[发明专利]由氯酸生产二氧化氯的方法

说明书

本发明涉及由氯酸和碱金属氯酸盐(一般是氯酸钠)的混合物生产二氧化氯的方法。

适合用作纸浆厂漂白剂的二氧化氯是用化学方法按下述反应式将氯酸水溶液还原而生产出来的：式中，电子(e^-)是由各种还原剂如甲醇、氯离子和过氧化氢提供的。在实施这一反应的许多工业生产方法中，这一工艺过程的酸度是由硫酸提供，而氯酸根离子则是由氯酸钠提供的。这些物质的存在导致作为副产物形成了某种形式的硫酸钠。

这种工业生产方法的一个具体实例是本申请人的所谓“R8”方法，这一方法在美国专利No.4081520中已有说明，该专利已转让给本申请人，此处引证该文献仅供参考。在本申请入的美国专利No.4465658、4473540和4627969中还描述了对该方法的改进和调整，引证这些已公开的文献一并作为参考。

在这种二氧化氯生产方法中，反应介质处于高的硫酸总酸当量浓度，并且在所施加的负压下将该反应介质维持于它的沸点。使用甲醇作为氯酸根离子的还原剂，从而导致产生基本上纯的二氧化氯。由于反应介质的沸腾特性产生了蒸汽，对于气态二氧化氯来说蒸汽起到稀释剂的作用，从而防止了二氧化氯分解。

反应开始后，反应介质中产生副产物硫酸钠直至硫酸钠将该溶液饱和为止，然后硫酸钠从反应介质中沉淀出来。将硫酸钠淤浆从反应容器中排出，从中过滤出硫酸钠结晶体，在添加补偿量的氯酸钠、硫酸和甲醇之后使母液循环回到反应区中。

这种方法是十分有效的，并且可以快速、大批量地生产二氧化氯。由上述反应式可以推算出，每生产1摩尔二氧化氯，应向反应介质中加入1摩尔氯酸根离子以及1摩尔钠离子。这些钠离子与随硫酸一起引入的硫酸根离子结合、形成硫酸钠，依据溶液的酸度情况，它可能是硫酸氢钠，或者，在R8方法的条件下，可能是倍半硫酸钠复盐即Na₃H(SO₄)₂(或NaHSO₄.Na₂SO₄)，后一种情况更为常见。

另外一种基于硫酸的二氧化氯生产方法是低酸度“R3”方法，该方法作为副产物产生中性硫酸钠，这一方法在美国专利No.3864456中有详细描述，引证这份文献作为参考。

这些硫酸钠和倍半硫酸钠副产物(有时称为“盐饼”)通常用来补偿纸浆厂中硫的损耗。

但是，在漂白车间的氯化阶段中大量地采用二氧化氯代替氯导致了由这种二氧化氯生产工艺过程产生的盐饼副产物超过了纸浆厂中补偿的需要量。

因此生产上迫切需要这样一种二氧化氯生产方法，它具备例如R8方法的特征，同时，生产同样数量的二氧化氯所产生的硫酸钠副产物比较少。

早就有人提出用氯酸代替金属氯酸盐来生产二氧化氯(例如美国专利No.2811420)，这是因为金属阳离予不需要补偿，因而按下列反应式，氯酸和盐酸的反应产生二氧化氯、氯、水，但不生成副产物：尽管这种方法具有不产生盐饼副产物的突出优点，但是以前一直没有一种工业上可行的方法来生产氯酸，因此这种二氧化氯生产方法尚未获得实际应用。

在我们的共同未决的美国专利申请No.535165中，我们提出了一种由碱金属氯酸盐水溶液生产氯酸钠或其它碱金属氯酸盐与氯酸的混合物的电化学方法，上述专利申请的申请日是1990年6月8日[E437]，已转让给本申请人，引证该文献仅供参考。

出人意料的是，现已发现，这种碱金属氯酸盐与氯酸的混合物可以用来在没有硫酸根离子的情况下制备二氧化氯，从而避免产生必须进行处理或进一步加工的盐饼副产物。

因此，本发明的目的在于提供一种可以克服现有技术的上述缺点的改进的由碱金属氯酸盐与氯酸的混合物生产二氧化氯的方法。

从而，一方面，本发明提供了一种生产二氧化氯的方法，它包括：在反应区的含水反应介质中、在最高可达约7当量的总酸当量浓度下、在基本上没有硫酸根离子以及有碱金属氯酸盐静负荷(加到反应介质中，随后从反应介质中排出去)存在的条件下，使氯酸还原，生成二氧化氯。