JPH0621005B2 - 二酸化塩素の製造法 - Google Patents

二酸化塩素の製造法

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JPH0621005B2
JPH0621005B2 JP1256187A JP25618789A JPH0621005B2 JP H0621005 B2 JPH0621005 B2 JP H0621005B2 JP 1256187 A JP1256187 A JP 1256187A JP 25618789 A JP25618789 A JP 25618789A JP H0621005 B2 JPH0621005 B2 JP H0621005B2
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sulfuric acid
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    • C01B11/022Chlorine dioxide (ClO2)
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は塩素酸ソーダに還元剤を反応させて二酸化塩素
を製造する方法に関するものである。
(従来の技術) 現在工業的に実施されている二酸化塩素製造法を大別す
ると i)硫酸酸性溶液で塩素酸ソーダを亜硫酸ガスで還元す
る方法 ii)硫酸酸性溶液で塩素酸ソーダを塩化水素で還元する
方法 iii)塩素酸ソーダもしくは塩素酸カルシウムを塩酸で
還元する方法 これらのいずれの方法も二酸化塩素(および塩素)とと
もに反応廃液が生成する。上記i)、ii)の各方法の場
合いずれも硫酸と芒硝を主成分とし若干の塩素酸ソーダ
を含有しているが多くの場合、製紙パルプ用蒸解黒液に
混入して芒硝分を有効利用している。又、硫酸ばん土製
造に利用している場合もある。
しかし、利用出来る廃液の絶対量には限度がありそれを
超える廃液が生成する場合は放棄せざるを得なくなりそ
の際は中和薬剤等を必要とするのでそのために多額の経
費を要することになる。特にii)の方法はi)に比し運
転方法が簡単であるために最近多数の工場で採用されて
いるが反応廃液生成量が極めて多量なので(発生二酸化
塩素1トンあたり芒硝約1.1トン、硫酸約2トンを含
む約7トンを副生)その処理方法が問題となることが多
い。i)の方法の廃液量はこれより少いが亜硫酸ガスの
発生装置を必要としその面で、運転操作が複雑化し、ま
た亜硫酸ガスによる公害問題の発生するおそれがある。
またi)、ii)の方法の改良法として反応廃液より中性
芒硝または酸性芒硝を回収し硫酸を再使用する方法があ
り、上記の廃液問題を解消するのに便利であるが、反面
冷凍機あるいは蒸発装置等を必要とし設備費が甚だしく
割高となり運転操作も複雑となる欠点がある。また、ii
i)の方法は廃液として少量の塩素酸塩と食塩もしくは
塩化カルシウムの希薄塩酸溶液が生成するが、これらは
製紙用薬剤として利用価値がなく少量のアルカリで中和
した後放棄されており、廃液を有効利用する方法に比し
経済的に不利となる。さらにこの廃液(食塩溶液の場
合)を電解して再び塩素酸ソーダに戻す方法もあるが、
食塩濃度がうすいので濃縮を必要とし設備費が大となり
経済的に不利である。また濃縮せずに食塩を添加すれば
廃液量が大であるため不必要に多量の濃食塩溶液が生成
されることになり、電解工程を含めた全体のプラントス
ケール上極めて不合理を来すことになる。
またi)の方法は二酸化塩素のみの発生であるのに対し
て、ii)iii)の方法は同時に塩素の発生するのが特徴
である。通常この副生塩素は吸収段階で二酸化塩素と分
離された後、苛性アルカリで吸収され次亜塩素酸ソーダ
としてパルプ漂白工程で消費される。しかし、漂白工程
において次亜塩素酸ソーダの使用量が少い場合はその過
剰が問題となる。現在工業的に利用されている方法は殆
んどi)及びii)であるが、そのうち最も数多く用いら
れているのはii)の方法である。この方法の利点はすで
に述べたように亜硫酸ガス発生装置、芒硝回収装置等の
複雑な付帯設備を要せず、したがって設備費が安価で運
転操作が簡単であり、また原料塩素酸ソーダの原単位も
最も優れていることである。反面欠点としては発生廃液
量がi)に比較して多く、また塩素ガスが副生すること
でこれらは発生装置の規模が大きくなってくると問題と
なることが多い。
発生廃液に関して述べれば、硫酸酸性で塩素酸ソーダを
塩化水素で還元する方法では塩化水素源として塩酸を用
いる場合と食塩及び硫酸を用いる場合がある。かっては
食塩及び硫酸がよく用いられたが、これは系内のナトリ
ウムイオン量を多くし溶解度の関係で結果的に廃液量の
増加を来すため、最近は塩酸を用いる場合が多くなっ
た。これにより廃液量は確かに減少したが塩酸に伴って
系内に入る水のためi)の方法に比し、1.3倍程度の
廃液を生じている。また副生塩素が問題となることのあ
るのも前述のとおりである。
(発明が解決しようとする課題) 本発明は以上の問題点、すなわち還元剤として塩酸を使
用する二酸化塩素の発生法における副生塩素量の削減及
び廃液量を減少させることが可能で工業的に有利な方法
を提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段) 本発明はすなわち、塩素酸ソーダに還元剤を反応させて
二酸化塩素を製造するにあたり反応帯域を二分し、
(I)反応帯域Aには塩素酸ソーダ、メタノール、及び
硫酸を添加反応させ、(II)反応帯域BにおいてはAよ
りの廃液に過酸化水素又は過酸化水素と硫酸とを添加反
応させて残存塩素酸ソーダを分解し、各反応帯域より発
生する二酸化塩素を分離取得することを特徴とする二酸
化塩素の製造法である。
次に本発明方法を図面により説明する。
二酸化塩素発生槽(1)(反応帯域A)には貯槽(2)より塩
素酸ソーダ(3)とともに硫酸(4)を添加し、またメタノー
ル(5)は後記の不活性ガス(9)と共に導入する。また二酸
化塩素発生槽(6)(反応帯域B)には塩素酸ソーダが残
存するように反応させた二酸化塩素発生槽(1)よりの廃
液(7)を導き過酸化水素(8)を添加する。各槽(1)(6)の下
部よりは空気等の不活性ガス(9)を吸込んで発生する二
酸化塩素ガス(10)を取り出し、二酸化塩素吸収塔(11)に
導き冷水(12)により二酸化塩素ガスを吸収させ二酸化塩
素水(13)を製造する。二酸化塩素発生槽(6)よりの廃液
(14)は硫酸、芒硝分を主成分とし、パルプ蒸解用に使用
される。各二酸化塩素発生槽で発生する二酸化塩素ガス
吸収部は共通にして差支えない。また反応帯域A,Bに
おけるそれぞれの塩素酸ソーダの分解率はメタノール、
硫酸、過酸化水素の添加量により任意に調節することが
できる。なお硫酸は必要量の全量を反応帯域Aに添加し
てもよくその一部を反応帯域Bに添加してもよい。
反応帯域A(二酸化塩素発生槽1)における主反応式は
次式で示され NaClO3+1/2H2SO4+1/2CH3OH→ ClO2+1/2Na2SO4+1/2HCHO+H2O…(1) 反応帯域B(二酸化塩素発生槽6)における主反応式は
次式で示される。
NaClO3+1/2H2SO2+1/2CH2SO4→ ClO2+1/2Na2SO4+H2O+1/2O2…(2) (作用) メタノールにより硫酸酸性の塩素酸ソーダ水溶液を還元
することによって二酸化塩素を製造する方法は“ソルベ
イ法”として公知である。しかしこの反応は、元来反応
収率は良好であるが非常に緩慢であり、多数の大容量の
反応器を用いても未反応塩素酸ソーダ等を含む多量の廃
液を排出し、この反応率の低いことにより原料塩素酸ソ
ーダの原単位の劣っていることが欠点とされていた。
本発明方法ではメタノールによる反応は反応帯域Aにお
いてのみ実施するので、反応帯域Aよりの反応廃液に未
反応塩素酸ソーダが含まれていても、反応帯域Bにおい
てより効率よく分解されて二酸化塩素になるため、全体
としての塩素酸ソーダの原単位は良好である。
またメタノールは安価で使用量も少く硫酸の使用量も相
対的に減少するため、二酸化塩素の製造コストを引上げ
ることはない。一方、過酸化水素により二酸化塩素ガス
発生に伴う副生塩素を減少させる方法は、特開昭53−
66892号、特開昭63−8203号に記載されてい
るが、過酸化水素は高価であり二酸化塩素の製造原価を
増加させる原因となる。しかし本発明方法においてはそ
の使用が反応帯域Bに限られるため、その使用量は二酸
化塩素発生量に対し相対的に減少させることができコス
トを引上げることはない。
(発明の効果) 本発明方法による種々の利点を列挙すると次の如くであ
る。
1)反応帯域A・Bにおいて塩酸又は塩化水素発生源と
なる塩化物を使用しないため、副生塩素の量を減少もし
くは実質的にゼロにできるので、副生塩素過剰による問
題を解消し得る。また漂白工程で次亜塩素酸ソーダ又は
塩素の使用量が減少しても対応が可能である。
2)系内に入る水が減少するため、前記従来の方法ii)
iii)はもちろのこと、i)の方法に比べてもさらに廃
液量を減少することが可能となった。したがって廃液過
剰による問題を回避し得る。
3)以上の利点に加えて、経済的に高価な過酸化水素と
安価なメタノールとの併用によりそのバランスが保たれ
二酸化塩素の製造原価を従来法より上昇させることはな
い。
4)従来法の場合の亜硫酸ガス発生装置や廃液の濃縮設
備、晶出設備のような付帯設備を要せず、運転操作が簡
単で容易に自動運転を実施することができ、したがって
設備の建設費、運転費を軽減できるうえ既存設備からの
転換が容易にできる。
(実施例) 以下実施例、比較例により本発明方法を説明する。
実施例1 図面に示す装置を使用し、反応帯域AにNaClO3639g
/の水溶液を31/hr、濃硫酸14.9/hr
の割合で注加し、約40℃に加温して下部よりメタノー
ルを2.5/hr、空気を28Nm/hrの割合で
吹込んだ。反応帯域Aより排出される廃液流量は41
/hr、組成はNaClO3 90g/、H2SO4483g/
、Na2SO4267g/、メタノールtraceであり、こ
れを反応帯域Bに導入しながら過酸化水素水(H2O235
%)を1.4/hrの割合で注加し、液を50〜60
℃に加温して、下部より空気を5.7m/hrの割合
で吹込んだ。反応帯域Aよりの発生ガス(ClO2 10.
1kg/hr)と反応帯域Bよりの発生ガス(ClO2
kg/hr)を同一の二酸化塩素吸収塔で5℃の冷水に
吸収させて、二酸化塩素水(ClO2 7g/)を172
0/hrの割合で得た。一方反応帯域Bより流出する廃
液流量は40/hr、組成はNaClO3 10g/、Na
2SO4 324g/、H2SO4450g/、H2O2traceで
あり、発生二酸化塩素トン当りの各物質原単位は次の通
りであった。
NaClO31,650kg,35%H2O2140kg、 H2SO4 2,290kg、メタノール167kg、 廃硫酸1,500kg 比較例1 反応帯域AにNaClO3 639g/の水溶液 25.8
/hr、濃硫酸14.2/hr,35%過酸化水素
水7/hrの割合で注加し40〜60℃に加温する。
また下部より空気を28Nm/hrの割合で吹込む。
発生ガス(ClO210.1kg/hr)を5℃の冷水に吸
収させて二酸化塩素水(ClO2 7g/)を1430
/hrの割合で得た。一方反応帯域Aより流出する廃液
流量は38/hr、組成はNaClO3 8g/、Na2SO4
289g/、H2SO4 465g/、H2O2traceであ
り発生二酸化塩素トン当りの各物質原単位は次のとおり
であった。
NaClO3 1,650kg,35%H2O2 850kg、H2
SO4 2,560kg,廃硫酸1,770kg この例は、硫酸酸性溶液で塩素酸ソーダを塩素イオンを
媒体として過酸化水素で還元して二酸化塩素を発生させ
る方式であるが、実施例と比較して高価な過酸化水素を
多く要し、経済性に劣ることが判る(ちなみに35%過
酸化水素の市価はメタノールの約3倍である)。
比較例2 反応帯域AにNaClO3 639g/の水溶液を31/
hr、濃硫酸14.9/hrの割合で注加し、40〜
50℃に加温して下部よりメタノール25.2/h
r、空気を28Nm/hrの割合で吹込んだ。一方、
反応帯域Aより流出する廃液流量は40.3/hr、
組成はNaClO3 90g/、Na2SO4 267g/、H2
SO4 483g/であり、発生二酸化塩素トン当りの
各物質原単位は次のとおりであった。
NaClO3 1,980kg,メタノール200kg、H2SO
42,740kg、廃硫酸1,950kg この例は硫酸酸性溶液で塩素酸ソーダをメタノールで還
元するいわゆるソルベー法であり、実施例に比し副生塩
素はほぼゼロであるが、廃硫酸は多く塩素酸ソーダの原
単位も悪く経済性に劣ることが判る。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明法を実施するための装置を示す概略図であ
る。 1……二酸化塩素発生槽(反応帯域A)、 6……同(反応帯域B)、 3……塩素酸ソーダ水溶液の注入経路、 4……硫酸の注入経路、5……メタノール注入経路、 7……反応帯域AよりBへの廃液経路、 8……過酸化水素水の注入経路、 11……二酸化塩素吸収塔。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】塩素酸ソーダに還元剤を反応させて二酸化
    塩素を製造するにあたり、反応帯域を2分し、(I)反
    応帯域Aには、塩素酸ソーダ、メタノール、硫酸を添加
    反応させ、(II)反応帯域BにおいてはAよりの廃液に
    過酸化水素、又は過酸化水素と硫酸とを添加反応させて
    残存塩素酸ソーダを分解し、各反応帯域より発生する二
    酸化塩素を取得することを特徴とする二酸化塩素の製造
    法。
JP1256187A 1989-09-29 1989-09-29 二酸化塩素の製造法 Expired - Lifetime JPH0621005B2 (ja)

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