Способ получения двуокиси хлора

 

Двуокись хлора получают взаимодействием хлората щелочного металла, хлорида и метанола в кислой среде при кислотности от 2 до 4,8 Н, давлении 30-250 мм рт.ст. и 50-100°С в присутствии катализатора. В качестве последнего используют растворы растворимых солей металлов, состоящих их хлоридов и сульфатов и включающих сочетание палладия и сурьмы, палладия и марганца или палладия и молибдена, а также сочетание сурьмы и молибдена, сурьмы и ванадия или молибдена и ванадия. Концентрация раствора катализ тора в реакционной среде составляет 0,001-10 мм. Повышается выход двуокиси хлора. 4 з.п. ф-лы, t табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 01 В 11/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР), .„Г15АИ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4742205/26 (22) 19.10,89 (46) 30,08,93. Бюл. М 32 (31) 8803767-9 (32) 20.10.88 (33) SE (71) ЕКА Нобель АБ (SE) (72) Мариа Норелль ($Е) (56) Патент США N. 4770868, кл. С 01 В 11/02, 1980.

Патент США Р4 4145401, кл. С 01 В 11/02, 1979. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДВУОКИСИ

ХЛОРА

Изобретение касается способа производства двуокиси хлора из хлората щелочного металла и с использованием в качестве восстановительного агента неорганической кислоты и метачола. Этот процесс осуществляется при низкой кислотности реакционной среды, В соответствии с принципами настоящего изобретения повышение эффективности реакции получения двуокиси хлора достигается применение определенного рода металлических катализаторов.

Предлагаемый процесс получения двуокиси хлора осуществляется в герметичном реакторе при пониженном давлении в зоне реакции, благодаря чему находящаяся внутри реактора вода испаряется и удаляется из реактора вместе с двуокисью хлора, тогда как щелочнометаллическая соль неорганической кислоты удаляется .из реактора по

„„Я2„„1838230 А3 (57) Двуокись хлора получают взаимодействием хлората щелочного металла, хлорида и метанола в кислой среде при кислотности от

2 до 4,8 Н, давлении 30-250 мм рт.ст. и

50-100 С в присутствии катализатора. В качестве последнего используют растворы растворимых солей металлов, состоящих их хлоридов и сульфатов и включающих сочетание палладия и сурьмы, палладия и марганца или палладия и молибдена, а также сочетание сурьмы и молибдена, сурьмы и ванадия или молибдена и ванадия. Концентрация раствора катализ .тора в реакционной среде составляет 0,001-10 мм.

Повышается выход двуокиси хлора. 4 з.п. ф-лы, 1 табл. завершении процесса ее кристаллизации внутри реактора.

Сущность изобретения состоит в создании усовершенствованного производства двуокиси хлора с использованием в качестве восстанавливающего гента метанола и при кислотности реакционной среды а пределах приблизительно от 2 до 4,8 N. Установлено, что скорость реакции в процессе производства двуокиси хлора при низкой температуре и при использовании в качестве восстанавливающего агента метанола может быть увеличена, если осуществлять реакцию в присутствии катализатора, представляющего собой металл или несколько металлов, выбранных из группы, включающей сурьму, молибден, технеций, рутений, радий, палладий, рений, осмий, иридий. платина и комбинации одного или нескольких из этих металлов с марганцем или вана1838230 дием. Наилучшие результаты достигаются применением комбинаций палладия и сурьмы, палладия и марганца и палладия и молибдена.

Следует отметить, чта такие известные катализаторы, как серебра и/или марганец в тех случаях, когда в качестве восстанавливающего агента используется хларид, не дают сколько-нибудь заметного каталитического эффекта.

Установлено. также, что при осуществлении реакции в присутствии указанных катализаторов можно поддерживать высокий выход продукта даже при повышенной температуре внутри реактора. Обычно с увеличением температуры вследствие разложения двуокиси хлора при повышенных температурах выход продукта сни>кается.

Катализаторы, которые применяются для получения двуокиси хлора предлагаемым способом, можно использовать в виде водарастваримых солей или компонентов, например, в виде хлоридов и сульфатов соответствующих металлов. Эти соли добавляют в реакционную смесь в таких количествах, чтобы их концентрация в растворе находилась в пределах от 0,001 да 10

Ммалей, предпочтительно — e пределах от

0,01 да 5 мМалей. Катализаторы вводят в реактор в виде раствора, либо периодически, либо, если это требуется, непрерывно.

В соответствии с принципами настоящего изобретения процесс получения двуокиси хлора осуществляется в одном реакторе, выполня ощем раль одновременно функции генератора, испарителя и кристаллизатора, Подходящим реактором является реактор типа ЯЧР (многофункциональный реактор), В соответствии с настоящим изобретением подача реагентов в реактор производится непреры на. На одну танну двуокиси хлора в реактор вводится от 1,58 до 2,0 т хлората щелочно1о металла.

Реакция осуществляется при 50-100 С, предпочтительно при 50-70 С и пои пониженном давленил, предпочтительно в пределах от 60 до 400 мм рт. ст., В этих условиях реакцлонная среда или вада находится в кипящем состоянии и испаряется в количестве, достаточном для разбавления образующейся двуокиси хлора да безопасной концентрации. Кислотность реакционной среды поддерживается в пределах от 2 до

4,8 N добавлением в реактор серной кислоты или какой-либо другой неорганической кислоты. Кристаллизация соли щелочного металла неорганической кислоты происходит непрерывно, Удаление образующей са5

55 ли из реактора и при изменениях режима работы реактора в реакторе следует добавлять небольшое количество ионов хлора в виде хлорида щелочного металла так, чтобы концентрация последнего в реакторе поддерживалась в пределах от 0,001 до 0,08 молей на литр. Предлагаемый способ получения двуокиси хлора не ограничивается использованием одного щелочного металла, однако, наиболее предпочтительным является натрий.

Преимущества предлагаемого способа получения двуаклси хлора иллюстрируется приведенными ниже примерами, в которых если эта особо не оговаривается, количество реагентов указываются в весовых частях и весовых процентах.

Пример 1, В реактор непрерывного действия для получения двуокиси хлора, действующего при пониженном давлении

150 мм рт,ст, и при температуре 70 С непрерывно вводили 247 r/÷ NaCI0g, 3 r/÷ NaCI, 25

r/÷ метанола и 50 /-ную серную кислоту для поддер>кания кислатнасти реакционной среды на уровне 4 М, В процессе реакции количество хларата натрия в реакторе увеличилось от 2,3 до 4,2

У, что указывает на превращение только 43 вес. / вводимого в реактор хларата, Таким образом, в данном случае скорость реакции была очень низкой, а выход двуокиси хлора составлял лишь 75 г/ч, Выход двуокиси хлора в расчете относительно превращающего хларата составлял

90%.

Пример 2. В реактор, действующий в условиях, указанных в примере 1, дополнительно были введены РбС!2 g MASO4 в коли- ествах, при которых концентрация каждого из них в реакционной среде составила 1 мМаль. Введение этих солей в реактор производилась не непрерывно, а однократно.

В процессе реакции концентрация хлора в реакционной среде не увеличивалась, а действительный выход С1Оз в течение 3 ч составлял 151 г/ч, что соответствовала превращени о 96% КаС!Оз.

Таким образом, в рассматриваемом случае вход двуокиси хлора в два раза превышал выход двуокиси хлора в процессе реакции при тех >ке условиях, на в отсутствие катализатора, Пример 3, Данный эксперимент был проведен в целях лллюстрации эффекта повышения давления и температуры в реакторе на выход двуокиси хлора, В процессе эксперимента в непрерывно действующий реактор давление в котором поддерживалась на уровне 90 мм рт.ст„а

1838230 температура — на уровне 63 С, непрерывно подавали 353 г/ч МаС!Оэ, 4 г/ч NaCI, 76 г/ч

MeQH 50 вес. и 50 вес. Н250а обеспечивающей поддержание кислотности реакционной среды на уровне 4 N. Удаление из реактора двуокиси хлора, газообразного хлора и твердого сульфата натрия производилось в процессе реакции непрерывно. В установившемся режиме реакции средняя величина грамм-атомного процента двуокиси хлора составляла 93 .

Во втором эксперименте с идентичными укаэанными выше условиями, на исключением того, что давление в реакторе поддерживалось на уровне 200 мм рт.ст., а температура — на уровне 81 С, в установившемся режиме среднее значение грамматомного процента составляло 89 .

Грамм-атомный процент С

CI в С10г

Пример 4. В непрерывно действующий реактор непрерывно вводились реагенты так, как это указано в примере 1.

Давление в реакторе поддерживалось на уровне 250 мм рт.ст., а температура — на уровне 83 С. Кроме того. в реактор были введены PdCI2 и MnQq, взятые в количества, при которых концентрация каждого из них в реакционной среде составляла 1 мМоль, Среднее значение грамм-атомного процента двуокиси хлора составляло 98o Удаление твердого сульфата натрия из реактора производилось непрерывно.

В реакторе для получения двуокиси хлора, действующем при температуре 40 С концентрация реагентов поддерживались на уровнях:

Na2SO4 2,01 М

NaCIOg 0,80 M

NaCl 0,021 М

СНэОН 0,183 М

Выход двуокиси хлора составлял 0,1 г/n в час. При добавлении в реакционную среду катализаторов, а именно, серебра и марганца (0.8 мМоль марганца и О ОЗ мМоль серебра) устойчивый выход двуокиси хлора составил 0,1 г/л в час.

При добавлении в реакционную среду в качестве катализаторов вместо серебра и

5 марганца палладиевого и марганцевого катализаторов, (0,8 мМ палладия и 0,8 мМоль марганца) было достигнуто весьма значительное увеличение выхода двуокиси хлора.

Для палладиевого катализатора выход дву10 окиси хлора составил 2,2 г/л в час, а для марганцевого катализатора 2,4 гlл в час.

Результаты экспериментов с использованием других катализаторов и их комбинаций приведены в следующей таблице.

Формула изобретения

1. Способ получения двуокиси хлора, включающий взаимодействие хлората щелочного металла, хлорида и метанола в кис20 лой среде при кислотности 2-4,8 н, о т л и ча ю шийся тем, что, с целью повышения выхода продукта, пресс ведут в присутствии катализатора, в качестве которого используют растворы растворимых солей металлов

25 одного или сочетание двух или более металлов, выбранных из группы, состоящей из сурьмы, молибдена и палладия или сочетание одного или более из них с марганцем или ванадием и процесс ведут при давлении

30 90-250,мм рт.ст. и температуре 50-100 С.

2. Способ по и. 1. отл и ч а ю щи и с я тем, что катализатор включает сочетание палладия и сурьмы, палладия и марганца или палладия и молибдена.

35 3,Способпоп.1,отличающийся тем, что катализатор включает сочетание сурьмы и молибдена, сурьмы и ванадия или молибдена и ванадия, 4. Способ по и. 1, отличающийся

40 тем, что катализатор добавляют в виде раствора в таком количестве, чтобы концентрация его в реакционной среде составляла

0,001-10 мМ, 5, Способ по и. 1, отл и ч а ю шийся тем, что растворимые соли выбирают из

45 группы, состоящей из хлоридов и сульфатов.

1838230

Продолжение табл.

Составитель Т.Докшина

Техред М.Моргентал Корректор Е,Папп

Редактор С.Кулакова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул. Гагарина, 101

Заказ 2896 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Способ получения двуокиси хлора Способ получения двуокиси хлора Способ получения двуокиси хлора Способ получения двуокиси хлора 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к химической технологии, в частности к способам получения оксида хлора (VII) (дихлоргептоксида), и может быть использовано в области органического и неорганического синтеза в качестве доступного и сильного перхлорирующего агента

Изобретение относится к способам получения диоксида хлора, используемого, в частности , в качестве отбеливателя

Изобретение относится к химической технологии неорганических веществ и может быть использовано для получения диоксида хлора в целлюлозно-бумажной промышленности в качестве отбеливателя целлюлозы, хлопка, обеззараживания воды и позволяет создать возможность для образования диоксида хлора с высоким выходом, исключив выбросы реакционной смеси, связанные с дезактивацией катализатора

Изобретение относится к способам получения диоксида хлора, используемого в качестве окислителя, и позволяет повысить эффективность продесса за счет снижения энергозатрат и потерь соляной кислоты

Изобретение относится к способу получения двуокиси хлора

Изобретение относится к производству диоксида хлора, используемого, в частности, для обеззараживания при очистке питьевой и сточной воды

Изобретение относится к новой композиции, пригодной в качестве сырья при производстве диоксида хлора

Изобретение относится к способу получения диоксида хлора из хлорат-ионов, кислоты и пероксида водорода в небольших масштабах

Изобретение относится к получению диоксида хлора, в частности для отбеливания пульпы и конкретно для регулирования такого способа

Изобретение относится к производству хлорсодержащих окислителей, применяемых при обеззараживании и очистке питьевой воды, сточных и оборотных вод
Наверх