SU1114331A3 - Process for producing chlorine dioxide - Google Patents

Process for producing chlorine dioxide Download PDF

Info

Publication number
SU1114331A3
SU1114331A3 SU813340595A SU3340595A SU1114331A3 SU 1114331 A3 SU1114331 A3 SU 1114331A3 SU 813340595 A SU813340595 A SU 813340595A SU 3340595 A SU3340595 A SU 3340595A SU 1114331 A3 SU1114331 A3 SU 1114331A3
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
methanol
sodium
chlorine dioxide
sodium sulfate
sulfate
Prior art date
Application number
SU813340595A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Суиндэллз Ричард
С.Дж.Фредетт Морис
Original Assignee
Эрко Индастриз Лимитед (Фирма)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эрко Индастриз Лимитед (Фирма) filed Critical Эрко Индастриз Лимитед (Фирма)
Application granted granted Critical
Publication of SU1114331A3 publication Critical patent/SU1114331A3/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01DCOMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D5/00Sulfates or sulfites of sodium, potassium or alkali metals in general
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B11/00Oxides or oxyacids of halogens; Salts thereof
    • C01B11/02Oxides of chlorine
    • C01B11/022Chlorine dioxide (ClO2)
    • C01B11/023Preparation from chlorites or chlorates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИОКСИДА ХЛОРА восстановлением хлорат-ионов хлорид-ионами в водной среде, содержащей хлорат натри , метанол и серную кислоту при температуре кипени  и пониженном давлении с удалением образующегос  гидросульфата натри . отличающийс  тем, что, с целью снижени  энергозатрат и умень .шени  расхода серной кислоты, гидросульфат натри  обрабатьгоают водным раствором метанола при весовых соотношени х воды, метанола и гидросульфата натри  (в пересчете на гидротринатрийсульфат ), равных 1. METHOD OF OBTAINING CHLORINE DIOXIDE by reducing the chlorate ions with chloride ions in an aqueous medium containing sodium chlorate, methanol, and sulfuric acid at boiling point and reduced pressure, removing sodium hydrosulfate. characterized in that, in order to reduce energy consumption and reduce the consumption of sulfuric acid, sodium hydrosulfate is treated with an aqueous solution of methanol with weight ratios of water, methanol and sodium hydrosulfate (in terms of hydrotriosodium sulfate) equal to

Description

со со Изобретение относитс  к высокоэффективному способу получени  диоксид хлора, используемого, в час1ности, в целлюлозно-бумажной промышленности Известен способ получени  диоксид хлора с использованием хлората натри серной кислоты и метанола. Механизм образовани  диоксида хло ра заключаетс  в том, что хлор, обра зующийс  параллельно с диоксидом хлора, реагирует с метанолом с образованием хлорид-ионов, которые затем восстанавливают хлорат-ионы до диоксида хлора и хлора, а именно: + 2H,SO + .- 2Cf02 + 2NaHS04 + СНО + ZHjO Реакционна  среда, в которой обра :зуетс  диоксид хлора и котора  содержит хлорат натри , метанол и серную кислоту, вьщерживаетс  при те пературе ее кипени , обычно в интервале от 50°С до 85°С при давлении ни же атмосферного. Испар ема  вода слу жит дл  разбавлени  диоксида хлора с целью удалени  из реакционной зоны Реакционна  среда имеет высокую общую нормальность по кислоте, превышающую 9 н.,- побочный проду кт, осаждающийс  из реакционной среды вместе с началом насыщени , представл ет кислый сульфат натри , которым может быть бисульфат натри  NaHSO или двойна  соль кислого и среднего суль фата натри  NaaH(SOi)2. Получают близко iOO% диоксида хлора, который удал етс  из реакцион ной зоны фактически незагр зненный хлором lj . Однако удаление гидросульфата нат ри  из реакционной зоны приводит к понижению в ней концентрации серной кислоты, концентрирование которой требует больших энергозатрат. Цель изобретени  - снижение энергозатрат и уменьшение расхода серной кислоты. Указанна  цель достигаетс  тем, что согласно способу получени  диоксида хлора восстановлением хлоратионов хлорид-ионами в водной среде, содержащей хлорат натри , метанол и серную кислоту при температуре кипен и пониженном давлении с удалением образующегос  гидросульфата натри , гидросульфат натри  обрабатывают вод ным piacTBopoM метанола при весовых соотношени х воды, метанола и гидросульфата натри  (в пересчете на гидротринатрийсульфат ), равных (0,4-1,4): :(О,1-2,0):1,0, отдел ют осадок образующегос  сульфата натри  от жидкой фазы, а жидкую фазу рециркулируют в водную среду. Кроме того, после отделени  сульфата натри  жидкую фазу раздел ют на две части, одну из которых, составл ющую треть потока, рециркулируют в водную среду, а из другой извлекают, метанол и направл ют его на обработку гидросульфата натри . Способ прототипа включает начальную стадию отгонки легких фракций, котора  необходима дл  удалени  растворенных газов и остатков хлората натри , которые иначе ингибируют реакцию. Эта операци   вл етс  излишней в данном способе, поскольку исходным продуктом  вл етс  гидросульфат натри  в твердой фазе, образующийс  в реакционной зоне в процессе получени  диоксида хлора. Предлагаемый способ отличаетс  |ОТ способа прототипа тем, что исходные продукты наход тс  в разных фазовых состо ни х, кроме того объемы воды и метанола, которые необходимо .добавл ть в вытекающий водный поток дл  образовани  твердого нейтрального сульфата натри , в известном способе значительно превьш1ают объемы, используемые в предлагаемом. В результате использовани  больших объемов воды и метанола необходимо значительное упаривание, во-первых, дл  выделени  использованного метанола , во-вторых, дл  концентрировани  водного раствора серной кислоты до концентрации, достаточной дл  повторного использовани  в генераторе. Б предлагаемом способе в качестве спирта используетс  метанол (уместно использование также других водорастворимых спиртов и кетонов). Весовое отношение воды к кислому сульфату натри  составл ет примерно от 0,4:1 до 1,4:1, предпочтительно от 0,6:1 до примерно 0,8:1. Отношени  воды к гидросульфату натри , приведенные вьш1е,  вл ютс  критическими значени ми поскольку при значени х меньших, чем 0,4:1, наблюдаетс  лишь незначительное превращение гидросульфатА в нейтральный сульфат, в то врем  как при значени х весового отношени  больших чем 1,4:1, большие количества нейтр;ального сульфата раствор ютс  в водной фазе. Когда весовые отношени  наход тс  в критическом диапазоне, образующа  водна  фаза содержит серную кислоту в концентрации, достаточной дл  того , чтобы ее рециркулировать в процессе генерации диоксида хлора без концентрировани . Осаждаемый, из реакционной среды гидросульфат натри  имеет различные формы, одной из которых может быть NaiH(SOi})- , что зависит от общей нормальности кислоты в реакционной среде. Дл  вычислени  веса воды и метанола, используемых дл  осуществ лени  реакции обмена кислого сульфата натри , вес кислого сульфата натри  должен быть вьфажен в виде эквивалентного веса Na HCSOij.) В том случае, когда гидросульфат натри  присутствует в форме иной, неже ли НааН(ЗОл)л, такой как-бисульфат натри  или смесь бисульфата натри  и двойной соли гидро- и среднего сульфата натри , вес гидросульфата натри  пересчитываетс  на эквивалентный вес Na 11(504)2. случае , когда гидросульфат натри  опре делен как ), вес дл  реак ции обмена  вл етс  фактическим весом гидросульфата натри . Весовое отношение метанола к гидросульфату натри  (рассчитанному на (50ц)2 менее чувствительно, чем весовое отношение воды, и может измен тьс  от 0,1 до 2:1. Предпочтительные весовые отношени  метанол к гидросульфату натри  от 0,3:1 до 0,8:1 при предпочтительных отношени  воды к гйдросульфату натри , указанных выше. Ввиду смешиваемости метано ла с водой присутствие метанола уменьшает объем воды, в котором способен раствор тьс  сульфат натри  и тем самым замедл ет растворение нейт рального сульфата натри  в водной фазе. С увеличением весового отношени  метанола количество нейтрального сул фата натри , растворенногов водной фазе, падает до тех пор, пока весовое отношение метанола не достигает величины, при которой дальнейшее увеличение метанола не приведет к увеличению выхода нейтр ьного сульфата натри  в твердой фазе (предельный выход 80-85 вес.%). Поэтому увеличение весового отношени  метанола 314 к кислому сульфату натри  выше примерно 2:1 не рационально. Часть водной фазы, образующейс  в результате реакции обмена, может быть рециркулирована непосредственно в реакционную среду, продуцирующую диоксид хлора, обеспечива  по крайней мере часть, предпочтительно все количество требуемого метанола. Этот рециркулирующий поток также достав- , л ет часть серной кислоты, необходимой дл  процесса получени  диоксида хлора. Метанол, рециркулируемый в реакционную среду таким способом, не нужно вьщел ть из рециркулируемой части водной фазы, поскольку его удал ют из оставшейс  части водной фазы дл  получени  раствора серной кислоты , который может быть сконцентрирован до нормальности кислоты, достаточной дл  рециркул ции в процесс генерации диоксида хлора. Использование пара дл  пополнени  водной фазы ограничиваетс  необходимостью десорбировать метанол. Обычно воду и метанол добавл ют к гидросульфату натри  в твердой фазе в виде раствора, содержащего требуемые количества воды и метанола. Поскольку метанол снижает растворимость нейтрального сульфата натри  в водной фазе, то его добавл ют после начального добавлени  воды. Реакци  обмена осуществл етс  в широком интервале температур, обычно от 10 до . Реакци  эффективно протекает при комнатной температуре (от 20 до 25°С), однако предпочтительным  вл етс  температурный интервал от 20 до . Реакци  обмена может быть осуществлена периодическим процессом предпочтительно непрерывным, поскольку способ св зан с непрерывным продуцированием хлора. Реакци  обмена осуществл етс  в реакционном сосуде или в декантационно-промывной колонне. Смешение водно-метанольной смеси с гидросульфатом натри  дл  проведени  реакции обмена сопровождаетс  перемешиванием в реакционном сосуде. Хот  перемешивание увеличивает массоперенос , включаемый в реакцию обмена, сильное дробление не  вл етс  необ- . ходимым и следует использовать толь- ко м гкое перемешивание, несмотр  на более длительный период времени, необходимый дл  этого. Врем , необходимое дл  завершени  реакции обмена составл ет от 10 мин при высоких скорост х перемешивани  до 60 мин при декантационной промьшке . На чертеже показана схема осуществлени  предлагаемого способа. Согласно чертежу, генератор 1 дио сида хлора производит газовую смесь диоксида хлора и пара в трубу 2, из которой диоксид хлора поглощаетс  водой, образу  водный раствор дл  использовани  в отбеливании древесной целлюлозы или дл  других целей. Генератор 1 производит диоксид хлора из раствора хлората натри , загружаемого в генератор 1 по трубопроводу 3, серна  кислота загружаетс  в генератор 1 по трубопроводу 4 и метанол - по трубопроводу 5. Водную реакционную среду с общей нормальностью кислоты, превышающей примерно 9 и, выдерживают при температуре ее кипени  ниже температуры, при которой происходит существенное разложение диоксида хлора, обычно от 30 до 85°С при давлении ниже атмосферного , определ емом температурой кипени . Интервал давлений составл е от 20 до 400 мм рт.ст. Кислый сульфат натри  непрерьшно осаждаетс  из реакционной среды одновременно с момента начала насьпдени  реакционной среды. Объем реакционной среды в генераторе 1 поддерживаетс  в основном посто нным за счет ввода в генератор 1 водной фазы в объеме, соответствующем объему испар емой из реакцион ной среды воды, образующей газообраз ный поток продукта, и объему воды, удал емой со шламом, содержащим гидросульфат натри  в твердой фазе. Гидросульфат натри , осаждаемый из реакционной среды в генераторе 1, направл етс  по трубопроводу 6 в реактор 7. Гидросульфат натрий, обычно двойна  соль гидро- и -среднего сульфата натри , удал етс  из генератора 1 в форме шлама с реакционной средой и перед поступлением в реактор 7 отдел етс  от нее предварительной фильтрацией. В реакторе 7 кислый сульфат натри вступает в контакт с водой, подаваемой по трубопроводу 8, и метанолом, подаваемым по трубопроводу 9. Весово отношение воды к гидросульфату натри ( рассчитанное на (S04)2) в реакторе составл ет от 0,4:1 до 1,4:1, предпочтительно от 0,6:1 до 0,8:1. Весовое отношение метанола к кислому сульфату натри  (рассчитанное на Na 111(504)2) составл ет от 0,01 до 2:1, предпочтительно от 0,3:1 до 0,8:1. Температура среды, контактирующей в реакторе 7, с гидросульфатом натри  в твердой фазе, предпочтительно составл ет от 20 до . В результате реакции обмена получают твердый безводный нейтральный сульфат натри .с образованием серной кислоты. Нейтральный сульфат натри  и водна  фаза отдел ютс  друг от друга например, фильтрованием. Нейтральный сульфат натри  удал ют по трубопроводу 10 и используют дл  производства натри  и серы на целлюлозных заводах, св занных с генератором 1, производ щим диоксид хлора. Водна  фаза, содержаща  серную кислоту, метанол и некоторое количество растворенного сульфата натри  удал етс  по трубопроводу 11 и затем раздел етс  на два потока, один из которых , содержащий примерно 1/3 объема водной фазы, рециркулирует по трубопроводу 12 в трубопровод 5, питающий генератор диоксида хлора метанолом, дл  того, чтобы, частично или предпочтительно , целиком, обеспечить генератор 1 метанолом. Любой недостаток в такой потребности восполн етс  по трубопроводу 13, св занному с питающим метанолом трубопроводом 5. Серна  кислота, составл юща  часть водной фазы в трубопроводе 12, обеспечивает частично потребность реакционной среды в генераторе 1 в серной кислоте. Остальное, обычно 2/3 объема водной фазы, направл етс  по трубопроводу 14 в колонну дл  отгона метанола 15, в которой метанол удал етс  из водной фазы. Пары метанола направл ютс  по трубопроводу 16 в конденсатор 17, где превращаютс  в жидкий метанол , который далее по трубопроводу 18 направл етс  в трубопровод 9, питаю щий метанолом реактор 7, в котором происходит реакци  обмена. Недостающее количество метанола подаетс  в реактор 7 по трубопроводу 19. Раствор серной кислоты с уменьшенным содержанием метанола рециркулирует по трубопроводу 20 в поток, питающий генератор с диоксидом хлора серной кислотой по трубопроводу 4. 711 Дополнительна  подача серной кислоты осуществл етс  по трубопроводу 21 через трубопровод 4, питающий серной кислотой. Таким образом, предлагаемый способ производит диоксид хлора в основном свободный от хлора, с высокой эффективностью , без необходимости введени  каталитических добавок в реакционную среду.Одновременно в качестве побочного продукта получают сульфат натри  в нейтральной форме, пред почтительно в безводной нейтральной форме, так что серна  кислота не уноситс  из реакционной системы вместе с побочным продуктом. Пример 1. Получение гидросульфата натри  известным способом. Генерйтор диоксида хлора запускают в работу на вьгауск диоксида хлора из хлората натри , серной кислоты и метанола . Реакционную среду выдерживают при температуре кипени  при давлении ниже атмосферного. Двойную соль кислого и среднего сульфата натри  осаждают из реакционной среды. Параметры характеризующие процесс, следующие. Услови  протекани  процесса температура,°С 74 135 давление, мм рт.ст. Концентраци  реагентов и скорость подачи, мл/мин 33; 3,4 МеОН, % 9; 3,6 HjSO , М 6,74; 10,5 NaClO;j, М Концентраци  реагентов в жидкости генератора HjSO, М NaClO, М 31 8 (SO) Кристаллы в твердой фазе Производство диоксида хлора скорость, г.л/мин эффективность в расчете на хлорат, % анализ газа,% Пример 2. Реакци  обмена двойной солигидро- и среднего сульфата натри , проводима  в различных услови х. Серию опытов провод т так, что тверда  двойна  соль гидро- и среднего сульфата натри  контактирует с водой и/или метанолом при умеренной температуре 20 С при медленном перемешивании шламма в течение 15 мин Сери  экспериментов проведена дл  установлени  критических параметров процесса обмена, а также дл  определени  оптимальных условий процесса, g каждом случае определ ют вес выделенного сульфата натри  и долю сер„Q кислоты, остающейс  в сульфате натри . Учитыва  эффективность процесса , остаточна  концентраци  серной кислоты, меньша  примерно 1%, соответствует практически 100-процентному превращению гидросульфата натри  в нейтральный сульфат натри . А. Нижний критический предел весового отношени  воды к кислому сульфату натри . Результаты экспериментов, проведены дл  того, чтобы показать критический характер нижнего предела весового отношени  воды: ), равного 0,4:1, представлены в табл.1. Таблица 1The invention relates to a highly efficient method for producing chlorine dioxide used, in part, in the pulp and paper industry. A method for producing chlorine dioxide using sodium chlorate sulfuric acid and methanol is known. The mechanism for the formation of chlorine dioxide is that chlorine, which is formed in parallel with chlorine dioxide, reacts with methanol to form chloride ions, which then reduce the chlorate ions to chlorine and chlorine dioxide, namely: + 2H, SO + .- 2Cf02 + 2NaHS04 + CHO + ZHjO The reaction medium, in which chlorine dioxide is formed and which contains sodium chlorate, methanol and sulfuric acid, is held at its boiling temperature, usually in the range from 50 ° C to 85 ° C under pressure atmospheric. Evaporated water serves to dilute chlorine dioxide to remove from the reaction zone. The reaction medium has a high overall acidity normality exceeding 9 N. A byproduct precipitating from the reaction medium together with the onset of saturation is sodium acid sulfate, which may be sodium bisulfate NaHSO or sodium acid sulfate double sulfate NaaH (SOi) 2. Nearly iOO% chlorine dioxide is obtained, which is removed from the reaction zone by virtually chlorine-free lj. However, the removal of sodium hydrosulfate from the reaction zone leads to a decrease in the concentration of sulfuric acid, the concentration of which requires high energy consumption. The purpose of the invention is to reduce energy consumption and reduce the consumption of sulfuric acid. This goal is achieved in that according to the method for producing chlorine dioxide by reducing the chloro-ions with chloride ions in an aqueous medium containing sodium chlorate, methanol and sulfuric acid at a temperature of boiling and reduced pressure, removing sodium hydrosulfate, the sodium hydrosulfate is treated with an aqueous methanol piacTBopoM and weighing and weighing. x water, methanol and sodium hydrosulfate (in terms of hydrosodium-sodium sulfate) equal to (0.4-1.4): (O, 1-2.0): 1.0, the precipitate of the sodium sulfate formed is separated from the liquid phase, and the liquid phase etsirkuliruyut in the aquatic environment. In addition, after the separation of sodium sulfate, the liquid phase is divided into two parts, one of which, a third of the stream, is recycled to the aqueous medium, and methanol is extracted from the other and sent to sodium hydrosulfate. The prototype method includes an initial stage of stripping the light ends, which is necessary to remove dissolved gases and sodium chlorate residues that otherwise inhibit the reaction. This operation is unnecessary in this method, since the starting product is sodium hydrosulfate in the solid phase, which is formed in the reaction zone during the production of chlorine dioxide. The proposed method differs from the prototype method in that the starting products are in different phase states, besides the volumes of water and methanol that need to be added to the effluent water stream to form solid neutral sodium sulfate, in the known method significantly exceed the volumes used in the proposed. As a result of the use of large volumes of water and methanol, considerable evaporation is necessary, firstly, to isolate the methanol used, secondly, to concentrate the aqueous solution of sulfuric acid to a concentration sufficient for reuse in the generator. In the proposed method, methanol is used as an alcohol (the use of other water-soluble alcohols and ketones is also appropriate). The weight ratio of water to acid sodium sulfate is from about 0.4: 1 to 1.4: 1, preferably from 0.6: 1 to about 0.8: 1. The ratios of water to sodium hydrosulfate given above are critical values because with values less than 0.4: 1, only slight conversion of hydrosulfate A to neutral sulfate is observed, while with values weighing more than 1.4 : 1, large quantities of neutral sulphate are dissolved in the aqueous phase. When the weight ratios are within the critical range, the resulting aqueous phase contains sulfuric acid in a concentration sufficient to recycle it in the process of generating chlorine dioxide without concentration. The sodium hydrosulfate precipitated from the reaction medium has various forms, one of which may be NaiH (SOi}) -, which depends on the general normality of the acid in the reaction medium. To calculate the weight of water and methanol used to carry out the sodium acid sulfate acid exchange reaction, the weight of sodium acid sulfate must be measured as an equivalent weight of Na HCSOij.) In the case when sodium hydrosulfate is present in a different form, the NaAH (ZOL) l, such as sodium bisulfate or a mixture of sodium bisulfate and the double salt of hydro and middle sodium sulfate, the weight of sodium hydrosulfate is converted to an equivalent weight of Na 11 (504) 2. when sodium hydrogen sulfate is defined as), the weight for the exchange reaction is the actual weight of sodium hydrosulfate. The weight ratio of methanol to sodium hydrosulfate (calculated for (50z) 2 is less sensitive than the weight ratio of water, and can vary from 0.1 to 2: 1. Preferred weight ratios of methanol to sodium hydrosulfate from 0.3: 1 to 0, 8: 1 with the preferred ratios of water to sodium hydrogen sulfate mentioned above. Due to the miscibility of methanol with water, the presence of methanol reduces the volume of water in which sodium sulfate is capable of dissolving and thereby slowing the dissolution of neutral sodium sulfate in the aqueous phase. With increasing weight from When methanol is consumed, the amount of neutral sodium sulfate, dissolved in the aqueous phase, drops until the weight ratio of methanol reaches a value at which a further increase in methanol will not lead to an increase in the yield of neutral sodium sulfate in the solid phase (maximum yield 80-85 wt. %). Therefore, increasing the weight ratio of methanol 314 to sodium acid sulfate above about 2: 1 is not rational. A part of the aqueous phase resulting from the exchange reaction can be recycled directly to the reaction medium, producing chlorine dioxide, providing at least a part, preferably the entire amount of methanol required. This recycle stream also supplies some of the sulfuric acid required for the chlorine dioxide production process. Methanol recycled to the reaction medium in this way does not need to be removed from the recycled portion of the aqueous phase, since it is removed from the remaining portion of the aqueous phase to produce a sulfuric acid solution that can be concentrated to normal acid enough to be recycled to the dioxide generation process. chlorine. The use of steam to replenish the aqueous phase is limited by the need to desorb methanol. Typically, water and methanol are added to sodium hydrosulfate in the solid phase as a solution containing the required amounts of water and methanol. Since methanol reduces the solubility of neutral sodium sulfate in the aqueous phase, it is added after the initial addition of water. The exchange reaction takes place over a wide range of temperatures, usually from 10 to. The reaction proceeds efficiently at room temperature (from 20 to 25 ° C), however, it is preferable to have a temperature range from 20 to. The exchange reaction can be carried out in a batch process, preferably continuous, since the process is associated with continuous chlorine production. The exchange reaction is carried out in a reaction vessel or in a decantation washing column. The mixture of water-methanol mixture with sodium hydrosulfate for the exchange reaction is accompanied by stirring in the reaction vessel. Although stirring increases the mass transfer involved in the exchange reaction, strong crushing is not necessary. suitable and should be used only for gentle mixing, despite the longer period of time required for this. The time required for completion of the exchange reaction is from 10 minutes at high stirring speeds to 60 minutes at decantation. The drawing shows the implementation of the proposed method. According to FIG. 1, a chlorine diode generator 1 produces a gas mixture of chlorine dioxide and steam into pipe 2, from which chlorine dioxide is absorbed by water, forming an aqueous solution for use in bleaching wood pulp or for other purposes. Generator 1 produces chlorine dioxide from the sodium chlorate solution loaded into generator 1 via conduit 3, sulfuric acid is loaded into generator 1 via conduit 4 and methanol via conduit 5. The aqueous reaction medium with an overall normality of the acid is greater than about 9 and is maintained at its boiling point is lower than the temperature at which significant decomposition of chlorine dioxide occurs, usually from 30 to 85 ° C at a pressure below atmospheric, determined by the boiling point. The pressure range is from 20 to 400 mm Hg. Acidic sodium sulfate is continuously precipitated from the reaction medium at the same time as the start of the reaction medium. The volume of the reaction medium in generator 1 is maintained mainly constant by introducing into the generator 1 an aqueous phase in a volume corresponding to the volume of water evaporating from the reaction medium, forming a gaseous product stream, and the volume of water removed with sludge containing sodium hydrosulfate in the solid phase. Sodium hydrosulphate precipitated from the reaction medium in generator 1 is directed through line 6 to reactor 7. Sodium hydrosulphate, usually the double salt of hydro- and middle-sodium sulfate, is removed from generator 1 in the form of sludge with the reaction medium and before entering the reactor 7 is separated from it by pre-filtration. In the reactor 7, the acidic sodium sulfate comes in contact with the water supplied through the pipeline 8 and the methanol supplied through the pipeline 9. The weight ratio of water to sodium hydrosulfate (calculated for (S04) 2) in the reactor is from 0.4: 1 to 1.4: 1, preferably from 0.6: 1 to 0.8: 1. The weight ratio of methanol to sodium hydrogen sulfate (calculated for Na 111 (504) 2) is from 0.01 to 2: 1, preferably from 0.3: 1 to 0.8: 1. The temperature of the medium in contact with the reactor 7 with sodium hydrosulfate in the solid phase is preferably from 20 to. As a result of the exchange reaction, solid anhydrous neutral sodium sulfate is obtained with the formation of sulfuric acid. Neutral sodium sulfate and the aqueous phase are separated from each other, for example, by filtration. Neutral sodium sulfate is removed through conduit 10 and used for the production of sodium and sulfur in pulp mills associated with a chlorine dioxide generator 1. The aqueous phase containing sulfuric acid, methanol and some dissolved sodium sulfate is removed through conduit 11 and then divided into two streams, one of which, containing about 1/3 of the volume of the aqueous phase, is recycled through conduit 12 to conduit 5, the feed generator chlorine dioxide with methanol, in order to partially or preferably completely provide the generator with 1 methanol. Any deficiency in such demand is replenished through conduit 13 connected to the methanol feed conduit 5. Sulfuric acid, which is part of the aqueous phase in conduit 12, partially satisfies the need of the reaction medium in generator 1 for sulfuric acid. The rest, usually 2/3 of the volume of the aqueous phase, is routed through conduit 14 to the methanol distillation column 15, in which methanol is removed from the aqueous phase. Methanol vapors are directed through conduit 16 to condenser 17, where they are converted to liquid methanol, which is further transported through conduit 18 to conduit 9, a reactor 7 fed with methanol, in which the exchange reaction takes place. The missing amount of methanol is fed to the reactor 7 through line 19. A solution of sulfuric acid with a reduced methanol content is recycled through line 20 to the stream feeding the chlorine dioxide generator with sulfuric acid through line 4. 711 Additional supply of sulfuric acid is carried out through line 21 through line 4, feeding sulfuric acid. Thus, the proposed method produces chlorine dioxide mostly free of chlorine, with high efficiency, without the need to introduce catalytic additives into the reaction medium. At the same time, sodium sulfate is obtained as a by-product in a neutral form, preferably in an anhydrous neutral form, so that sulfuric acid is not carried away from the reaction system with the by-product. Example 1. Preparation of sodium hydrogen sulfate in a known manner. The chlorine dioxide generator is put into operation to discharge chlorine dioxide from sodium chlorate, sulfuric acid and methanol. The reaction medium is maintained at boiling point at a pressure below atmospheric. The double salt of the acidic and middle sodium sulfate is precipitated from the reaction medium. The parameters characterizing the process are as follows. The conditions of the process temperature, ° C 74 135 pressure, mm Hg. Reagent concentration and feed rate, ml / min 33; 3.4 MeOH,% 9; 3.6 HjSO, M 6.74; 10.5 NaClO; j, M Concentration of reagents in the generator liquid HjSO, M NaClO, M 31 8 (SO) Crystals in the solid phase Chlorine dioxide production rate, gl / min efficacy per chlorate,% gas analysis,% Example 2. The exchange reaction of the double solygidro and middle sodium sulfate, carried out in various conditions. A series of experiments was carried out in such a way that the solid double salt of hydro- and medium-sodium sulfate was in contact with water and / or methanol at a moderate temperature of 20 ° C while slowly mixing the sludge for 15 minutes. optimal process conditions; g each time, the weight of sodium sulfate released and the proportion of sulfur " Q acid remaining in sodium sulfate are determined. Taking into account the process efficiency, the residual concentration of sulfuric acid, less than about 1%, corresponds to almost 100% conversion of sodium hydrosulfate to neutral sodium sulfate. A. The lower critical limit of the weight ratio of water to acidic sodium sulfate. The results of the experiments, carried out in order to show the critical nature of the lower limit of the water weight ratio:), equal to 0.4: 1, are presented in Table 1. Table 1

3начение выхода тер ет смысл из-за высокого продуктах.The value of output loses its meaning due to high products.

9999

15,2 содержани  кислоты в этих 15.2 acid content in these

Как видно из табл.1, дл  достижени  полного превращени  обмена в нейтральный сульфат необходимо, чтобы нижний предел весового отношени  воды к кислому сульфату натри  составл л по крайней мере величину, равную 0,4:1.As can be seen from Table 1, in order to achieve complete conversion of the exchange into neutral sulfate, it is necessary that the lower limit of the weight ratio of water to acid sodium sulfate be at least 0.4: 1.

Как видно из табл.2, увеличение весового отношени  воды к кислому сульфату натри  не следует проводить выше величины, равной 1,4:1, так как дальнейшее увеличение приводит к исчезновению осадка из реакции.As can be seen from Table 2, an increase in the weight ratio of water to acid sodium sulfate should not be carried out above a value of 1.4: 1, since a further increase leads to the disappearance of the precipitate from the reaction.

Результаты табл. 3 демонстрируют резкое увеличение выхода нейтрального сульфата натри  даже при таком низком весовом соотношении метанола к кисло- 55 му сульфату натри ,как 0,1:1.The results table. 3 shows a sharp increase in the yield of neutral sodium sulfate, even with a low weight ratio of methanol to acid sodium sulfate, as 0.1: 1.

Г. Критический характер верхнего предела весового отношени G. Critical nature of the upper limit of the weight ratio

Б.Верхний критический предел весового отношени  воды к кислому сульфату натри .B. The upper critical limit of the weight ratio of water to acidic sodium sulphate.

Результаты экспериментов, проведенных дл  того, чтобы показать, критический характер верхнего предела весового отношени  воды: Na HCSO/j)/, равного 1,4:1, представлены в табл.2.The results of experiments conducted in order to show the critical nature of the upper limit of the weight ratio of water: Na HCSO (j) / equal to 1.4: 1 are presented in Table 2.

Таблица 2table 2

В. Чувствительность реакции обме а к присутствию метанола в процессе реакции.B. Sensitivity of the reaction to the presence of methanol during the reaction.

Результаты экспериментов, провё30 дл  того, чтобы показать чувстви .тельность реакции обмена к присутствию метанола,представлены в табл. 3The results of the experiments, 30 to show the sensitivity of the exchange reaction to the presence of methanol, are presented in Table. 3

Таблица 3Table 3

метанола к гидросульфату натри  .methanol to sodium hydrosulfate.

Результаты экспериментов, проведенных дл  того, чтобы показать критический характер верхнего предела весового отношени  метанола к кислому сульфату натри , приведены в табл. 4The results of experiments carried out in order to show the critical nature of the upper limit of the weight ratio of methanol to acidic sodium sulfate are given in table. four

Как видно из табл,4, увеличение мольного отношени  метанола к гидросульфату натри  выше величины 2: 1 не приводит к дальнейшему увеличению выхода.As can be seen from Table 4, an increase in the molar ratio of methanol to sodium hydrosulfate above 2: 1 does not lead to a further increase in yield.

Д. Результаты, полученные в предпочтительных диапазонах.D. Results obtained in the preferred ranges.

Как видно из табл.5, в тех случа х, когда весовое отношение Н20 :.Na,H( 80 Х находитс  в предпочтительном диапазоне от 0,6 до 0,8:1 и : 45 : (SO)2 находитс  в предпочтительном диапазоне от О, J до 0,8: 1, выход продукта превыше ет 75 % при одновременном низРезультаты экспериментов, проведенных с -использованием отношенийAs can be seen from Table 5, in those cases when the weight ratio H20: .Na, H (80 X is in the preferred range from 0.6 to 0.8: 1 and: 45: (SO) 2 is in the preferred range from O, J to 0.8: 1, the yield of the product exceeds 75%, while simultaneously reducing the results of experiments carried out using

H20:Na H(S04)2 и СНjOH:Na H(S04)2, величины которых наход тс  между предельными критическими значени ми, дл  того, чтобы показать оптимальные результаты, приведены в табл.5.H20: Na H (S04) 2 and CHjOH: Na H (S04) 2, the values of which are between the critical limit values, are shown in Table 5 in order to show the optimal results.

Таблица 5Table 5

ком уровне кислоты, меньшем 0,6% .com level of acid, less than 0.6%.

Предлагаемым способом получают диоксид хлора, незагр зненный хлором , а в качестве побочного продукта образуетс  нейтральный сульфат натри . .Способ снижает энергозатраты и уменьшает расход серной кислоты.The proposed method produces chlorine dioxide free of chlorine, and neutral sodium sulfate is formed as a by-product. The method reduces energy consumption and reduces the consumption of sulfuric acid.

toto

ItIt

toto

8eight

1313

1717

1515

f6f6

Claims (2)

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИОКСИДА ХЛОРА восстановлением хлорат-ионов хлорид-ионами в водной среде, содержащей хлорат натрия, метанол и серную кислоту при температуре кипения и пониженном давлении с удалением образующегося гидросульфата натрия, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и уменьшения расхода серной кислоты, гидросульфат натрия обрабатывают водным раствором метанола при весовых соотношениях воды, метанола и гидросульфата натрия (в пересчете на гидротринатрийсульфат) , равных (0,4-1,4): :(0,1-2,0):1,0, отделяют осадок образующегося сульфата натрия от жидкой фазы, а жидкую фазу рециркулируют в водную среду.1. METHOD FOR PRODUCING CHLORINE DIOXIDE by reduction of chlorate ions by chloride ions in an aqueous medium containing sodium chlorate, methanol and sulfuric acid at a boiling point and reduced pressure to remove the resulting sodium hydrogen sulfate, characterized in that, in order to reduce energy consumption and reduce sulfuric consumption acids, sodium bisulfate is treated with an aqueous solution of methanol at a weight ratio of water, methanol and sodium bisulfate (in terms of hydrotrin sodium sulfate) equal to (0.4-1.4):: (0.1-2.0): 1.0, sediment form Osya sodium sulfate from the liquid phase and the liquid phase is recycled to the aqueous medium. 2. Способ поп. 1, отличающийся тем, что после отделения сульфата натрия жидкую фазу разделяют на две части, одну из которых, состав· ляющую треть потока, рециркулируют в водную среду, а из другой извлекают метанол и направляют его на обработку гидросульфата натрия.2. The method of pop. 1, characterized in that after the separation of sodium sulfate, the liquid phase is divided into two parts, one of which, a third of the stream, is recycled to the aqueous medium, and methanol is extracted from the other and sent to sodium hydrosulfate. SU„„ 1114331 >SU „„ 1114331>
SU813340595A 1980-09-15 1981-09-14 Process for producing chlorine dioxide SU1114331A3 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA000360362A CA1149131A (en) 1980-09-15 1980-09-15 High efficiency production of chlorine dioxide

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1114331A3 true SU1114331A3 (en) 1984-09-15

Family

ID=4117895

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU813340595A SU1114331A3 (en) 1980-09-15 1981-09-14 Process for producing chlorine dioxide

Country Status (10)

Country Link
JP (1) JPS5782103A (en)
AR (1) AR224705A1 (en)
BR (1) BR8105884A (en)
CA (1) CA1149131A (en)
CS (1) CS228533B2 (en)
FI (1) FI69292C (en)
FR (1) FR2490206A1 (en)
PL (1) PL127816B1 (en)
SE (1) SE8105432L (en)
SU (1) SU1114331A3 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2562858C2 (en) * 2010-01-18 2015-09-10 Акцо Нобель Кемикалз Интернэшнл Б.В. Method of chlorine dioxide production

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE463670B (en) * 1988-10-11 1991-01-07 Eka Nobel Ab PROCEDURE FOR PREPARATION OF CHLORIDE Dioxide
US5205995A (en) * 1991-04-22 1993-04-27 Sterling Canada Inc. Metathesis of acidic by-product of chlorine dioxide generating apparatus
US5116595A (en) * 1991-04-22 1992-05-26 Tenneco Canada Inc. Metathesis of acidic by-product of chlorine dioxide generating process
AU5586394A (en) * 1992-11-09 1994-06-08 Sterling Canada, Inc. Metathesis of acidic by-product of chlorine dioxide generating process
US5399332A (en) * 1993-10-20 1995-03-21 Sterling Canada, Inc. Dynamic leaching procedure for metathesis

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL6403701A (en) * 1964-04-08 1965-10-11
US3597168A (en) * 1968-12-11 1971-08-03 Kali Veb K Recovery of large grains of na2so4 and (nh4)2so4 from aqueous methanol solutions
US3760065A (en) * 1970-05-29 1973-09-18 Erco Ind Ltd Production of chlorine dioxide
US4154809A (en) * 1976-03-19 1979-05-15 Erco Industries Limited High efficiency chlorine dioxide production using HCl as acid and methanol addition
CA1079482A (en) * 1976-05-27 1980-06-17 John Howard Method of separating sulfuric acid from neutral sodium sulphate
ZA786778B (en) * 1978-01-03 1980-07-30 Erco Ind Ltd Improved washing procedure in chlorine dioxide production

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Патент US № 4081520, кл. 423-478, опублик. 1979 (прототип) . *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2562858C2 (en) * 2010-01-18 2015-09-10 Акцо Нобель Кемикалз Интернэшнл Б.В. Method of chlorine dioxide production

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5782103A (en) 1982-05-22
SE8105432L (en) 1982-03-16
FR2490206B1 (en) 1985-01-11
CA1149131A (en) 1983-07-05
FR2490206A1 (en) 1982-03-19
FI812858L (en) 1982-03-16
PL127816B1 (en) 1983-11-30
FI69292B (en) 1985-09-30
JPH0159204B2 (en) 1989-12-15
CS228533B2 (en) 1984-05-14
AR224705A1 (en) 1981-12-30
FI69292C (en) 1986-01-10
PL233030A1 (en) 1982-06-07
BR8105884A (en) 1982-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5091166A (en) Process for the production of chlorine dioxide
US3864456A (en) Manufacture of chlorine dioxide, chlorine and anhydrous sodium sulphate
US4473540A (en) High efficiency chlorine dioxide process
US4465658A (en) Chlorine dioxide process
JP2819065B2 (en) Method for producing chlorine dioxide
US5006326A (en) Gaseous generator system for preparing chlorine dioxide
US4325934A (en) Production of chlorine dioxide with conversion of by-product solid phase sodium acid sulphate to its neutral form
US5116595A (en) Metathesis of acidic by-product of chlorine dioxide generating process
CA1333519C (en) Process for the production of chlorine dioxide
WO2009010456A1 (en) Process for the production of chlorine dioxide
SU1114331A3 (en) Process for producing chlorine dioxide
US3347628A (en) Production of chlorine dioxide
US5486344A (en) Method of producing chlorine dioxide
US4145401A (en) High efficiency chlorine dioxide production at low acidity with methanol addition
JPH0621005B2 (en) Chlorine dioxide manufacturing method
CA1105877A (en) Process for producing chlorine dioxide
US5593653A (en) Metathesis of acidic by-product of chlorine dioxide generating process
US4486399A (en) Method to reduce the potential salt cake content of chlorine dioxide generator spent acids
EP0357198A1 (en) Production of chlorine dioxide
RU2163882C2 (en) Method of preparing chlorine dioxide
EP0131378B1 (en) Process for the production of chlorine dioxide
FI107252B (en) Process for the preparation of chlorine dioxide
KR0173327B1 (en) Methanol- based chlorine dioxide process
US5205995A (en) Metathesis of acidic by-product of chlorine dioxide generating apparatus
EP0963945A1 (en) High purity alkali metal chlorite and method manufacture