | 4,16 | 91 | ||
| 122 | 4,04 | 91 | ||
| 122 | 3,86 | 92 | ||
| 122 | 4,78 | 96 |
P r z y k ł a d 2
Kompozycję według wynalazku wytworzono przez sporządzenie wodnego roztworu 40% wagowych NaCIO3, około 10% wagowych i 500 mg/l triaminodietylenopentafosfonianu (Dequest TM 2066A). Nastawiono pH dodając Na4P2O7. Przygotowany roztwór zawierał jako zanieczyszczenia 2 mg/litr Fe2+ i 2 mg/litr Cr3+. Próbki roztworu były przechowywane w naczyniu ze stali pasywowanej (SS 2343) w 55°C i stopień rozkładu nadtlenku wodoru był mierzony po 14 dniach. W celu porównawczym kompozycję bez triaminodietylenopentafosfonianu przechowywano w ten sam sposób. Ditlenek chloru nie utworzył się w żadnej z próbek, lecz jak pokazano poniżej, kompozycja według wynalazku wykazała zadowalającą stabilność, podczas gdy w kompozycji porównawczej zasadnicza ilość nadtlenku wodoru rozkładała się.
| Nr Przykładu | pH początek | % wagowy H2O2 początek | % H2O2 rozłożonego po 14 dniach |
| 1 (wynalazek) | 2,1 | 9,8 | 4 |
| 2 (wynalazek) | 3,2 | 9,9 | 5 |
| 3 (porównanie) | 2,2 | 9,8 | 55 |
| 4 (porównawczy) | 3,6 | 9,9 | 84 |
PL 205 648 B1
Claims (16)
1. Kompozycja do produkcji ditlenku chloru, znamienna tym, że stanowi wodny roztwór zawierający od 1 do 6,5 mola/l chloranu metalu alkalicznego, od 1 do 7 moli/l nadtlenku wodoru i co najmniej jeden związek wybrany spośród cynianu metalu alkalicznego, kwasu pirydynokarboksylowego i ś rodka kompleksują cego na bazie kwasu fosfonowego, przy czym pH wodnego roztworu mieś ci się w granicach 1-4.
2. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że wodny roztwór zawiera co najmniej jeden środek kompleksujący na bazie kwasu fosfonowego.
3. Kompozycja według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że wodny roztwór zawiera cynian metalu alkalicznego.
4. Kompozycja według któregokolwiek z zastrz. 1-3, znamienna tym, ż e wodny roztwór zawiera kwas pirydynokarboksylowy.
5. Kompozycja według któregokolwiek z zastrz. 1-4, znamienna tym, ż e wodny roztwór zawiera od około 0,1 do około 5 mmoli/l co najmniej jednego środka kompleksującego na bazie kwasu fosfonowego.
6. Kompozycja wed ł ug któregokolwiek z zastrz. 1-5, znamienna tym, ż e co najmniej jeden środek kompleksujący na bazie kwasu fosfonowego wybrany jest z grupy obejmującej kwas 1-hydroksyetylideno-1,1-difosfonowy, kwas 1-aminoetano-1,1-difosfonowy, kwas aminotri(metylenowosfonowy), kwas etylenodiaminotetra(metylenofosfonowy), kwas heksametylenodiaminotetra(metylenofosfonowy), kwas dietylenotriaminopenta(metylenofosfonowy), kwas dietylenotriaminoheksa(metylenofosfonowy), kwas morfolinometanodifosfonowy, kwas N,N-dimetyloamino dimetylodifosfonowy, kwas aminometylodifosfonowy i ich sole.
7. Kompozycja wedł ug któregokolwiek z zastrz. 1-6, znamienna tym, ż e zawartość wody w wodnym roztworze wynosi od 20 do 70% wagowych.
8. Kompozycja według zastrz. 7, znamienna tym, że zawartość wody w wodnym roztworze wynosi 40 do 55% wagowych.
9. Kompozycja według któregokolwiek z zastrz. 1-8, znamienna tym, ż e wodny roztwór zawiera od 1 do 10 mmoli/l azotanu metalu alkalicznego.
10. Kompozycja według któregokolwiek z zastrz 1-9, znamienna tym, że chloran metalu alkalicznego zawiera mniej niż 0,5% wagowych chlorku metalu alkalicznego liczonego jako NaCI w NaCIO3.
11. Kompozycja według któregokolwiek z zastrz. 1-10, znamienna tym, że stosunek molowy H2O2 do CIO3- w wodnym roztworze wynosi od 0,2:1 do 2:1.
12. Kompozycja według któregokolwiek z zastrz. 1-11, znamienna tym, że wodny roztwór zawiera od 3 do 6 moli/l chloranu metalu alkalicznego, od 3 do 5 moli/l nadtlenku wodoru i od 0,5 do 3 mmoli/l co najmniej jednego ś rodka kompleksują cego na bazie kwasu fosfonowego.
13. Kompozycja według któregokolwiek z zastrz. 1-12, znamienna tym, że pH wodnego roztworu wynosi od 1,5 do 3,5.
14. Sposób wytwarzania ditlenku chloru, znamienny tym, że obejmuje etapy:
(a) wprowadzenie do reaktora mieszaniny reakcyjnej zawierającej wodą kompozycję określoną w jednym z zastrz. 1-13 razem z kwasem mineralnym lub ich mieszaniną ;
(b) utworzenia ditlenku chloru w reakcji jonów chloranowych z nadtlenkiem wodoru w powyższej mieszaninie reakcyjnej; i (c) odzyskiwania produktu zawierającego ditlenek chloru.
15. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że jako kwas mineralny stosuje się kwas siarkowy.
16. Sposób według zastrz. 14 albo 15, znamienny tym, że reaktor jest reaktorem rurowym, oraz że w etapie (a) kompozycję określoną w jednym z zastrz. 1-13 i kwas mineralny lub ich mieszaninę wprowadza się w jednym końcu reaktora rurowego, zaś w etapie (c) produkt zawierający ditlenek chloru odzyskuje się w drugim końcu reaktora rurowego, przy czym stopień konwersji chloranu do ditlenku chloru w powyższym reaktorze rurowym mieści się w zakresie od 75% do 100.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US33007499A | 1999-06-11 | 1999-06-11 | |
| PCT/SE2000/000903 WO2000076916A1 (en) | 1999-06-11 | 2000-05-05 | Chemical composition and method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL352171A1 PL352171A1 (en) | 2003-07-28 |
| PL205648B1 true PL205648B1 (pl) | 2010-05-31 |
Family
ID=29780463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL352171A PL205648B1 (pl) | 1999-06-11 | 2000-05-05 | Kompozycja do produkcji ditlenku chloru i sposób wytwarzania ditlenku chloru |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL205648B1 (pl) |
-
2000
- 2000-05-05 PL PL352171A patent/PL205648B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL352171A1 (en) | 2003-07-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7070710B1 (en) | Chemical composition and method | |
| EP0866031B1 (en) | Method of producing chlorine dioxide | |
| JP2584718B2 (ja) | 二酸化塩素の連続製造方法 | |
| FI112645B (fi) | Vetyperoksidiin perustuva klooridioksidimenetelmä | |
| EP0513167A1 (en) | PROCESS FOR PRODUCING VERY PURE CONCENTRATED SOLUTIONS OF POTASSIUM. | |
| US20050186131A1 (en) | Process for production of chlorine dioxide | |
| WO1993025470A1 (en) | Method of producing chlorine dioxide | |
| JP3234436B2 (ja) | 二酸化塩素の製造方法 | |
| AU2005285645B2 (en) | A process for the production of chlorine dioxide | |
| PL205648B1 (pl) | Kompozycja do produkcji ditlenku chloru i sposób wytwarzania ditlenku chloru | |
| EP0131378B1 (en) | Process for the production of chlorine dioxide | |
| JP4457114B2 (ja) | 二酸化塩素の製造方法 | |
| EP0535113B1 (en) | Methanol-based chlorine dioxide process | |
| US20060067873A1 (en) | Process for the production of chlorine dioxide |