[发明专利]生产二氧化氯的方法

说明书

本发明涉及一种能够提取气态二氧化氯的生产二氧化氯的方法。

现有多种不同的生产二氧化氯的方法。大多数大规模商用的方法在纸浆厂进行并且包括使碱金属氯酸盐在酸性反应介质中与还原剂连续反应以形成二氧化氯，二氧化氯以气体形式从反应介质中取出并且随后吸收在水中，其中还原剂如过氧化氢、甲醇、氯离子或二氧化硫。该方法的综述可以在“Pulp Bleaching-Principles and Practice(纸浆漂白-原理与实践)”，TAPPI PRESS 1966，第II部分：原料，第2章：Bleaching Chemicals：Chlorine Dioxide(漂白化学制品：二氧化氯)，第61-69页中找到。

在一系列方法中，反应介质在单一反应容器中保持在低于一大气压及沸腾条件下，其中酸的碱金属盐沉淀并作为盐饼取出。该方法的实例描述在美国专利5091166、5091167、5366714和5770171以及WO 2006/062455中。

在另一系列方法中，反应介质保持在非结晶条件下，通常基本上在大气压力下。在大多数情况下，将来自第一反应容器的贫化反应介质带入第二反应容器以进一步反应生产二氧化氯。从最终反应容器中取出的贫化反应介质，通常称为残留酸，其含有酸、酸的碱金属盐以及正常地一些未反应的碱金属氯酸盐。非结晶二氧化氯产生方法的实例描述在EP 612686、WO 2006/033609、JP 03-115102和JP 88-008203中。

还公开了在超级大气压下产生二氧化氯以使二氧化氯保留在水溶液中，如美国专利4534952和5061471以及EP 275246中所述。

二氧化氯通常作为在生产过程中，尤其在纸浆漂白中获得的水溶液使用。也公开了在气相中使用二氧化氯，例如如美国专利6569285和6752904中所述用于从木片中除去木质素，或如美国专利3023076中所述用于处理烟道气。

然而，不存在已知用于生产在气相中使用的二氧化氯的吸引人的方法。由于稳定性的问题，很难储存气态二氧化氯，并且那些从反应介质中以气体形式取出二氧化氯的方法难以十分快速地控制以满足需求的变化。

本发明的目的是提供一种生产二氧化氯的方法，其适用于使用气态二氧化氯的应用中。

本发明的一个方面涉及一种优选连续生产二氧化氯的方法，其包括在保持在超级大气压下的反应容器中的含水反应介质中产生二氧化氯，从该反应介质中取出气态二氧化氯，将取出的气态二氧化氯带入含水吸收介质并从该吸收介质中取出气态二氧化氯。

二氧化氯优选通过例如电化学法或借助化学还原剂还原氯酸根离子而产生。可以单独或混合使用任何已知的还原剂，例如氯离子、二氧化硫、甲醇和过氧化氢中的至少一种，其中特别优选单独的过氧化氢或其与一种或多种其他还原剂的混合物。

反应容器中的含水反应介质优选为酸性，例如具有约0.5至约14N或约4至约12N的酸度。酸度可以通过供入任何合适的酸，优选无机酸提供。酸的实例包括硫酸、盐酸、磷酸和氯酸，其中特别优选硫酸。

反应容器中的反应介质中的氯酸盐浓度优选低于饱和并且例如可以为约0.05mol/l至饱和，或约1至约3.5mol/l。氯酸盐可以作为如氯酸钠的碱金属氯酸盐、氯酸或其任意混合物提供。最佳酸度和氯酸盐浓度取决于所用还原剂和其他各自独立建立的环境。

反应容器中的含水反应介质优选保持在低于常压沸点的温度下。在大多数情况下，优选温度为约35至约100℃，或约65至约85℃。绝对压力优选为约105至约230kPa，或约120至约210kPa，或约125至约195kPa。

优选使惰性气体吹过反应容器以增加搅拌并稀释二氧化氯至安全浓度。惰性气体也有助于二氧化氯从反应介质中剥离。可以使用任何可用的惰性气体如氮气或氧气，但是由于成本的原因常优选使用空气。

反应容器中的含水反应介质优选保持在非结晶条件下。贫化的反应介质可以取出并用于例如pH控制或类似情况，或舍弃。