RU2562997C2 - Способ получения диоксида хлора - Google Patents
Способ получения диоксида хлора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2562997C2 RU2562997C2 RU2013104195/05A RU2013104195A RU2562997C2 RU 2562997 C2 RU2562997 C2 RU 2562997C2 RU 2013104195/05 A RU2013104195/05 A RU 2013104195/05A RU 2013104195 A RU2013104195 A RU 2013104195A RU 2562997 C2 RU2562997 C2 RU 2562997C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- chlorine dioxide
- acid
- product stream
- chlorate
- Prior art date
Links
- OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYSA-N dioxidochlorine(.) Chemical compound O=Cl=O OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 80
- 239000004155 Chlorine dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 235000019398 chlorine dioxide Nutrition 0.000 title claims abstract description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M chlorate Inorganic materials [O-]Cl(=O)=O XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 41
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- -1 chlorate ions Chemical class 0.000 claims abstract description 32
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000011437 continuous method Methods 0.000 claims abstract description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 11
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims description 11
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 17
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 abstract description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 8
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical compound OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 5
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 3
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 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
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001902 chlorine oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 2
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N Phosphorous acid Chemical compound OP(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 229910001514 alkali metal chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052936 alkali metal sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012431 aqueous reaction media Substances 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 229940005989 chlorate ion Drugs 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
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910001510 metal chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013387 non optimize process Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 101150025733 pub2 gene Proteins 0.000 description 1
- 239000002516 radical scavenger Substances 0.000 description 1
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- ISIJQEHRDSCQIU-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 2,7-diazaspiro[4.5]decane-7-carboxylate Chemical compound C1N(C(=O)OC(C)(C)C)CCCC11CNCC1 ISIJQEHRDSCQIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B11/00—Oxides or oxyacids of halogens; Salts thereof
- C01B11/02—Oxides of chlorine
- C01B11/022—Chlorine dioxide (ClO2)
- C01B11/023—Preparation from chlorites or chlorates
- C01B11/026—Preparation from chlorites or chlorates from chlorate ions in the presence of a peroxidic compound, e.g. hydrogen peroxide, ozone, peroxysulfates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/32—Packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit or module inside the apparatus for mass or heat transfer
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Непрерывный способ получения диоксида хлора включает введение хлорат-ионов, пероксида водорода и кислоты в реактор, содержащий внутренние насадочные элементы. Осуществляют взаимодействие указанных хлорат-ионов, пероксида водорода и кислоты в реакторе с образованием потока продуктов, содержащего диоксид хлора. Полученный поток продуктов выводят из реактора. Реактор может содержать неупорядоченно расположенные насадочные элементы или структурированную насадку. Изобретение позволяет повысить эффективность расхода исходных реагентов и производство диоксида хлора, упростить процесс. 14 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр.
Description
Настоящее изобретение относится к способу получения диоксида хлора.
Существуют многочисленные различные способы производства диоксида хлора. Наиболее крупномасштабные способы, используемые в промышленности, осуществляются на целлюлозных заводах и включают непрерывную реакцию хлората щелочного металла в кислой водной реакционной среде с восстановителем, таким как пероксид водорода, метанол, хлорид-ионы или диоксид серы, с образованием диоксида хлора, который выводят из реакционной среды и затем поглощают водой, которую помещают в резервуар для хранения перед использованием в окончательном применении, как правило, для отбелки целлюлозы. Обзор таких способов представляет Энциклопедия промышленной химии Ульмана (Ullmann), раздел «Оксиды хлора и кислородные кислоты хлора», DOI: 10,1002/14356007.a06_483.pub2, дата публикации статьи в сети Интернет: 15 апреля 2010 г., с. 17-25. Следующие примеры включают способы, описанные в патентах США №№ 5091166, 5091167 и европейском патенте № 612686. Эти крупномасштабные способы являются высокоэффективными, но требуют большого количества технологического оборудования и приборов.
Для производства диоксида хлора из хлората щелочного металла в малоразмерных установках, таких как установки для очистки воды или небольшие отбеливающие установки, диоксид хлора обычно не отделяют от реакционной среды. Вместо этого поток продуктов, содержащий диоксид хлора, соль, избыток кислоты и необязательно непрореагировавший хлорат, выводят из реактора и используют немедленно, как правило, после разбавления водой в эдукторе. Такие способы в последние годы применяются в промышленности и описаны, например, в патентах США №№ 2833624, 4534952, 5895638, 6387344, 6790427, 7070710 и 7682592 и в публикациях патентных заявок США №№ 2004/0175322, 2003/0031621, 2005/0186131, 2007-0116637 и 2007-0237708. Требуемое технологическое оборудование и приборы являются значительно менее громоздкими, чем в описанных выше крупномасштабных способах, но, как правило, повышается расход химических реагентов на единицу массы производимого диоксида хлора.
В описанных выше способах диоксид хлора производят в реакторе без каких-либо насадок или подобных устройств.
Патент США № 2676089 описывает способ получения диоксида хлора, в котором готовят раствор хлората и восстановителя, и после добавления пенообразователя раствор смешивают с кислотой при одновременном продувании воздуха, в результате чего получается пена. Пену вводят в верхнюю часть колонны, содержащей насадочные элементы. Чтобы вытеснить любой растворенный диоксид хлора, через жидкость можно продувать инертный газ, и газовая смесь выходит из нижней части колонны.
Патент США № 4886653 описывает способ получения водного раствора, содержащего диоксид хлора и хлор. Способ включает смешивание потока первого реагента, содержащего хлорат щелочного металла и хлорид щелочного металла, и потока второго реагента, содержащего серную кислоту, в зоне смешивания и направление полученной смеси в реакционную камеру, которая может быть наполнена насадочным материалом для обеспечения лучшего смешивания и уменьшения вероятности выхода любых относительно крупных пузырьков газообразного хлора или диоксида хлора.
Патент США № 5376350 описывает способ получения диоксида хлора, включающий непрерывное введение хлората щелочного металла, серной кислоты и пероксида водорода в качестве восстановителя в реактор идеального вытеснения, содержащий канал, через который текучая среда проходит упорядоченным образом, и отсутствует какой-либо элемент для захвата текучей среды или ее смешивание с помощью какого-либо другого элемента, расположенного выше или ниже по потоку, в результате чего получается технологический поток, проходящий через реактор в режиме идеального вытеснения.
Задачи настоящего изобретения заключаются в том, чтобы предложить способ получения диоксида хлора, который является простым и не требует громоздкого технологического оборудования, но при этом является эффективным в отношении расхода исходных химических реагентов, в частности, при таких обстоятельствах, когда по различным причинам оказывается невозможной оптимизация всех технологических параметров.
Согласно настоящему изобретению, эти задачи можно решить, используя непрерывный способ получения диоксида хлора, включающий:
- введение хлорат-ионов, пероксида водорода и кислоты в реактор, содержащий внутренние насадочные элементы;
- взаимодействие указанных хлорат-ионов, пероксида водорода и кислоты в указанном реакторе с образованием потока продуктов, содержащего диоксид хлора; и,
- выведение указанного потока продуктов из указанного реактора.
Исходные химические реагенты, т.е. хлорат-ионы, пероксид водорода и кислота, могут поступать в реактор раздельно или после частичного или полного предварительного смешивания. Предпочтительно они поступают в виде одного или нескольких водных растворов.
Хлорат-ионы могут поступать в виде, по меньшей мере, одного хлората щелочного металла, такого как хлорат натрия, или в виде хлорноватой кислоты. Температура содержащего хлорат-ионы исходного материала может составлять, например, от приблизительно 10 до приблизительно 100°C или от приблизительно 20 до приблизительно 80°C. Исходная кислота предпочтительно представляет собой минеральную кислоту, такую как, по меньшей мере, одна из серной кислоты, хлористоводородной кислоты, азотной кислоты, хлорноватой кислоты, хлорной кислоты, фосфористой кислоты или любой их смеси, причем наиболее предпочтительной из них является серная кислота. Если кислота включает хлорноватую кислоту, исходные хлорат-ионы можно частично или полностью получать из хлорноватой кислоты.
Подходящее молярное соотношение H2O2 и ClO3 -, поступающих в реактор, составляет от приблизительно 0,2:1 до приблизительно 2:1, предпочтительно от приблизительно 0,5:1 до приблизительно 1,5:1 или от приблизительно 0,5:1 до приблизительно 1:1. Как правило, считается предпочтительным, если молярное соотношение пероксида водорода и хлората является, по меньшей мере, стехиометрическим, т.е. составляет, по меньшей мере, 0,5:1. Хлорат щелочного металла всегда содержит некоторое количество хлорида в качестве примеси, но всегда можно также направлять в реактор большее количество хлорида, например, в виде хлорида металла или хлористоводородной кислоты. Однако для сведения к минимуму образования хлора оказывается предпочтительным сохранение количества хлорид-ионов, поступающих в реактор, на подходящем низком уровне, который менее чем приблизительно 0,01, предпочтительно менее чем приблизительно 0,001, предпочтительнее менее чем приблизительно 0,0005, наиболее предпочтительно менее чем приблизительно 0,0002 моль хлорид-ионов на 1 моль хлорат-ионов (включая хлорид, присутствующий в хлорате в виде примеси в результате его производства).
Если кислота включает серную кислоту, оказывается предпочтительным ее поступление в количествах, составляющих от приблизительно 1 до приблизительно 8 кг H2SO4 или от приблизительно 2 до приблизительно 6 кг H2SO4 на 1 кг производимого ClO2.
В том случае, когда серную кислоту используют в качестве исходного материала, поступающего в реактор, она предпочтительно имеет концентрацию от приблизительно 60 до приблизительно 98 мас.% или от приблизительно 75 до приблизительно 96 мас.%. Температура серной кислоты может составлять, например, от приблизительно 0 до приблизительно 80°C или от приблизительно 10 до приблизительно 60°C.
В варианте осуществления хлорат щелочного металла и пероксид водорода поступают в реактор в виде предварительно смешанного водного раствора, например, имеющего состав, который описан в патенте США № 7070710. Такая композиция может представлять собой водный раствор, содержащий хлорат щелочного металла, пероксид водорода и, по меньшей мере, один из защитных коллоидов, поглотителей радикалов или комплексообразователей на основе фосфоновой кислоты.
Кислота может поступать в реактор отдельно, или ее можно смешивать с хлоратом и пероксидом водорода непосредственно перед поступлением в реактор. В варианте осуществления водный раствор, содержащий хлорат щелочного металла и пероксид водорода, поступает через сопло или ряд сопел, в то время как кислота поступает через второе сопло или ряд сопел, расположенных напротив первого сопла или ряда сопел, например, как описано в публикации патентной заявки США № 2004-0175322. В еще одном варианте осуществления водный раствор, одновременно содержащий хлорат щелочного металла и пероксид водорода, смешивают с кислотой, получая водную реакционную смесь, которая затем поступает в реактор. В еще одном варианте осуществления водные растворы хлората щелочного металла, пероксида водорода и кислоты смешивают, получая водную реакционную смесь, которая затем поступает в реактор.
Реактор может представлять собой сквозной проточный резервуар или трубу, и он может быть установлен в вертикальном, горизонтальном или наклонном положении. В варианте осуществления исходные химические реагенты поступают в реактор в первый конец реактора, например, в нижний конец вертикально установленного реактора, в то время как поток продуктов, содержащий диоксид хлора, выходит из второго конца реактора, например из верхнего конца вертикально установленного реактора. Поперечное сечение может принимать разнообразные формы, такие как, например, круглая, многоугольная (например, треугольная, квадратная, восьмиугольная) и т.п. В варианте осуществления реактор является, в основном, трубчатым, т.е. имеет практически круглое поперечное сечение.
Длина (в направлении основного потока) реактора может составлять, например, от приблизительно 150 до приблизительно 2000 мм или от приблизительно 500 до приблизительно 1500 мм. Гидравлический диаметр реактора может составлять, например, от приблизительно 25 до приблизительно 600 мм или от приблизительно 50 до приблизительно 400 мм. Соотношение длины и гидравлического диаметра может составлять, например, от приблизительно 12:1 до приблизительно 1:1 или от приблизительно 8:1 до приблизительно 3:1. Термин «гидравлический диаметр» при использовании в настоящем документе вычисляют по формуле:
DH=4A/P,
где DH представляет собой гидравлический диаметр, A представляет собой площадь поперечного сечения, и P представляет собой внутренний периметр.
Реакция между хлорат-ионами, пероксидом водорода и кислотой приводит к образованию потока продуктов, в котором содержатся диоксид хлора, кислород, вода и, в большинстве случаев, некоторое остаточное количество непрореагировавших исходных химических реагентов. Если в качестве исходного химического реагента используют хлорат щелочного металла, поток продуктов содержит соль щелочного металла и кислоты, такую как сульфат щелочного металла, если в качестве кислоты используют серную кислоту. В большинстве случаев поток продуктов одновременно содержит жидкость и газ, а также может, по меньшей мере, частично находиться в форме пены. Диоксид хлора и кислород могут присутствовать одновременно в виде раствора в жидкости и в виде газовых пузырьков, в то время как любая соль щелочного металла и кислоты обычно растворена в жидкости.
Температура в реакторе может составлять, например, от приблизительно 20 до приблизительно 85°C или от приблизительно 40 до приблизительно 80°C. Подходящее абсолютное давление, поддерживаемое внутри реактора, составляет немного меньше атмосферного давления, например, от приблизительно 10 до приблизительно 100 кПа или от приблизительно 20 до приблизительно 95 кПа. Давление ниже атмосферного можно получать, используя любое подходящее устройство, например эдуктор, в который поступает любая подходящая текучая среда, такая как вода или инертный газ, например воздух.
Было обнаружено, что при использовании реактора, содержащего насадочные элементы, противоточное смешивание внутри реактора может усиливаться вследствие образования меньшего количества пены или менее плотной пены, чем в других условиях. Кроме того, было обнаружено, что при усилении противоточного смешивания исходные химические реагенты расходуются более эффективно.
Такая повышенная эффективность является особенно заметной для процессов, осуществляемых в неоптимизированных условиях, например, когда один или более параметров, таких как температура исходного химического реагента или температура внутри реактора, давление внутри реактора, концентрация кислоты, скорость поступления кислоты, производительность, диаметр реактора, высота реактора, конструкция реактора и т.д., не являются полностью оптимизированными.
Насадочные элементы могут представлять собой неупорядоченно расположенные насадочные элементы, такие как кольца Рашига (Raschig), кольца Полла (Pall), седловидные насадки Берля (Berl), седловидные насадки Инталокс (Intalox®) и т.д., а также структурированные насадки, такие как разделительные стенки, решетки, гофрированные пластины и т.п. Неупорядоченно расположенные насадочные элементы являются предпочтительными, и размер индивидуальных элементов составляет предпочтительно от приблизительно 5 до приблизительно 50 мм или от приблизительно 10 до приблизительно 30 мм. Весь объем реактора или только его часть, составляющая, например, от приблизительно 30 до приблизительно 100 об.% или от приблизительно 50 до приблизительно 100 об.%, может содержать насадочные элементы. Доля пустого пространства в части реактора, содержащей насадочные элементы, может составлять, например, от приблизительно 40 до приблизительно 95 об.% или от приблизительно 60 до приблизительно 95 об.%.
В варианте осуществления поток продуктов, содержащий диоксид хлора, который выходит из реактора, включая любые содержащиеся в нем жидкости и газы, поступает в эдуктор, предпочтительно под действием всасывающей силы, создаваемой эдуктором. В эдуктор поступает движущаяся текучая среда, которая может представлять собой жидкость, предпочтительно воду, или газ, предпочтительно инертный газ, например воздух. Поток продуктов затем смешивается в эдукторе с поступающей в него текучей средой, образуя разбавленный поток продуктов, как правило, также одновременно содержащий жидкость и газ. Можно использовать эдуктор любого типа, такой как эдукторы, описанные в патенте США № 6790427, а также и другие имеющиеся в продаже эдукторы. Разбавленный поток продуктов может рециркулировать, как описано в патенте США № 7682592, или поступать в газожидкостный сепаратор, как описано в публикациях патентных заявок США № 2007-0116637 и № 2007-0237708.
В еще одном варианте осуществления поток продуктов, содержащий диоксид хлора, который выходит из реактора, поступает в абсорбционную колонну, как описано в публикации патентной заявки США № 2005-0186131.
В еще одном варианте осуществления поток продуктов, содержащий диоксид хлора, который выходит из реактора, поступает в газожидкостный сепаратор для получения газа, содержащего диоксид хлора, который можно использовать в неизменном виде или направлять в эдуктор или абсорбционную колонну для растворения его в воде.
Способ согласно настоящему изобретению можно использовать для производства диоксида хлора в малом или среднем масштабе, например, от приблизительно 0,5 до приблизительно 300 кг ClO2 в час или от приблизительно 10 до приблизительно 200 кг ClO2 в час. Данный способ можно также использовать для крупномасштабного производства, составляющего, например, до приблизительно 600 кг ClO2 в час или до приблизительно 700 кг ClO2 в час или более.
Далее настоящее изобретение проиллюстрировано в следующих примерах. Части и проценты означают массовые части и массовые проценты, соответственно, если не определены другие условия.
Примеры
Пример 1
Чтобы продемонстрировать улучшение, которое может быть достигнуто посредством настоящего изобретения, использовали экспериментальную установку, представляющую собой лабораторный непромышленный реактор для производства диоксида хлора. Лабораторный реактор имел форму трубы с внутренним диаметром 75 мм и длиной 600 мм и был установлен вертикально. Внутри реактора был помещен титановый фиксатор, содержащий кольца Полла из поливинилиденфторида (PVDF) с номинальным размером 15 мм. Ниже титанового фиксатора раствор 78 мас.% серной кислоты поступал через первый ряд сопел, и предварительно приготовленный смешанный водный раствор, содержащий 40 мас.% хлората натрия и 8 мас.% пероксида водорода, поступал через второй ряд сопел, расположенных напротив первого ряда сопел. Исходные химические реагенты поступали при комнатной температуре, т.е. приблизительно при 20°C. Поток образующихся продуктов, содержащий диоксид хлора, выходил из реактора в эдуктор, в который поступал поток воды для создания всасывающей силы, которая сохранялась постоянной в течение всех экспериментов. В результате этой всасывающей силы давление в реакторе составляло от 10 до 35 кПа, в то время как температура составляла от 40 до 50°C. Испытания проводили при трех различных скоростях потоков исходных химических реагентов. При каждой скорости потока проводили несколько испытаний, и производство диоксида хлора измеряли на основании его концентрации в потоке продуктов. В качестве сравнения проводили испытания при идентичных условиях в том же самом реакторе, но без фиксатора с кольцами Полла, т.е. используя «пустой» реактор. Средние значения производительности для всех экспериментов при каждой скорости потока и конфигурации реактора представлены в приведенной ниже таблице.
| Таблица 1 | |||||
| Скорость входящего потока серной кислоты (мл/ч) | Скорость входящего потока NaClO3 + H2O2 (мл/ч) | Скорость производства ClO2 (г/ч) | Скорость производства ClO2 (г/ч) | Улучшение (%) | |
| Реактор с насадками | Пустой реактор | Превышение реактора с насадками над пустым реактором | |||
| Скорость потока 1 | 5820 | 5732 | 1680 | 1445 | 16% |
| Скорость потока 2 | 14550 | 14331 | 4376 | 3807 | 15% |
| Скорость потока 3 | 23280 | 22930 | 6834 | 5964 | 15% |
Оказывается, что для всех исследованных скоростй потоков исходных реагентов производство диоксида хлора значительно повышается при использовании реактора с насадками.
Пример 2
Эксперименты проводили, как в примере 1, за исключением того, что температура исходных химических реагентов составляла 0°C в резервуарах для хранения и приблизительно 5°C при поступлении в реактор. Поскольку температура оказывает влияние на скорость реакции, этот пример представляет неоптимизированные технологические условия. Температура в реакторе составляла от 25 до 50°C. Скорости потоков исходных реагентов и результаты представлены в приведенной ниже таблице 2.
| Таблица 2 | |||||
| Скорость производства ClO2 | Скорость входящего потока серной кислоты (мл/ч) | Скорость входящего потока NaClO3 + H2O2 (мл/ч) | Скорость производства ClO2 (г/ч) | Скорость производства ClO2 (г/ч) | Улучшение (%) |
| Реактор с насадками | Пустой реактор | Превышение реактора с насадками над пустым реактором | |||
| Скорость потока 4 | 7280 | 7170 | 2114 | 1965 | 8% |
| Скорость потока 2 | 14550 | 14330 | 4258 | 3746 | 14% |
| Скорость потока 3 | 23280 | 22930 | 6649 | 5842 | 14% |
В данных экспериментах также оказывается, что для всех исследованных скоростей потоков исходных реагентов производство диоксида хлора значительно повышается при использовании реактора с насадками.
Claims (15)
1. Непрерывный способ получения диоксида хлора, включающий:
- введение хлорат-ионов, пероксида водорода и кислоты в реактор, содержащий внутренние насадочные элементы;
- взаимодействие указанных хлорат-ионов, пероксида водорода и кислоты в указанном реакторе с образованием потока продуктов, содержащего диоксид хлора; и
- выведение указанного потока продуктов из указанного реактора.
- введение хлорат-ионов, пероксида водорода и кислоты в реактор, содержащий внутренние насадочные элементы;
- взаимодействие указанных хлорат-ионов, пероксида водорода и кислоты в указанном реакторе с образованием потока продуктов, содержащего диоксид хлора; и
- выведение указанного потока продуктов из указанного реактора.
2. Способ по п.1, в котором реактор содержит неупорядоченно расположенные насадочные элементы.
3. Способ по п.1, в котором реактор содержит структурированную насадку.
4. Способ по п.3, в котором структурированная насадка включает разделительные стенки.
5. Способ по любому из пп.1-4, в котором реактор представляет собой сквозной проточный резервуар или трубу, хлорат-ионы, пероксид водорода и кислота поступают в первый конец реактора, и поток продуктов, содержащий диоксид хлора, выходит из второго конца указанного реактора.
6. Способ по п.5, в котором реактор установлен вертикально, хлорат-ионы, пероксид водорода и кислота поступают в нижний конец реактора, и поток продуктов, содержащий диоксид хлора, выходит из верхнего конца указанного реактора.
7. Способ по п.5, в котором длина реактора в направлении потока составляет от приблизительно 150 до приблизительно 2000 мм.
8. Способ по п.5, в котором реактор имеет гидравлический диаметр, составляющий от 25 до приблизительно 600 мм.
9. Способ по п.1 или 2, в котором хлорат-ионы поступают в виде хлората щелочного металла.
10. Способ по п.1 или 2, в котором кислота представляет собой серную кислоту.
11. Способ по п.1 или 2, в котором количество хлорид-ионов, поступающих в реактор, составляет менее чем приблизительно 0,01 моль хлорид-ионов на 1 моль хлорат-ионов, включая хлорид, присутствующий в хлорате в виде примеси от его получения.
12. Способ по п.1 или 2, в котором поток продуктов одновременно содержит жидкость и газ.
13. Способ по п.1 или 2, в котором абсолютное давление, поддерживаемое в реакторе, составляет от приблизительно 10 до приблизительно 100 кПа.
14. Способ по п.1 или 2, в котором поток продуктов, содержащий диоксид хлора, выходящий из реактора, включая любые содержащиеся в нем жидкости и газы, направляют в эдуктор.
15. Способ по п.1 или 2, в котором поток продуктов, содержащий диоксид хлора, выходящий из реактора, включая любые содержащиеся в нем жидкости и газы, направляют в газожидкостный сепаратор для получения газа, содержащего диоксид хлора.
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US36244510P | 2010-07-08 | 2010-07-08 | |
| US61/362,445 | 2010-07-08 | ||
| EP10168832.3 | 2010-07-08 | ||
| EP10168832 | 2010-07-08 | ||
| PCT/EP2011/061262 WO2012004233A1 (en) | 2010-07-08 | 2011-07-05 | Process for the production of chlorine dioxide |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013104195A RU2013104195A (ru) | 2014-08-20 |
| RU2562997C2 true RU2562997C2 (ru) | 2015-09-10 |
Family
ID=43060909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013104195/05A RU2562997C2 (ru) | 2010-07-08 | 2011-07-05 | Способ получения диоксида хлора |
Country Status (20)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20130209349A1 (ru) |
| EP (1) | EP2601135B1 (ru) |
| JP (1) | JP5712371B2 (ru) |
| CN (2) | CN107673310A (ru) |
| AR (1) | AR083726A1 (ru) |
| BR (1) | BR112012032725A8 (ru) |
| CA (1) | CA2803725C (ru) |
| CO (1) | CO6640309A2 (ru) |
| EG (1) | EG27079A (ru) |
| ES (1) | ES2532744T3 (ru) |
| JO (1) | JO3045B1 (ru) |
| MX (1) | MX337654B (ru) |
| MY (1) | MY161748A (ru) |
| PE (1) | PE20130920A1 (ru) |
| PH (1) | PH12013500006B1 (ru) |
| RU (1) | RU2562997C2 (ru) |
| SG (1) | SG186267A1 (ru) |
| TW (1) | TWI513652B (ru) |
| UY (1) | UY33493A (ru) |
| WO (1) | WO2012004233A1 (ru) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10850999B2 (en) * | 2015-04-24 | 2020-12-01 | Ecolab Usa Inc. | Submergible biocide reactor and method |
| CN110291047A (zh) * | 2017-02-27 | 2019-09-27 | 埃科莱布美国股份有限公司 | 现场生产二氧化氯的方法 |
| UY37637A (es) | 2017-03-24 | 2018-09-28 | Ecolab Usa Inc | Sistema de generación in situ de dióxido de cloro de bajo riesgo |
| US10501345B2 (en) | 2017-08-17 | 2019-12-10 | Ecolab Usa Inc. | Low risk chlorine dioxide onsite generation system |
| US11970393B2 (en) | 2018-07-05 | 2024-04-30 | Ecolab Usa Inc. | Decomposition mediation in chlorine dioxide generation systems through sound detection and control |
| US11802047B2 (en) * | 2019-04-02 | 2023-10-31 | Ecolab Usa Inc. | Pure chlorine dioxide generation system with reduced acid usage |
| TW202348787A (zh) | 2022-04-01 | 2023-12-16 | 美商藝康美國公司 | 用於乙烯系單體流之高苛刻度加工的防汙劑組成物 |
| TW202404930A (zh) | 2022-04-01 | 2024-02-01 | 美商藝康美國公司 | 在共軛二烯單體之萃取蒸餾期間減少非所要之乳化聚合 |
| TW202348786A (zh) | 2022-04-01 | 2023-12-16 | 美商藝康美國公司 | 用於蒸氣空間應用之防汙劑組成物 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4886653A (en) * | 1988-03-25 | 1989-12-12 | Olin Corporation | Process and apparatus for producing an aqueous solution containing chlorine dioxide and chlorine |
| RU2089487C1 (ru) * | 1993-02-26 | 1997-09-10 | Ека Нобель АГ | Способ непрерывного получения двуокиси хлора |
| RU2163882C2 (ru) * | 1998-06-09 | 2001-03-10 | Акцо Нобель Н.В. | Способ получения двуокиси хлора |
| WO2003000586A1 (en) * | 2001-06-25 | 2003-01-03 | Akzo Nobel N.V. | Process for producing chlorine dioxide |
| RU2355626C2 (ru) * | 2004-09-24 | 2009-05-20 | Акцо Нобель Н.В. | Способ производства двуокиси хлора |
Family Cites Families (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2676089A (en) | 1948-06-10 | 1954-04-20 | Degussa | Process for the preparation of chlorine dioxide |
| US2833624A (en) | 1956-10-02 | 1958-05-06 | Du Pont | Production of chlorine dioxide |
| US4250144A (en) * | 1979-06-14 | 1981-02-10 | Fischer & Porter Company | Chlorine dioxide generating system |
| US4589488A (en) * | 1982-03-30 | 1986-05-20 | Phillips Petroleum Company | Method for recovery of mineral resources |
| US4534952A (en) | 1984-02-24 | 1985-08-13 | Erco Industries Limited | Small scale generation of chlorine dioxide for water treatment |
| SE500042C2 (sv) | 1990-08-31 | 1994-03-28 | Eka Nobel Ab | Förfarande för kontinuerlig framställning av klordioxid |
| SE500043C2 (sv) | 1990-08-31 | 1994-03-28 | Eka Nobel Ab | Förfarande för kontinuerlig framställning av klordioxid |
| US5376350A (en) | 1992-12-10 | 1994-12-27 | Eka Nobel Ab | Plug flow process for the production of chlorine dioxide |
| CN2169622Y (zh) * | 1993-01-12 | 1994-06-22 | 大连理工大学 | 可自控的二氧化氯发生装置系统 |
| US5487881A (en) * | 1993-02-26 | 1996-01-30 | Eka Nobel Inc. | Process of producing chlorine dioxide |
| CN1097716A (zh) * | 1993-07-17 | 1995-01-25 | 湖南省劳动卫生职业病防治研究所 | 稳定性二氧化氯的生产方法 |
| SE513568C2 (sv) * | 1994-03-18 | 2000-10-02 | Eka Chemicals Ab | Förfarande för framställning av klordioxid |
| US5895638A (en) | 1997-03-20 | 1999-04-20 | Akzo Nobel N.V. | Method of producing chlorine dioxide |
| JP2001500062A (ja) * | 1997-07-04 | 2001-01-09 | キユーニ アクチエンゲゼルシヤフト | 物質交換カラムのための組込み物 |
| US5968454A (en) * | 1998-04-02 | 1999-10-19 | Vulcan Chemical Technologies, Inc. | Chlorine dioxide generator |
| US7070710B1 (en) | 1999-06-11 | 2006-07-04 | Eka Chemicals Inc. | Chemical composition and method |
| US6468479B1 (en) * | 2000-08-11 | 2002-10-22 | Sabre Oxidation Technologies, Inc. | Chlorine dioxide generator |
| CN2463375Y (zh) * | 2001-02-14 | 2001-12-05 | 深圳市保利马环保工程有限公司 | 二氧化氯发生器 |
| US20030031621A1 (en) | 2001-05-29 | 2003-02-13 | Alan Gravitt | Process and apparatus for the generation of chlorine dioxide using a replenished foam system |
| US6790427B2 (en) | 2001-06-25 | 2004-09-14 | Eka Chemicals, Inc. | Process for producing chlorine dioxide |
| CN1488571A (zh) * | 2002-10-11 | 2004-04-14 | 上海技源科技有限公司 | 高纯二氧化氯发生器装置 |
| US20040175322A1 (en) | 2003-03-03 | 2004-09-09 | Woodruff Thomas E. | Process for producing chlorine dioxide |
| US7722832B2 (en) * | 2003-03-25 | 2010-05-25 | Crystaphase International, Inc. | Separation method and assembly for process streams in component separation units |
| EP1720797B1 (en) * | 2004-02-23 | 2015-06-10 | Akzo Nobel N.V. | Process for production of chlorine dioxide |
| ZA200606282B (en) * | 2004-02-23 | 2007-11-28 | Akzo Nobel Nv | Process for production of chlorine dioxide |
| DE602005019778D1 (de) | 2004-12-06 | 2010-04-15 | Akzo Nobel Nv | Chemisches verfahren und produktionseinheit |
| ZA200803849B (en) | 2005-11-10 | 2009-09-30 | Akzo Nobel Nv | Process for production of chlorine dioxide |
| EP2004545B1 (en) * | 2006-04-10 | 2018-11-21 | Akzo Nobel N.V. | Process for the production of chlorine dioxide |
| CN101421182A (zh) | 2006-04-10 | 2009-04-29 | 阿克佐诺贝尔股份有限公司 | 制备二氧化氯的方法 |
| WO2008036287A1 (en) * | 2006-09-19 | 2008-03-27 | Best Energies, Inc. | Biodiesel processes in the presence of free fatty acids and biodiesel producer compositions |
| ES2553738T3 (es) * | 2009-06-16 | 2015-12-11 | Akzo Nobel N.V. | Proceso para la producción de dióxido de cloro |
-
2011
- 2011-07-05 MY MYPI2013700002A patent/MY161748A/en unknown
- 2011-07-05 JP JP2013517347A patent/JP5712371B2/ja active Active
- 2011-07-05 AR ARP110102409A patent/AR083726A1/es active IP Right Grant
- 2011-07-05 US US13/808,944 patent/US20130209349A1/en not_active Abandoned
- 2011-07-05 ES ES11728888.6T patent/ES2532744T3/es active Active
- 2011-07-05 CN CN201710996874.0A patent/CN107673310A/zh active Pending
- 2011-07-05 EP EP11728888.6A patent/EP2601135B1/en active Active
- 2011-07-05 PH PH1/2013/500006A patent/PH12013500006B1/en unknown
- 2011-07-05 PE PE2012002655A patent/PE20130920A1/es active IP Right Grant
- 2011-07-05 CA CA2803725A patent/CA2803725C/en active Active
- 2011-07-05 MX MX2012015295A patent/MX337654B/es active IP Right Grant
- 2011-07-05 SG SG2012090775A patent/SG186267A1/en unknown
- 2011-07-05 RU RU2013104195/05A patent/RU2562997C2/ru active
- 2011-07-05 CN CN2011800322211A patent/CN102958828A/zh active Pending
- 2011-07-05 BR BR112012032725A patent/BR112012032725A8/pt not_active Application Discontinuation
- 2011-07-05 WO PCT/EP2011/061262 patent/WO2012004233A1/en not_active Ceased
- 2011-07-07 JO JOP/2011/0217A patent/JO3045B1/ar active
- 2011-07-07 UY UY0001033493A patent/UY33493A/es not_active Application Discontinuation
- 2011-07-07 TW TW100124065A patent/TWI513652B/zh active
-
2012
- 2012-12-13 CO CO12225975A patent/CO6640309A2/es not_active Application Discontinuation
-
2013
- 2013-01-01 EG EG2013010002A patent/EG27079A/xx active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4886653A (en) * | 1988-03-25 | 1989-12-12 | Olin Corporation | Process and apparatus for producing an aqueous solution containing chlorine dioxide and chlorine |
| RU2089487C1 (ru) * | 1993-02-26 | 1997-09-10 | Ека Нобель АГ | Способ непрерывного получения двуокиси хлора |
| RU2163882C2 (ru) * | 1998-06-09 | 2001-03-10 | Акцо Нобель Н.В. | Способ получения двуокиси хлора |
| WO2003000586A1 (en) * | 2001-06-25 | 2003-01-03 | Akzo Nobel N.V. | Process for producing chlorine dioxide |
| RU2355626C2 (ru) * | 2004-09-24 | 2009-05-20 | Акцо Нобель Н.В. | Способ производства двуокиси хлора |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CO6640309A2 (es) | 2013-03-22 |
| MX2012015295A (es) | 2013-02-07 |
| SG186267A1 (en) | 2013-01-30 |
| PE20130920A1 (es) | 2013-08-26 |
| BR112012032725A2 (pt) | 2017-06-13 |
| MX337654B (es) | 2016-03-14 |
| MY161748A (en) | 2017-05-15 |
| BR112012032725A8 (pt) | 2018-04-03 |
| CA2803725A1 (en) | 2012-01-12 |
| CA2803725C (en) | 2021-12-28 |
| CN107673310A (zh) | 2018-02-09 |
| PH12013500006B1 (en) | 2017-10-27 |
| AR083726A1 (es) | 2013-03-20 |
| CN102958828A (zh) | 2013-03-06 |
| TWI513652B (zh) | 2015-12-21 |
| RU2013104195A (ru) | 2014-08-20 |
| WO2012004233A1 (en) | 2012-01-12 |
| PH12013500006A1 (en) | 2013-02-18 |
| JP5712371B2 (ja) | 2015-05-07 |
| EG27079A (en) | 2015-05-19 |
| JP2013531605A (ja) | 2013-08-08 |
| UY33493A (es) | 2011-12-30 |
| EP2601135B1 (en) | 2014-12-17 |
| JO3045B1 (ar) | 2016-09-05 |
| TW201213226A (en) | 2012-04-01 |
| EP2601135A1 (en) | 2013-06-12 |
| ES2532744T3 (es) | 2015-03-31 |
| US20130209349A1 (en) | 2013-08-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2562997C2 (ru) | Способ получения диоксида хлора | |
| ES2345185T3 (es) | Proceso para producir dioxido de cloro. | |
| US6790427B2 (en) | Process for producing chlorine dioxide | |
| US20070237708A1 (en) | Process for the production of chlorine dioxide | |
| CN1809506A (zh) | 生产二氧化氯的方法 | |
| JP2013531605A5 (ru) | ||
| CA2710069A1 (en) | Method for the treatment of water using chlorine dioxide | |
| CN100471791C (zh) | 二氧化氯的生产方法 | |
| US9206063B2 (en) | Immersion reactor | |
| JP4457114B2 (ja) | 二酸化塩素の製造方法 | |
| EP2004545B1 (en) | Process for the production of chlorine dioxide |