CH373739A - Verfahren zur Herstellung von Chlordioxyd - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung von Chlordioxyd    Es ist bekannt, Chlordioxyd durch Reduktion  eines     Chlorates,    z. B.     Natriumchlorat,    mit Schwefel  dioxyd in schwefelsaurer Lösung herzustellen.    Die hierbei stattfindende Umsetzung wird bei  Verwendung von     Natriumchlorat    im allgemeinen fol  gendermassen formuliert:  
EMI0001.0004     
    Ausser diesen Reaktionen finden in der Reak  tionslösung noch Nebenreaktionen statt, durch welche  eine     Reduktion    des entstandenen Chlordioxyds durch    das in der Lösung befindliche Schwefeldioxyd be  wirkt wird. Diese Nebenreaktionen können z. B.

    wie     folgt        formuliert    werden:  
EMI0001.0008     
    Das nach Reaktion 4 entstehende Chlor geht  praktisch ausschliesslich in das nach Reaktion 3 ent  standene Chlordioxyd, während die nach Reaktion  5 entstandene     Salzsäure,    sofern ihre Konzentration  nicht allzu hoch ist, grösstenteils in der Reaktions  lösung verbleibt.  



  Bei der praktischen Durchführung der bekann  ten, nach den obengenannten Gleichungen verlau  fenden Verfahren zur Herstellung von Chlordioxyd,  die diskontinuierlich oder kontinuierlich durch  geführt werden können, ist zwar eine vollständige  Ausschaltung der Reaktionen 4 und 5, welche die  Ausbeute an Chlordioxyd herabsetzen, nicht mög  lich; anzustreben ist jedoch eine möglichst weit  gehende Herabsetzung ihres Anteils an der Gesamt  reaktion.  



  Es wird nun ein Verfahren zur kontinuierlichen  Herstellung von Chlordioxyd durch Reaktion eines    Alkali- oder     Erdalkalichlorats    mit Schwefeldioxyd  in saurer     Lösung    vorgeschlagen, das es gestattet, den  aufgezeigten Nachteil zu vermeiden und die Ablauf  verluste erheblich, beispielsweise bis auf 1,0 bis       2,511/o    des     eingesetzten    Chlorats, zu vermindern. Bei  den bekannten Verfahren betragen die Ablaufverluste  mindestens     7-101/o,.     



  Das erfindungsgemässe     Verfahren    ist dadurch  gekennzeichnet, dass die Reaktion des     Alkali-    oder       Erdalkalichlorats    mit Schwefeldioxyd in zwei Stufen  vorgenommen wird, mit der Massgabe, dass in der  ersten Stufe mehr als die     Hälfte    des eingesetzten  Chlorats umgesetzt wird und die Reaktionslösung  nach erfolgter Umsetzung noch mindestens 1     Gew.

   /o     Chlorat enthält, und dass die in dieser ersten Stufe  nicht umgesetzte Menge des Chlorats, zweckmässig  nach Ableitung in     ein    zweites Reaktionsgefäss, in  der zweiten Stufe mit so viel vorzugsweise gasförmi-           gern        S02    umgesetzt wird, dass die Konzentration an  Chlorat unter 1     Gew.O/o    sinkt.  



  Die erschöpfte Reaktionslösung kann man ab  fliessen lassen. Als Chlorate können z. B. in Betracht  kommen:     Natriumchlorat,        Kaliumchlorat,        Calcium-,     Barium-,     Strontiumchlorat.     



  Beispielsweise wird in eine     wässrige    Lösung, die  ein     Alkali-    oder     Erdalkalichlorat    und Schwefelsäure       enthält,    gasförmiges Schwefeldioxyd und     wässrige          Alkalichlorat-    oder     Erdalkalichloratlösung    konti  nuierlich eingeleitet.

   Hierbei kann man die Strö  mungsgeschwindigkeit der     chlorathaltigen    Lösung  und die Zufuhr des gasförmigen Schwefeldioxyds  sowie die Konzentrationen des Chlorats und der  Schwefelsäure in der Reaktionslösung so     aufeinan-          der        abstimmen,

          dass        in        der        ersten        Stufe        etwa        70%          bis        etwa        95%        und        in        der        zweiten        Stufe        etwa        30%     bis etwa     511/e    der gesamten     Chloratmenge    umgesetzt  werden.

   Die Konzentration der verwendeten Chlorate  in der ersten Stufe kann zwischen etwa 1 und etwa  8     Gew.O/o,    mit besonderem Vorteil zwischen 1,5 und  4     Gew.O/o,    liegen. In der zweiten Stufe kann die  Konzentration der angewendeten Chlorate unter  1     Gew        O/o,    vorzugsweise zwischen etwa 0,15 und       0,6        Gew.%,        betragen.     



  Es hat sich herausgestellt, dass die Temperaturen,  bei denen die beiden Stufen durchgeführt werden,  zwischen etwa 15 und etwa 60  C, vorzugsweise  zwischen 30 und 50  C,     liegen    können. Mit beson  derem     Vorteil    führt man das     erfindungsgemäss    vor  geschlagene Verfahren in der Weise aus, dass die  pro 1 Liter Reaktionsflüssigkeit umgesetzte Menge  der angewandten Chlorate etwa 0,3 bis 0,5     Mol     C103 pro Stunde in der ersten Reaktionsstufe und  etwa 0,01 bis 0,1     Mol        CIO3    pro Stunde in der  zweiten Reaktionsstufe beträgt.  



  Die bei der oben beschriebenen Durchführung  des erfindungsgemässen Verfahrens zur Verwendung  kommende, Schwefelsäure     enthaltende    Lösung kann  hinsichtlich ihrer     H.,S04        Konzentration    in weiten  Grenzen schwanken. Im allgemeinen ist eine Kon  zentration zwischen etwa 35 und etwa 60     Gew        II/o          HIS04    vorteilhaft. Doch können die angegebenen  Grenzen unter Umständen über- bzw. unterschritten  werden. Das     S02    wird zweckmässig mit Luft oder  einem     andern        inerten    Gas verdünnt benutzt.

   Vor  teilhafterweise kann man solche Gase mit einem       S02        Gehalt        zwischen        etwa        0,5%        und        etwa        10%        ver-          wenden;    doch sind auch ausserhalb dieser Zahlen  liegende     S02    Gehalte möglich.  



  Beim Arbeiten nach dem Verfahren gemäss der  Erfindung erreicht man, dass der weitaus überwie  gende Teil der angewandten Chlorate bei solchen  Konzentrationen umgesetzt wird, bei denen die  Nebenreaktionen 4 und 5 noch nicht merklich in  Erscheinung treten, so dass zur Erzielung eines  niederen     Chloratgehaltes    der ablaufenden Lösung  nur ein geringer Teil des Chlorats bei den an sich  ungünstigeren niederen     Konzentrationen    umgesetzt       züi    werden braucht.    Eine zur Durchführung des erfindungsgemäss vor  geschlagenen Verfahrens beispielsweise geeignete  Vorrichtung ist schematisch in der Zeichnung dar  gestellt.

   Hierin bedeutet 1 ein mit einem     überlauf    2  versehenes Reaktionsgefäss, welchem bei 3 und 4  laufend Chlorat oder     Chloratlösung    und Schwefel  säure geeigneter Konzentration zugeführt werden.  In die in dem Gefäss 1 befindliche Reaktionslösung,  welche durch den überlauf 2 kontinuierlich abfliesst,  wird     mit    Hilfe einer     Gasverteilungseinrichtung    5  laufend Luft oder ein anderes geeignetes     Inertgas     mit etwa 2-6     Vol:O/o        S02    eingeblasen.

   Hierbei wird  durch Kontrollen dafür gesorgt, dass die Konzentra  tion an     NaCIOs    in Gefäss 1 ständig zwischen 1,0  und 8,0     Gew.O/o,    vorzugsweise 1,5 und 4,0     Gew:O/o,     liegt. Das entstehende     chlordioxydhaltige    Gasgemisch  wird bei 6 abgeführt.

   Die durch den überlauf 2  ablaufende Reaktionslösung gelangt in das zweite  Reaktionsgefäss 7 und wird dort mit Hilfe einer       Gasverteilungseinrichtung    8 erneut mit so viel mit       einem        Inertgas        auf        2-6        Vol.%        verdünntem        S02        be-          handelt,    dass die Konzentration der Lösung ständig       unterhalb        1,0        Gew        %        NaC103,

          vorzugsweise        bei        0,15     bis 0,6     Gew.O/o,    liegt. Das entstehende     chlordioxyd-          haltige    Gasgemisch wird bei 9 abgeführt und mit  dem aus dem Gefäss 1 kommenden Gasstrom ver  einigt, während die praktisch erschöpfte Reaktions  lösung über einen überlauf 10 abfliesst.  



  Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen,  die Umsätze an Chlorat pro Volumen- und Zeit  einheit in Reaktionsgefäss 7 niedriger zu halten, als  in dem bei höheren     Chloratkonzentrationen    arbei  tenden Gefäss 1. Hierdurch kann die Reduktion des  gebildeten Chlordioxyds nach den Gleichungen 4  und 5 noch etwas weiter vermindert werden. Bei  spielsweise arbeitet man in Gefäss 1 mit Umsätzen  von 20 bis 40 g     NaC103/1    Stunde, während in Ge  fäss 7 Umsätze unterhalb 10 g     NaC103/1    Stunde be  sonders günstig sind.  



  In einem Beispiel, in welchem zwei Reaktions  gefässe 1 und 7 von 180 bzw. 40 Liter Flüssigkeits  inhalt benutzt werden, werden in Gefäss 1 pro Stunde  5,8 kg     NaC103    in Form einer wässerigen Lösung  vom     spez.        Gew.    1,386 sowie 16,2 kg     H2S04    von       etwa        53,0        Gew.%        eingeführt.        Gleichzeitig        werden     in die in Gefäss 1 befindliche Flüssigkeit pro Stunde       17        m3        Luft,

          welcher        etwa        4,0        Vol.%        S02        beigemischt     wird, eingeleitet. Die Temperatur der Reaktions  lösung beträgt etwa 32 , die Dichte etwa 1,4     kg,ILiter.     Der Gehalt der Lösung an     Natriumchlorat    schwankt       zwischen        1,5        und        1,

  8        Gew.%.        Die        in        das        Gefäss    7  abfliessende Reaktionslösung wird dort nochmals       mit        etwa        1,6        m3        Luft,        die        4,0        Vol        %        S02        enthält,     behandelt.

   Die Reaktionstemperatur beträgt eben  falls 32  C, die Dichte der Lösung 1,4     kg/Liter,    der       Chloratgehalt        schwankt        zwischen        0,4        bis        0,6        Gew        %.     Die pro Stunde abfliessende Lösung enthält 81 g       NaCl03    sowie Chlorid, welches umgerechnet 49 g       NaCl03    entspricht.

   Der     Gesamtablaufverlust    beträgt       also        etwa        2,2%,        die        sich        aus        1,4%        Ablaufverlust        in              Form        von        Chlorat        und        0,8        %-        Ablaufverlust        in        Form     von Chlorid     zusammensetzen.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Chlordioxyd durch Reaktion eines ,Alkali- oder Erdalkalichlorats mit Schwefeldioxyd in saurer Lö sung, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion in zwei Stufen vorgenommen wird, mit der Massgabe, dass in der ersten Stufe mehr als die Hälfte des ein gesetzten Chlorats umgesetzt wird und die Reaktions lösung nach erfolgter Umsetzung noch mindestens 1 Gew.% Chlorat enthält,

   und dass die in dieser ersten Stufe nicht umgesetzte Menge des Chlorats in der zweiten Stufe mit so viel S02 umgesetzt wird, dass die Konzentration an Chlorat unter 1 Gew % sinkt. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass in der ersten Stufe 70 bis 9511/o-, in der zweiten 30 bis 5111o, des gesamten Chlorats umgesetzt werden. 2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Temperaturen in den beiden Reaktionsstufen 15 bis 60 C, vorzugsweise 30 bis 50 C, betragen. 3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge- kennzeichnet, dass die pro Liter Reaktionsflüssigkeit umgesetzte Menge Chlorat in der ersten Reaktions stufe 0,3 bis 0,5 Mol C103 pro Stunde und in der zweiten Reaktionsstufe 0,01 bis 0,1 Mol C103 pro Stunde beträgt.