[发明专利]生产二氧化氯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产具有少量副产物的可稳定储存的二氧化氯的方法，该方法包括使碱金属氯酸盐或氯酸和甲醇在酸性反应介质中在反应容器内反应而产生二氧化氯。

发明背景

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如过氧化氢、甲醇、氯离子或二氧化硫连续反应以形成二氧化氯，二氧化氯以气体从反应介质中取出并且随后吸收在水中，将其送至储存罐中。该方法的综述可以在Ullmann′s Encyclopedia of Industrial Chemistry，Chlorine Oxides and Chlorine Oxygen Acids，DOI：10.1002/14356007.a06_483.pub2，文章在线发布日期：2010年4月15日，第17-25页中找到。

在许多商用方法中，甲醇用作还原剂，例如如美国专利4081520、4465658、4473540、4770868、4978517和5770171所述。然而，基于甲醇的方法均在二氧化氯中存在各种杂质，例如副产物如甲酸以及未反应的甲醇，发现其影响二氧化氯的稳定性。

在US 4978517中，表明以副产物形式的低于大气压力的工艺损失可以通过使包含甲酸的冷凝物从二氧化氯产物料流再循环至反应器而降低，然而，发现这提高了蒸发载荷，由此还提高了能耗。

US 2004/0228790公开了一种生产二氧化氯的方法，其中在冷却后将二氧化氯气体级分从发生器中取出并用于生产亚氯酸盐，而将残留的二氧化氯气体与冷却得到的冷凝物一起送至吸收器以形成二氧化氯最终产物的水溶液。

有利地是提供生产含减少量的副产物(如甲酸和未反应的甲醇)的二氧化氯的基于甲醇的方法，该方法可用于生产具有提高的储存稳定性的二氧化氯溶液。由于二氧化氯的固有的热力学不稳定性和高反应性，其溶液的储存遭受由于化学反应而损失部分二氧化氯的风险。

发明概述

本发明的目的是提供一种用甲醇作为还原剂而生产二氧化氯的有效方法，其中获得的二氧化氯具有高储存稳定性并具有低浓度副产物。这些和其他目的可以用本发明条件实现。

本发明涉及一种生产二氧化氯的方法，该方法包括使碱金属氯酸盐或氯酸和甲醇在含水反应介质中在反应容器内反应而产生二氧化氯，从该反应容器中取出包含二氧化氯和气态副产物的气体，将取出的气体的一部分冷凝以获得冷凝物，并将冷凝物从未冷凝的气体中取出而不使其再循环回生产二氧化氯的工艺中。

已发现通过取出冷凝物并防止其与主要的二氧化氯产物，即在不冷凝的气体部分中的二氧化氯掺混，可以使通过化学反应损失的二氧化氯最小化，由此改善基于甲醇的方法的化学产率。还发现取出的冷凝物可用作生物杀伤剂或用于漂白应用中。

由于如下说明这些和其他方面和优点将变得明显。

发明详述

二氧化氯可以例如如在较早提及的美国专利4081520、4465658、4473540、4770868和5770171中所述而产生。

二氧化氯优选通过借助甲醇还原氯酸根离子而产生。氯酸根离子可以来自于碱金属氯酸盐、氯酸或其混合物。可使用任意碱金属氯酸盐，如钠、钾的氯酸盐或其混合物。通常优选氯酸钠。碱金属氯酸盐通常存在于反应介质中并且其浓度可在宽限制内变化，例如约0.15摩尔/dm³至饱和，优选约0.15摩尔/dm³至饱和，或约2.5摩尔/dm³至饱和。

反应容器中的含水反应介质优选为酸性，例如具有约2N至约11N，优选约1N至约10N或约1.5N至约7N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。反应介质优选保持在约15℃至约100℃，最优选约30℃至约85℃的温度下。

该方法可以在低于大气压力的压力、基本大气压力的压力或超过大气压力的压力下进行。

在实施方案中，反应介质优选保持在不沸腾条件下且优选在相对大气压力为约-5kPa至约200kPa下。然后优选将惰性气体如空气吹过反应介质以稀释二氧化氯。

在另一实施方案中，反应介质优选保持在对应于其沸点的温度和压力下，且优选处于低于大气压力的压力下。然后设定压力和温度以使水蒸发而稀释形成的二氧化氯并从反应介质中取出。此外，优选保持绝对压力为约8kPa至约80kPa，最优选约8kPa至约55kPa或约10kPa至约50kPa。