JPS5842122B2 - カ性アルカリとハロゲンの熱化学的製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアルカリ金属ハロゲン化物を原料とし、これか
ら力性アルカリ及びハロゲンを熱化学的に製造する方法
に関し、その目的は従来の方法とは全く異なったエネル
ギー源を利用してそれら製品を効率よく製造することに
ある。

最近、省エネルギーあるいはエネルギーの有効利用とい
う観点から、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する
ことなしに、直接熱エネルギーを使用する化学工業プロ
セスに大きな関心が向けられ、その工業的方法の開発が
重要な技術課題となっている。

これまで、塩化ナトリウムや塩化カリウムのようなアル
カリ金属ハロゲン化物を原料とする力性ソーダや力性カ
リのような力性アルカリと塩素の製造については、電気
分解法及びイオン交換膜法が主に採用されているが、こ
れらの方法はいずれも電気エネルギーの使用を必須とし
、熱エネルギーのみを用いる実用的方法はなかった。

本発明は、塩化ナトリウムや塩化カリウムなどのアルカ
リ金属ハロゲン化物から対応する水酸化ナトリウムや水
酸化カリウムなどの力性アルカリを製造するに際し、エ
ネルギー源として熱エネルギーのみを用いる新規な化学
プロセスを提供することを目的とする。

すなわち、本発明によれば、アルカリ金属ハロゲン化物
に二酸化窒素を反応させてハロゲンと亜硝酸アルカリを
生成させ、次にこの生成した亜硝酸アルカリに水と酸素
とを反応させて力性アルカリを生成させることを特徴と
する力性アルカリ及びハロゲンの製造方法が提供される
。

本発明の方法は、本質的には２つの反応からなり、原料
としては、アルカリ金属ハロゲン化物以外には熱と無限
に存在する水と空気中酸素を供給するだけで目的の力性
アルカリとハロゲンを製造することができ、そしてプロ
セスにおいて生成する他の物質は全て循環使用すること
ができる。

本発明においては、アルカリ金属ハロゲン化物の分解剤
として二酸化窒素を用いる。

この二酸化窒素はアルカリ金属ハロゲン化物と反応し、
ハロゲンを発生させるとともに、それ自体は亜硝酸アル
カリに変換される。

ＭＸ＋ＮＯ２→ ＭＮＯ２＋’／２Ｘ２ （
１）（式中、Ｍはナトリウム、カリウムなどのアルカリ
金属、Ｘは塩素、臭素、ヨウ素、フッ素などのハロゲン
原子を各表わす） この反応は常温以上、好ましくは１５０〜３５０℃の温
度範囲で効率よく進行する。

本発明によれば、前記の反応（１）で得られた亜硝酸ア
ルカＩＪ （ＭＮＯ，）に対し水と酸素とを反応させ、
力性アルカリを生成させる。

この場合、二酸化窒素が副生ずる。

ＭＮ０２＋１／２Ｈ２０−１−１／４０．．４０Ｈ＋Ｎ
Ｏ２（２）この反応は加熱下において実施され、その加
熱温度は亜硝酸アリ力ＩＪ （ＭＮＯ，、）の種類によ
って異なるが、通常は３５０℃以上の温度が採用され、
殊に亜硝酸ソーダの場合、約４００℃以上、好ましくは
５００〜９００℃の温度範囲及び亜硝酸カリウムの場合
、約３５０℃以上、好ましくは４５−０〜９００℃の温
度範囲が採用される。

この反応（２）において生成した力性アルカリはそのま
ま商品として回収されるが、同時に生成する二酸化窒素
は再び前記反応（１）における反応原料として循環使用
される。

本発明において、前記反応（１）は固体のＭＸに対し気
体のＮＯ２及び反応（２）は液体のＭＮｏ ２に対し気
体の水蒸気及び酸素を各反応させるというように、固体
／気体あるいは液体／気体の反応系で反応が進行するこ
とから、生成物の分離回収は極めて容易である。

また、本発明においては、アルカリ金属ハロゲン化物の
分解剤として、水の存在下、二酸化窒素を酸素と組合せ
て用いることもできる。

この場合の反応は次の式により示される。

ＭＸ＋ＮＯ２＋ １／２０２→ＭＮＯ３＋ １／２ＣＡ
’２ （３）この反応は温度１００℃以下、好まし
くは室温〜５０’Ｃの温度範囲で実施される。

この反応は、有利には、アルカリ金属ハロゲン化物の飽
和水溶液Ｑこ対し、二酸化窒素と酸素を同時に作用させ
ることにより行われる。

本発明によれば、前記反応（３）により生成した硝酸ア
ルカリに対し水を反応させ、力性アルカリを生成させる
。

ＭＮ０３＋１／２Ｈ２０−）ＭＯＨ＋ＮＯ２＋１／４０
２ （４）反応（４）は加熱下に実施され、その加
熱温度は硝酸アルカリの種類によって異なるが、一般に
は、約３５０’Ｃ以上であり、殊に硝酸ソーダの場合、
約４００℃以上、好ましくは５００〜９００℃の温度範
囲及び硝酸カリウムの場合、約３５０℃以上、好ましく
は４５０〜９００℃の温度範囲が採用される。

本発明の方法は、前記から明らかなように、本質的には
わずか２つの反応のみによって実施され、消費原料は実
質的にはアルカリ金属ハロゲン化物と水と酸素のみであ
り、他の反応原料はいずれも反応系中を適当な形態で循
環使用される。

したがって、反応系からはアルカリ金属ハロゲン化物の
分解により生成した力性アルカリとハロゲンが取出され
るだけであり、他の副生物は反応系から何ら排出されず
、化学廃棄物公害の問題は生じない。

さらに、本発明は、アルカリ金属ハロゲン化物を分解す
るのに熱エネルギーをそのまま使用するので、熱エネル
ギーを電気エネルギーに変換したのち実施される従来の
方法に比して、力性アルカリ及びハロゲンの製造コスト
を著しく低減させることができ、その産業的意義は太き
い。

次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

実施例 １ １１の食塩固体を白金ボートに取り環状電気炉に設置し
た石英管中に置き、約２４０℃に加熱しながら二酸化窒
素ガスを流通させた。

二酸化窒素ガスはボンベ詰めの純度９９係以上であった
。

反応により生成した塩素ガスは水に溶解させて捕集した
。

反応は１時間実施した。この間に水中に捕集された塩素
をチオ硫酸ナトリウムで分解して塩素イオンとし、これ
を定量した。

その結果、反応により生成した塩素ガスは４．９１９で
あった。

これは最初の原料として反応に供された食塩のおよそ８
１％が分解して塩素として回収されたことになる。

次に、白金ボード中の固体はそのままの状態で電気炉中
に置き、二酸化窒素の流通を止め、温度を６００℃に上
げて、今度は水蒸気と空気を流通させて反応させた。

１時間反応させたのち放冷して白金ボード中に生成した
力性ソーダを定量したところ５．００ｇであった。

これは最初の原料として反応に供された食塩の７３係が
分解して力性ソーダを生じたことになる。

実施例 ２ １１の食塩を溶解させた飽和水溶液中に二酸化窒素と空
気を吹き込んで反応を実施した。

反応温度は約４０℃で１時間反応させた。

反応により生成した塩素ガスは水に吸収させ、反応後、
チオ硫酸ナトリウムで分解して塩素イオンにし、定量し
た。

その結果、反応により発生した塩素ガスは４．６ｇであ
った。

これは最初の原料として反応に供された食塩の約７５係
が分解して塩素として回収されたことになる。

次に、塩素ガスを放逐した後の水溶液を白金かト中に移
し、環状電気炉に設置したアルミナ製の管中に置き、徐
々に温度を上げた。

温度が６００℃になったとき一定に保ち、同時に水蒸気
を流通させた。

反応は約４００℃で始まったが、本実施例では６００℃
において１時間反応させた。

その後放冷して白金ボート中に生成した力性ソーダを定
量したところ４，３ｇであった。

これは最初の原料として反応に供された食塩のおよそ６
３係が分解して力性ソーダを生じたことになる。

実施例 ３ １１の塩化カリウム固体を白金ボートに取り環状電気炉
に設置した石英管中に置き、約２４０℃に加熱しながら
二酸化窒素ガスを流通させた。

二酸化窒素ガスはボンベ詰めの純度９９％以上であった
。

反応により生成した塩素ガスは水に溶解させて捕集した
。

反応は１時間実施した。この間に水中に捕集された塩素
をチオ硫酸すｌ−’Ｊウムで分解して塩素イオンとし、
これを定量した。

その結果、反応により生成した塩素ガスは４．０５，９
であった。

これは最初の原料として反応に供された食塩のおよそ８
５係が分解して塩素として回収されたことになる。

次に、白金ボート中の固体はそのままの状態で電気炉中
に置き、二酸化窒素の流通を止め、温度を６００℃に上
げて、今度は水蒸気と空気を流通させて反応させた。

１時間反応させたのち放冷して白金ボート中に生成した
力性カリウムを定量したところ５．６４．９であった。

これは最初の原料として反応に供された食塩の７５係が
分解して力性カリウムを生じたことになる。

実施例 ４ １０ｇの塩化カリウムを溶解させた飽和水溶液中に二酸
化窒素と空気を吹、き込んで反応を実施した。

反応温度は約４０℃で１時間反応させた。反応により生
成した塩素ガスは水に吸収させ、反応後、チオ硫酸ナト
リウムで分解して塩素イオンにし、定量した。

その結果、反応により発生した塩素ガスは３．２ｉであ
った。

これは最初の原料として反応に供された食塩の約６８係
が分解して塩素として回収されたことになる。

次に、塩素ガスを放遂した後の水溶液を白金ボート中に
移し、環状電気炉に設置したアルミナ製の管中に置き、
徐々に温度を上げた。

温度が６００℃になったとき一定に保ち、同時に水蒸気
を流通させた。

反応は約３５０℃で始まったが、本実施例では６００℃
において１時間反応させた。

その後放冷して白金ボート中に生成した力性カリウムを
定量したところ４．４３ｇであった。

どれは最初の原料として反応に供された塩化カリウムの
およそ５９ｏ；ｂが分解して力性カリウムを生じたこと
になる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アルカリ金属ハロゲン化物を熱化学的に分解するに
   あたり、該アルカリ金属ハロゲン化物を二酸化窒素と反
   応させてハロゲンと亜硝酸アルカリを生成させ、得られ
   た亜硝酸アルカリに水と酸素とを反応させて力性アルカ
   リを生成させることを特徴とする力性アルカリとハロゲ
   ンの熱化学的製造方法。 ２ アルカリ金属ハロゲン化物を熱化学的に分解するに
   あたり、該アルカリ金属ハロゲン化物の水溶液に二酸化
   窒素と酸素を反応させてハロゲンと硝酸アルカリを生成
   させ、得られた硝酸アルカリに水を反応させて力性アル
   カリを生成させることを特徴とする力性アルカリとハロ
   ゲンの熱化学的製造方法。