[发明专利]二氧化氯的制备

说明书

本发明涉及用还原氯酸钠的方法制备二氧化氯。

用作纸浆厂漂白化学药品的二氧化氯是通过在酸性水基反应介质中将氯酸钠还原而制得的。众所周知，产生二氧化氯的反应由以下反应式表示：

此反应的氯离子可由外部来源提供，此时氯与二氧化氯一起生成;也可以用还原剂，例如甲醇和二氧化硫将共生的氯还原而就地提供。

该方法的一个著名的工业化实施方案是所谓ERCO    R3（商标名称）方法，它是将氯酸钠、氯化钠和硫酸一起置于单个容器中在大约2～4.8N的酸度和反应介质的沸点下反应，同时维持反应器的压力低于1大气压。在反应开始后一旦达到了饱和，就从反应容器中以与蒸汽混合物的形式提取二氧化氯和氯，无水的中性硫酸钠则从反应介质中沉淀出来。在授予本申请人的美国专利3，864，456中对有该方法的一般性介绍。

正如在授予本申请人的美国专利3，895，100中所描叙的，从反应容器中排出反应液与硫酸钠晶体的淤浆，过滤除去晶体，加入补充的氯酸钠和氯化钠，将所得的再循环物流重新加热，同时受到一个足以阻止它在再沸器中沸腾的反压。重新加热的循环液体流过一个文丘里侯管，在那里加入补充的硫酸。二氧化氯立即生成，然后将再循环的混合物在文丘里管和下游则膨胀，所形成的气、固、液三相混合物重新引入到反应容器中。从反应容器中提取在循环混合物中的和在反应容器中生成的二氧化氯及氯。

最近ERCO    R8（商标名）方法在纸浆厂已经普及。此方法与R3方法的不同在于它使用高得多的酸度（一般大于约9N），以及用甲醇代替氯化钠。另外，它不需要催化剂。这些变动的结果是生成了基本上纯的二氧化氯（甲醇将一起生成的氯还原为氯离子），而其效率比R3方法即使用催化剂时所能达到的还要高。在授予本申请人的美国专利4，081，520、4，393，035和4，393，036中叙述了该R8方法。

但是该R8方法有一个缺点，因为它使用的酸度比R3方法的高得多，所以得到的副产品硫酸钠是酸性的，需要中和。

本发明提供了实施R8方法的一种新方法，如果需要，此方法可以与R3方法相结合，在比R8方法所用的低得多的酸度下生产二氧化氯，以便得到酸性较低的硫酸钠，而二氧化氯的生产率仍得以保持。

这一结果是通过在再循环文丘里管中装上一根短管、并且向流经此管的部分再循环液体中加入浓硫酸和甲醇而达到的。在该管的高酸性环境中，氯酸钠、硫酸和甲醇的反应很快，在这些反应物离开管子以前已基本完成。

根据本发明可以实施一种R3/R8混合方法，即把氯化钠加到剩余的循环液体中，以便在短管的下游通过所加的氯化钠、循环物流中的氯酸钠、以及加到短管中的硫酸之间的反应，生成二氧化氯和氯。在此混合方法中，产物气流中含有一部分氯，其含量取决于加到循环物流中的氯化钠的量。

因此，一方面，本发明提供了一种制备二氧化氯的方法，其特征在于以下步骤：（a）在管30加入含有氯酸钠的高温水流，其温度相当于它在施于管30下游末端处的低于一大气压下的沸点，（b）将一部分含氯酸钠的水流转移到管38，（c）在管38加入甲醇和硫酸，以在其中形成产生二氧化氯的反应介质，（d）由管38中的产生二氧化氯的反应介质生成二氧化氯，（e）将来自管38的二氧化氯与废反应介质和来自管30的含氯酸钠的水流排放到蒸发结晶区中，在那里形成了副产品硫酸钠晶体，和（f）从上述蒸发结晶区回收二氧化氯和蒸汽的混合气，并排出硫酸钠晶体。

在本发明的一个实施方案中，管38位于管30中。导入的部分氯酸钠水溶液和加入的甲醇与硫酸最好使管38内的游离氢离子的浓度至少为0.18N。

副产品硫酸钠晶体可以以与废反应介质的混合物的形式从蒸发结晶区排出，在该混合物中补加氯酸钠，从该混合物中除去副产品硫酸钠，以便构成含有氯酸钠和硫酸的再循环物流，将该再循环物流加热到相应于它在低于一大气压下的沸点的高温，而加热过的再循环物流作为含氯酸钠水流加到上述管30中。

参考附图，通过图解说明，进一步描述本发明，其中：

图1为根据本发明改进的一种二氧化氯发生器的示意图;

图2是图1的二氧化氯发生器中的文丘里喉管的放大视图。