Способ получения диоксида хлора
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. Способ осуществляют взаимодействием хлората натрия с хлоридом натрия в сернокислой среде в присутствии катализатора при повышенной температуре и пониженном давлении. В качестве катализатора используют соли никеля NI 2+X, кобальта CO 2+X, олова SN 2+X, где X - SO 2--CH 3COO -,CI -,NO 3,C 2O 2- или смеси солей кобальта и олова: CO/NO 3/ 2+SN/CH 3COO/ 2,CO SO 4+CUCL 2,COCL 2+SNSO 4 CO/CH 3COO/ 2+SNL в количестве 0,05-1,0% в пересчете на хлорат натрия. Предложенный способ позволяет получать диоксид хлора с выходом 86,6-96,0% при неоднократном использовании катализатора. 4 табл.
СО1ОЭ СОВЕТСНИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИХ
„„SU„, 1594135
А1. (51)5 С Ol В 11/02
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 (21) 4385837/31-26 (22) 29.02.88 (46) 23.09,90. Бюл. 11 35 (71) Ленинградский технологический институт целлюлозно-бумажной промышленности (72) M.К.Быняева, Г,И.Пусенок и В„A„.Морщихин (53) 546.134(088.8) (56) Патент США М 3363702, кл. С Ol D 5/02, С О1 В 1!/02, С Ol В 7/02, )971, (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИОКСИДА
ХЛОРА (57) 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 позволяИзобретение относится к химической технологии неорганических веществ и может быть использовано для получения диоксида хлорида в целлюлозно-бумажной промышленности в качестве отбеливателя целлюлозы, хлопка, обеззараживания воды, Целью изобретения является упрощение процесса за счет исключения выбросов реакционной смеси, связанных со снижением каталитической активности катализатора.
Пример 1. В колбу помещают 60 мл хлорат-хлоридного раствора, о нагревают до 60-80 С в присутствии
2 ет создать воэможность для образования диоксида хлора с высоким выходом, исключив выбросы реакционной смеси, связанные с дезактивацией катализатора. Способ осуществляют взаимодействием хлората натрия с хлоридом натрия в сернокислой среде в присутствии катализатора при повышенной температуре и пониженном давлении ° В качестве катализатора ис2( пользуют соли никеля И Х, кобальта
Со " Х, олова Snï Х, где Х вЂ” БО -СН СОО, Cl, N0, С О„, или смеси солей коз бальта и олова: Co(NO Q + Sn(CH>COO),CoSOq+SnC1, CoC1 +SnSOy, Со(СН СОО) +
+ SnC1> в количестве 0,05-1,0Х в пересчете на хлорат натрия. Предложенный способ позволяет получать ди- оксид хлора с выходом 86,6-96,0Х при неоднократном использовании катализатора. 4 табл, катализатора — соли кобальта (СоС1 ), взятой в количестве 0,01-1,0Х от веса хлората натрия. Постепенно приливают 25 мл 657-ной серной кислоты при давлении 200-250 мм рт. ст. абс.
При этом через реакционную смесь барботируют воздух, который удаляет из реактора целевой продукт " диоксид хлора. Время проведения опыта 60 мин, температура 77 С, соотношение хлората натрия к хлориду натрия 1,65:1.
Пример 2. В условиях примера l в той же реакционной смеси, оставшейся от опыта 1, без добавления свежего катализатора проводят
1594135
35 процесс получения диоксида хлора путем взаимодействия свежей павески
NaC10> с NaC1. Целевой продукт удаля.ют иэ реактора путем его отдувки воздухом.
Результаты опыта представлены в табл. 1.
Из данных, приведенных в табл. 1, видно, что процесс беэ добавления свежего катализатора протекает так же, как и в опыте 1. Это свидетельствует об отсутствии снижения каталитической активности солей кобальта в ходе их рециркулирования и проведения процесса.
Пример 3. В условиях примеров 1,2 проводят процесс получения диоксида хлора в присутствии катализатора — солей серебра и марган-
20 ца, по известному способу, Подачу катализаторов проводят по отдельности растворов азотнокислого серебра и затем сульфата марганца.
Рекомендуется никогда не смешивать оба раствора до их ввода в реактор, чтобы не осадить нерастворимую соль серебра. Такое условие вносит определенные трудности в технологию получения диоксида хлора.
После израсходования хлората натрия и хлорида натрия проводят процесс получения диоксида хлора путем добавления свежей навески хлората натрия и хлорида натрия без добавления свежего катализатора солей серебра и марганца;
Условия примера 3 и результаты опыта приведены в табл. 2.
При повторном проведении реакции путем введения свежих реагентов каталитическая смесь теряет свою активность и выход хлора падает с
87-96,3 до 45,3-58,1Х.
Снижение. выхода диоксида хлора до 45Х может происходить при прове- 45 денни одного цикла процесса, Это обусловлено частичной дезактивацией катализатора. Добавление свежеприготовленного катализатора вызывает бурное выделение из жидкой реакционной смеси газообразного продукта диоксида хлора и сопровождается сильными вскипаниями, выбросами и взрывами в реакторе.
Сущность предлагаемого способа 55 заключается в том, что при получении диоксида хлора в качестве катализатора используют соли нике \ ля ИРХ, кобальта Со Х и олова $тРХ, где Х вЂ” S04. Снэсоо j С1 11озэ С202. или их смеси, взятые в количестве
0,05-1,0 в пересчете на хлорат натрия, которые не снижают своей каталитической активности и могут быть рециркулируемы., Кроме того, смесь г указанных катализаторов обладает синергетическим характером и вызывает значительный эффект при исполь" эовании в меньшем количестве, чем соли кобальта, никеля или олова, взятых отдельно друг от друга.
В табл. 3 представлены данные по выходу диоксида хлора в присутствии предлагаемых катализаторов и их смесей в интервале концентраций 0,01— 1,0X от количества хлората натрия, Из данных, приведенных в табл. 3, видно, что в присутствии 0,05Х катализатора выход диоксида хлорида минимален и составляет 86,1-90,0 .. Максимального значения, равного 96,4Х, выхоц диоксида хлора достигает при концентрации катализатора, равной
1, в присутствии 0,75 катализатора выход продукта составляет 94,7Х, что незначительно ниже, чем в присутствии 1Х катализатора ° Оптимальным количеством следует считать концентрацию катализатора 0,5-0,75Х, В табл. 4 представлены результаты по выходу диоксида хлора при многократном использовании катализаторов.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать диоксид хлора с выходом 86,6-96,0Х при неоднократном использовании катализатора в интервале 0,05-1,0Х в пересчете на хлорат натрия, в то время как по известному способу выход диоксида, хлора снижается с 87,0-96,3 до 4,5,358,1Х при повторном его использовании.
Преимуществом предлагаемого способа по сравнению с известным является упрощение процесса получения диоксида хлора, поскольку применение предлагаемых катализаторов позволяет исключить взрывы и выбросы реакционной смеси, происходящие в известном способе при добавлении свежих порций катализатора, в то время, когда выход диоксида хлора снижается до 45Х.
При этом в качестве катализатора в предлагаемом способе иллюстрируются более доступные и дешевые соли никеля, кобальта и олова по сравнению
Т а б л и ц а 1
Исходный раствор, r/
Опыт Катализатор
NaC10> .
:NaC1
Темп ература, оС
Выход
С1.О, Х
Время опыта, мин
Ыас3-О
NaC1
60
330
200
90,0
60
330
91е0
200
80
330
200
91,8
330
200
94,5
60
330
200
94.9
Таблица 2
Опыт Катализатор
Соотношение
ИЬС109 ИЬС1
ТемпеВыход диоксида хлора пбсле повторного использования катализатора, Ж
Время п ведения опыта, м
ыход иокси ратура, С а хлоа, 7.
Серебро азотнокислое
Марганец сернокислый
45,3
77 1,65:1
87,0
2 Серебро азотнокислое
Марганец сернокислый
89,0
48,1
80 1,65:1
3 Серебро азотнокислое
Марганец сернокислый
1,65:1
50,6
91,2
5 15941 с дорогостоящими и дефицитными солями серебра, используемыми в известном способе.
Формула изобретения
Способ получения диоксида хлора, включающий взаимодействие хлората натрия с хлоридом натрия в сернокислой среде в присутствии катализатора при повышенной температуре и пониженном давлении, о т л и ч а ю—
1 Cocl
2 CoCl 1
3 CoCl
4 СоС1
5 СоС1т
35 6 шийся тем, что, с целью упрощения процесса эа счет исключения выбросов реакционной смеси, в качестве катализатора используют соли никеля
Ni X кобальта СсРХ олова Sn X где Х - БО, СНЗСОО, С1, ИО, С О, или смеси солей кобальта и олова. CoC1 + БпС1, СО(БОэ) +
+ Бп(СНэСОО), СоБО + SnC1» СоС1 +
4. БпБО, Со(СЙ СОО) + ЯпС1 в количестве 0,05-1,0Х в пересчете на хлорат натрия.
l,65: l
1,65:1
1,65:1
1,65:1
1,65:1
1594135
Продолжение табл. 2 и ) 4 Серебро азот" нокислое
Марганец сернокислый
1,65:1
93,1
55,3
5 Серебро азотнокислое
Марганец сернокислый
70 1,65:1
96,3
58,1
Таблица 3
Опыт Соль
90,2
89,8 89,3 89,2
90,0
87,2
88,6
1 СоС1, 2 Co(1104)<
84,Э
91,4
94,1
Не исследуют
93,6
95,5
85,1
84 1
9I,О
94 0
92,0 91,8
93 0 94 ° 7 вв,о
87,0
85,2
89,0
88,0
86> 3
84,5
89,3
95,4
96,0
91,4
87,5
87,0
8S,3
88,0 79,4
90,1 91,6
79,3
87, 5.
86,6
85,7
85 4
87,5
88,6
90,7
ВВ,1
86,3
90,1 90,0
86 I
86,5
Не иссле85,0
84,5
84,6 дуют
89,5
В .,1
92,0
91,8
92>5
85,1
93,8
86,1
93,4 93,0
9l,О
87,5
85,6
93,0
89,7
9l,6
92,3
88 0
В7,O
84,6
94,3 He исследуют
95 ° 2
Не иссле" дуют
95,0
94,7
89,8
85,1 87> 5
13 НЫО, 9) >5
Не исследуют
91,0
91,7
88,3
Ы(СН СОО)., т 4
С С1,+ SnC1
92,7
86>5.
87,8
93,0
89,1
92,5
86,1
84,6
14
9I,0
94,5
94,6
94 ° 8
85,0
84,5
92,2 Не исследуют
92,5
92,3
Не исследуют
90,5
89,3
17 Со(ИО ). + Вп(СНасОО)а
93,2 94,5
Не. исследуют
95,6
92,1
90 4
Не исследуют
87>2
90,5
88,3
89,8
88,6
93,1
94,4
1В C O, + SnC1, 19 СоС1 + Snso
70 Со(СВ.,СОО) + Sncl
95,0
94,8
95,1 95,2
94,2
90,5
87,5
86,1
87,6
90,3 95,1 96,4
90,0
88,0
4
7
c0so„
Со(СН асоО)g
С С,О, SnS1z (ВО й)е
snso4
Яп(СН,СОО), Snc т01
IIic1
iIi(iIO4)
Выход диоксида хлора, Х, при коицеитрапии каталиэатора, Х от Нас10>
0OI 003 005 0,10 050 075 I 00
1594135
Таблица 4
Опыт
Соль
Оптимальная концентрация, Ж от NRC103
Выход диок- сида хлора, Х
Колич ство цикл
0,1
95,5
92,0
0 5
0,5
93,0
0,75
96,0
0 05
92,3
0,75
91,6
0,50
90,1
92,5
0,75
0,75
93,8
0 50
92,3
0,05
95,0
0,10
9I,5
0,50
92,5
94,8
0 50
СоЯО + SnC1
Со(СН СОО) + SnC3
93,1
0,10
l6
0,75
95,1
П р и м е ч а н и е. Все приведенные концентрации катализатора укладываются в интервал
0,05-1Х.
Редактор Н. Гунько
Заказ 2810 Тираж 404 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101
Со(з)
CoS0
Со(СН СОО)
СоС О
SnC1 + СоС1
Sn(N0 )
SnSO
ЯП(СН ЗСОО) 2
$пС О
NiC1
Ni(N03)
4 (СН,СОО), МХС70 4
Составитель Т. Докшина
Техред Л.Олийнык Корректор М. Шароши
