Способ получения двуокиси хлора

,1.У;ИЗ ф" ЩЕБНЯ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АТЕНТУ СИ Предлагаемый окиси хлора осуще реакторе при пони реакции, благодар ри реактора вода и реактора вместе с как щелочнометал ческой кислоты у процесс и ствляется в женном дав я чему нахо спаряется и двуокисью лическая со даляется .из олучения двугерметичном лении в зоне дящаяся внут- удаляется из хлора, тогда ль неорганиреактора по ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР)(71) ЕКА Нобель АБ (ЗЕ)(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДВУХЛОРА 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.(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 И. 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 вана 1838230дием. Наилучшие результаты достигаются применением комбинаций палладия и сурьмы, палладия и марганца и палладия и молибдена,Следует отметить, что 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 сникает- СЯ.Катализаторы, которые применяются для получения двуокиси хлора предлагаемым способом, можно использовать в виде водарастворимых 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 Ммолей, предпочтительно - в пределах от 0,01 да 5 мМолей. 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 1 ощем роль одновременно функции генератора, испарителя и кристаллизатора, Подходящим реактором является реактор типа БЧР1 мнагофункциональный реактор),В соответствии с настоящим изобретением подача реагентов в реактор производится непрерывно. На ОД 11 у танну ДВуакиси хлора в реактор вводится от 1,58 до 2,0 т хлората щелочно 1 о металла.Реакция осуществляется при 50-100 С, предпочтительно при 50-70 С и пои пониженном давлении, предпочтительно в пределах от 60 до 400 мм рт, ст., В этих условиях реакционная среда или вада находится в кипящем сОстОянии и испаряется В каличе" Стае, достаточном для разбавления образующейся двуокиси хлора до безопасной концентрации. Кислотность реакционной среды поддерживается в пределах от 2 до 4,8 М добавлением в реактор серной кислоты или какой-либо другой неорганической кислоты. Кристаллизация соли щелочного металла неорганической кислоты пааисхадит непрерывно, Удаление образующей са 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ли из реактора и при изменениях режимаработы реактора в реакторе следует добавлять небольшое количество ионов хлора ввиде хлорида щелочного металла так, чтобыконцентрация последнего в реакторе поддерживалась в пределах от 0,001 до 0,08молей на литр. Предлагаемый способ получения двуокиси хлора не ограничиваетсяиспользованием одного щелочного металла,Однако, наиболее предпочтительным является натрий,Преимущества предлагаемого способаполучения двуокиси хлора иллюстрируетсяприведенными ниже примерами, В которыхесли это особо не оговаривается, количество реагентов указываются в весовых частяхи весовых процентах.П р и м е р 1, В реактор непрерывногодействия для получения двуокиси хлора,действующего при пониженном давлении150 мм рт,ст, и при температуре 70 С непрерывно вводили 247 г/ч МаСЮз, 3 г/ч КаС 1, 26г/ч метанола и 50%-ную серную кислоту дляподдеркания кислатности реакционнойсреды на уровне 4 1 ч,В процессе реакции количество хлоратанатрия в реакторе увеличилось от 2,3 до 4,2У, что указывает на превращение только 43вес. / вводимого В реактор хлората,Таким образом, В данном случае скорость реакции была очень низкой, а выходдвуокиси хлора составлял лишь 75 г/ч,Выход двуокиси хлора в расчете относительно превращающего хларата составлял90/.П р и м е р 2. В реактор, действующийв условиях, указанных В примере 1, дополнительно были введены Р 1 С 12 и 1 лпЯО 4 вколи 1 ествах, при которых концентрациякаждого из них в реакционной среде составила 1 мМаль, Введение этих солей в реактор производилась не непрерывно, аоцнократноВ процессе реакции концентрация хлора в реакционной среде не увеличивалась, адействительный Вь 1 хад С 1 Оз в течение 3 чсоставлял 151 Г/ч, что саответстВОВалО превращени о 96% КВС.10 з.Таким образом, в рассматриваемом случае вход двуокиси хлора в два раза превышал выход двуокиси хлоаа в процессереакции при тех ке условиях, на в отсутствие катализатора,П р и м е р 3, Данный эксперимент былпроведен в целях лллюстрации эффекта повышения давления и температуры в реакторе на выход двуокиси хлора,В процессе эксперимента в непрерывнодействующий реактор давление в которомподдерживалось на уровне 90 мм рт,статемпература - на уровне 63 С, непрерывно подавали 353 г/ч МаСОз, 4 г/ч МаС, 76 г/ч МеОН 50 вес.и 50 вес.НАДБО , обеспечивающей поддержание кислотности реакционной среды на уровне 4 ч. 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 указанными выше условиями, на исключением того, что давление в реакторе поддерживалось на уровне 200 мм рт,ста температура - на уровне 81 С, в установившемся режиме среднее значение грамм- атомного процента составляло 89 Я,.Грамм-атомный процент С 2С в С 102П р и м е р 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 РОСг и МпО , взятые в количества, при которых концентрация каждого из них в реакционной среде составляла 1 мМоль,Среднее значение грамм-атомного процента двуокиси хлора составляло 98 ф . Удаление твердого сульфата натрия из реактора производилось непрерывно.В реакторе для получения двуокиси хлора, действующем при температуре 40 С концентрация реагентов поддерживались на уровнях:Ма 230 2,01 МйэСОз 0,80 МКаС 0,021 МСНЗОН 0,183 МВыход двуокиси хлора составлял 0,1 г/л в час. При добавлении в реакционную среду катализаторов, а именно, серебра и марганца (0,8 мМоль марганца и ОЯЗ мМоль серебра) устойчивый выход двуокиси хлора составил 0,1 г/л в час.При добавлении в реакционную среду вкачестве катализаторов вместо серебра и 5 марганца пэлладиевого и марганцевого катализаторов, (0,8 мМ палладия и 0,8 мМоль марганца) было достигнуто весьма значительное увеличение выхода двуокиси хлора.Для палладиевого катализатора выход дву окиси хлора составил 2,2 г/л в час, а длямарганцевого катализатора 2,4 г/л в час.Результаты экспериментов с использованием других катализаторов и их комбинаций приведены в следующей таблице.15Формула изобретения1. Способ получения двуокиси хлора,включающий взаимодействие хлората щелочного металла, хлорида и метанола в кис 20 лой среде при кислотности 2-4,8 н, о т л и ча ю щ и й с я тем, что, с целью повышениявыхода продукта, пресс ведут в присутствиикатализатора, в качестве которого используют растворы растворимых солей металлов25 одного или сочетание двух или более металлов, выбранных из группы, состоящей изсурьмы, молибдена и палладия или сочетание одного или более из них с марганцемили ванадием и процесс ведут при давлении30 90-250,мм рт.ст. и температуре 50-100 С.2. Способ по и. 1, отл ича ащи йс ятем, что катализатор включает сочетаниепалладия и сурьмы, паллэдия и марганцаили палладия и молибдена.35 З,Способпоп.1,отличающийсятем, что катализатор включает сочетаниесурьмы и молибдена, сурьмы и ванадия илимолибдена и ванадия,4. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я40 тем, что катализатор добавляют в виде раствора в таком количестве, чтобы концентрация его в реакционной среде составляла0,001-10 мМ,5, Способ по п. 1, отл и ч а ю щ и й с ятем, что растворимые соли выбирают из45 группы, состоящей из хлоридов и сульфатов.1838230 Продолжение табл. Составитель Т,ДокшиТехред М,Моргентал Коррек Редактор С.Кулаков ап Заказ 2896 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул. Гагарина, 10