超聲波負(fù)壓復(fù)合還原制備亞氯酸鈉新工藝的制作方法
【專(zhuān)利摘要】超聲波負(fù)壓復(fù)合還原制備亞氯酸鈉新工藝，分為三步，第一步是超聲波負(fù)壓復(fù)合還原反應(yīng)，第二步是吸收還原反應(yīng)，第三步是廢液處理。本發(fā)明采用低成本、高效率的淀粉和硫鐵礦復(fù)合還原劑，有利于項(xiàng)目產(chǎn)品的低成本、高收率的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展；提高氯酸鈉轉(zhuǎn)化率，大幅度縮短反應(yīng)時(shí)間，亞氯酸鈉的生產(chǎn)更加高效、低成本，減少原料酸消耗、降低設(shè)備投入和維護(hù)成本的同時(shí)降低了廢液處理難度和處理成本，實(shí)現(xiàn)廢水零排放。
【專(zhuān)利說(shuō)明】超聲波負(fù)壓復(fù)合還原制備亞氯酸鈉新工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及亞氯酸鈉制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種超聲波負(fù)壓復(fù)合還原制備亞氯酸鈉新工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]亞氯酸鈉(NaClO2)是重要的氧化劑、漂白劑、消毒劑和化學(xué)試劑，廣泛用于飲用水的脫臭和矯味、織物、紙漿、麥桿、油脂、臘類(lèi)物質(zhì)的漂白等領(lǐng)域。由于亞氯酸鈉具有優(yōu)越的殺菌、漂白性能，上世紀(jì)40年代，美國(guó)就開(kāi)始生產(chǎn)和使用亞氯酸鈉。隨后日本、加拿大、法國(guó)、瑞典等國(guó)也掌握了其生產(chǎn)技術(shù)，并開(kāi)始生產(chǎn)。目前國(guó)外亞氯酸鈉總產(chǎn)能在50萬(wàn)噸左右，年總需求量為60萬(wàn)噸。
[0003]亞氯酸鈉的生產(chǎn)工藝通常分為電解法和還原法。電解法耗電量大，建廠投資大，生產(chǎn)工藝和操作復(fù)雜，因而目前大多數(shù)工業(yè)化生產(chǎn)都采用還原法。還原法生產(chǎn)工藝可以分為兩步，第一步是在酸性介質(zhì)中還原氯酸鈉或其他氯酸鹽，產(chǎn)生二氧化氯氣體；第二步是在還原劑作用下，用燒堿溶液吸收二氧化氯氣體，制得亞氯酸鈉溶液，經(jīng)過(guò)過(guò)濾，配置成一定濃度的亞氯酸鈉溶液產(chǎn)品。
[0004]近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外氯酸鈉還原法制備亞氯酸鈉的技術(shù)開(kāi)發(fā)比較活躍，主要針對(duì)氯酸鈉法制備亞氯酸鈉的聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的研究，以及新型、復(fù)合還原劑的開(kāi)發(fā)應(yīng)用。
[0005]國(guó)內(nèi)外專(zhuān)利W0，0177012公開(kāi)了過(guò)氧化氫和甲醇雙還原劑、過(guò)氧化氫和二氧化硫雙還原劑、過(guò)氧化氫和氯化鈉雙還原劑還原氯酸鈉；專(zhuān)利W0，9813296披露了采用甲醇、氯化鈉和過(guò)氧化氫三元還原劑制備二氧化氯，可將亞氯酸鈉生產(chǎn)能力提高；美國(guó)專(zhuān)利N0.2，092, 994采用硫磺懸浮液代替SO2作還原劑與氯酸鈉反應(yīng)制備亞氯酸鈉，該方法消除了 ClO2氣體中SO2雜質(zhì)，但整個(gè)反應(yīng)受固液相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)控制，二氧化氯生成速度較慢；歐洲專(zhuān)利W0，2010034111針對(duì)甲醇還原劑易揮發(fā)損耗和產(chǎn)生二次污染問(wèn)題，采用高沸點(diǎn)的乙二醇、丙三醇等多元醇代替甲醇作為還原劑制備二氧化氯，克服了揮發(fā)有機(jī)物二次污染問(wèn)題；美國(guó)專(zhuān)利N0.3，101,248公開(kāi)了涉及用各種堿金屬和堿土金屬汞齊作為還原劑來(lái)合成亞氯酸鹽的工藝。
[0006]國(guó)內(nèi)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)在引進(jìn)和消化國(guó)外成熟技術(shù)的同時(shí)，結(jié)合國(guó)內(nèi)實(shí)際情況開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的亞氯酸鈉制備技術(shù)和工業(yè)化生產(chǎn)裝置，集成創(chuàng)新獲得專(zhuān)利數(shù)量不斷增多。四川大學(xué)科研人員發(fā)明了用尿素作還原劑與氯酸鹽反應(yīng)制備亞氯酸鹽，實(shí)現(xiàn)亞氯酸鈉與一種有機(jī)肥的聯(lián)產(chǎn)；針對(duì)S02、H2O2還原劑成本高的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)學(xué)者也對(duì)該方法進(jìn)行了研究，提出了采用蔗糖、纖維素等作為還原劑制備亞氯酸鹽的方法；天津職業(yè)大學(xué)科研人員獨(dú)創(chuàng)了用乙二醛作還原劑制備亞氯酸鈉的方法，取得了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)；專(zhuān)利CN1491883A采用在反應(yīng)體系中加入少量Mn、Ag、Pd、Pb等過(guò)渡金屬鹽催化劑促進(jìn)氯氣和甲醇作用，以提高甲醇利用率和反應(yīng)速度。
[0007]上述亞氯酸鈉的還原法制備工藝在實(shí)際生產(chǎn)和工業(yè)化過(guò)程中存在以下幾類(lèi)問(wèn)題:最終產(chǎn)品中某些雜質(zhì)，特別是碳酸鹽和碳酸氫鹽的含量高；S02、H2O2、有機(jī)物還原劑價(jià)格昂貴，導(dǎo)致生產(chǎn)成本高居不下；對(duì)大分子碳水化合物的反應(yīng)控制不到位，轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速度不高；涉及不同領(lǐng)域產(chǎn)品的聯(lián)合生產(chǎn)，現(xiàn)仍未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
[0008]亞氯酸鈉生產(chǎn)成本中原料氯酸鈉成本占很大比重，提高氯酸鈉轉(zhuǎn)化率是降低生產(chǎn)成本的關(guān)鍵。氯酸鈉轉(zhuǎn)化率受反應(yīng)液中酸濃度、還原劑性質(zhì)和催化劑影響，研究新型還原齊?、催化劑或組合成復(fù)合還原劑，提高氯酸鈉轉(zhuǎn)化率和降低生產(chǎn)成本，是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種成本更低、效率更高的超聲波負(fù)壓復(fù)合還原制備亞氯酸鈉新工藝。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)方案是:超聲波負(fù)壓復(fù)合還原制備亞氯酸鈉新工藝，分為三步，第一步是超聲波負(fù)壓復(fù)合還原反應(yīng):在低酸度的硫酸介質(zhì)中采用淀粉和硫鐵礦作為復(fù)合還原齊?、硫酸釩酰作為催化劑催化還原氯酸鈉，產(chǎn)生二氧化氯氣體，該反應(yīng)是在具有超聲波且負(fù)壓條件的超聲波環(huán)流式負(fù)壓曝氣反應(yīng)器中進(jìn)行的，其涉及到的化學(xué)反應(yīng)式如下:
【權(quán)利要求】
1.超聲波負(fù)壓復(fù)合還原制備亞氯酸鈉新工藝，分為三步，第一步是超聲波負(fù)壓復(fù)合還原反應(yīng):在低酸度的硫酸介質(zhì)中采用淀粉和硫鐵礦作為復(fù)合還原劑、硫酸釩酰作為催化劑催化還原氯酸鈉，產(chǎn)生二氧化氯氣體，該反應(yīng)是在具有超聲波且負(fù)壓條件的超聲波環(huán)流式負(fù)壓曝氣反應(yīng)器中進(jìn)行的，其涉及到的化學(xué)反應(yīng)式如下:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波負(fù)壓復(fù)合還原制備亞氯酸鈉新工藝，其特征在于--第一步反應(yīng)中，反應(yīng)溫度為60°C，還原劑過(guò)量8%，超聲波功率為1.2KW，反應(yīng)時(shí)間為40min，總酸度為0.5-1.9M，硫酸釩酰的濃度0.01-0.02M。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波負(fù)壓復(fù)合還原制備亞氯酸鈉新工藝，其特征在于:第二步反應(yīng)的最佳工藝條件為:吸收溫度3°C，NaOH濃度4.5mol / L，H2O2與NaOH的摩爾比為0.75:1，吸收時(shí)間為IOOmin。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的超聲波負(fù)壓復(fù)合還原制備亞氯酸鈉新工藝，其特征在于:所述超聲波環(huán)流式負(fù)壓曝氣反應(yīng)器包括塔體、導(dǎo)流筒、換熱器、超聲波發(fā)生器、微孔曝氣器、智能控制器，所述塔體上設(shè)有出料口、進(jìn)氣口、出氣口、多個(gè)進(jìn)料口、溫度檢測(cè)器、壓力調(diào)節(jié)裝置、泄壓排氣管和防爆泄壓裝置，所述微孔曝氣器設(shè)置在塔體內(nèi)導(dǎo)流筒之下或多段導(dǎo)流筒之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波負(fù)壓復(fù)合還原制備亞氯酸鈉新工藝，其特征在于:在氯酸鈉還原生成二氧化氯和二氧化氯堿液吸收為亞氯酸鈉兩步反應(yīng)的中間設(shè)計(jì)了氣體調(diào)節(jié)站，用以除去二氧化氯氣體中的CO2和其他雜質(zhì)、夾帶物,并調(diào)節(jié)氣體溫度。
【文檔編號(hào)】C01B11/10GK103950894SQ201410129757
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】盧偉民 申請(qǐng)人:江西晟源化工有限公司