JPS5951481B2 - 二酸化塩素の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は設備上および経済上の点で優れた二酸化塩素の
製造方法に関するものである。

二酸化塩素は、塩素酸塩、一般には塩素酸ナトリウムを
還元して製造されるが、還元剤として塩酸を使用し、単
一反応器で発生器、蒸発器および結晶器としての機能を
果す装置で製造する方法が最も効率の良い方法として知
られている（特開昭４８−５９０９５号、特開昭４７−
１５３９１号）。

塩素酸ナトリウムを塩酸で還元する場合には次の２種の
反応が行われる。

ＮａＣ１０３＋２ＨＣ１−”Ｃ１，０２＋１／２Ｃ１２
＋ＮａＣ１＋Ｈ２０（１） ＮａＣ１，０３＋ ６ＨＣ１−＋ＮａＣｌ ＋３Ｃ１２
＋３Ｈ２０（２）； 二酸化塩素を効率よく得るために
は上記（１）の反応を促進し、（２）の反応を抑制する
ような反応条件を選ぶこと、例えば適当な触媒を用いた
り、反応器へ供給する原料の割合を上記（１）式の反応
がえとじて行われるように選択すること等が望ましい。

また、反応廃液中の塩化ナトリウムの有効利用を図るた
め、回収された塩化す１ヘリウムを塩素酸ナトリウム製
造用の電解槽に原料として供給することもある。

特開昭４８−５９０９５号の方法は、塩酸および塩素酸
すｌ−’Ｊウムを反応器中で反応させて二酸化塩素と塩
素を生成させ、かつこの際反応器を減圧とし、塩化ナト
リウムを結晶化させるのに充分な温度で水を蒸発させ、
水蒸気、塩素および二酸化塩素のガス状混合物を反応器
から取り出し、同時に析出した固形の塩化すＩ・リウム
を回収し、回収された塩化ナトリウムを水溶液として電
解し、生成する塩素酸ナトリウムを前記反応器に供給す
る方法である。

上記の方法においては、塩化ナトリウムが析出するよう
な条件下で運転した場合、析出した塩化ナトリウムを含
むスラリー状の反応残液を反応器下部より抜き出し、こ
の反応残液を溶液分と、固形の塩化すｌ−ＩＪウムに分
離し、溶液分を反応器に循環する一方、固形の塩化す１
〜リウムを水で洗浄、再溶解後、塩素酸す） ＩＪウム
製造用の電解槽に供給し、電解して塩素酸ナトリウムを
生成させ、これを反応器に供給している。

析出した塩化ナトリウムを含むスラリー状の反応残液を
分離処理することなく、連続的に塩素酸ナトリウム製造
用の電解槽に供給すると、反応残液中に未反応の塩酸が
残存し、反応残液のＰＨ値が３〜４以下となるため、塩
素酸ナトリウム製造用電解槽において、電解の際、塩素
ガスが発生する恐れがあること、及び反応残液中に含有
されている二酸化塩素と塩素が電解槽に流入することの
ため、塩素と、電解槽で発生する水素とが反応して爆発
する危険がある。

そのため、このようなプロセスにおいては反応残液の分
離工程、塩化す）−ＩＪウムの洗浄、再溶解の工程が必
要であるのでプロセスが複雑となる。

また、反応器からの反応残液の取り出しをバッチ式で行
ったり、反応器が減圧状態であり、更に抜出し反応残液
中に塩化ナトリウムスラリーを含むため、抜出配管の閉
塞防止の目的で反応器の下方に反応残液貯槽を設置する
ため、反応器を地上高く設置しなければならず、装置が
大型化する。

本発明は以上のような問題点を解決し、複雑かつ大型化
したプロセスを必要とせす、設備上、経済上の点で有利
に二酸化塩素を製造することを目的とするものである。

本発明は塩酸と、塩素酸ナトリウム製造用電解槽におい
て製造された塩素酸ナトリウムとを、塩素酸ナトリウム
過剰の割合でかつ生成する塩化ナトリウムが析出するよ
う二酸化塩素製造用反応器に供給して反応させ、発生し
た二酸化塩素を連続的に回収するとともに、前記反応器
より、析出した塩化ナトリウムを含むスラリー状の反応
残液を。

連続的に抜き出し、この抜き出した反応残液に水を供給
して塩化ナトリウムを溶解させ、かつ空気吹き込みを行
い反応残液中から二酸化塩素と塩素を除去した後、前記
塩素酸す） ＩＪウム製造用電解槽に循環することを特
徴とする二酸化塩素の製造。

方法に関し、またこの二酸化塩素の製造方法において、
空気吹き込みにより反応残液中から除去された二酸化塩
素と塩素を二酸化塩素製造用反応器に供給することを特
徴とする二酸化塩素の製造方法に関するものである。

べ本発明においては、塩素
酸ナトリウムを過剰の割合で、塩酸と塩素酸ナトリウム
を反応させるので、塩酸はほとんどが反応に消費されて
、反応残液には含まれる量は少ない。

この結果反応残液の門値は３〜４以上の数値に保たれる
ので塩素酸ナトリウム製造用電解槽に送られ、電解され
る際に塩素ガスが発生することがない。

また、二酸化塩素製造用反応器より抜き出した反応残液
に空気吹き込みを行うことにより、反応残液中に溶解し
た二酸化塩素ガスと塩素ガスを除去した後、これを塩素
酸ナトリウム製造用電解槽に供給する。

このため、電解槽で発生する塩素ガスや流入する塩素ガ
スと、水素ガスとの反応による爆発の危険がなく、反応
残液中の固形塩を分離する工程を必要としない。

以下に本発明の一実施態様のフローシートを示す第１図
に従って、本発明の詳細な説明する。

第１図において１は二酸化塩素製造用の反応器であって
、原料である塩酸と塩素酸ナトリウムを塩素酸ナトリウ
ムを過剰の割合で別々に供給して反応させ、反応器を減
圧に保ち、塩化ナトリウムを固形塩として析出させるの
に充分な温度で水を蒸発させ、生成する二酸化塩素と塩
素を水蒸気を担体として取得することのできる反応器で
あって、例えば特公昭４３−１５８９１号明細書に開示
されているような反応器１個で発生器、蒸留器および結
晶器の機能を果すものである。

塩素酸ナトリウム製造用電解槽２において、塩化ナトリ
ウム水溶液を電解して得た塩素酸ナトリウム水溶液を塩
素酸ナトリウム水溶液貯槽３に供給した後、ここから反
応器１に供給し、一方塩酸貯槽４より塩酸を反応器１に
供給する。

塩素酸ナトリウムと塩酸の供給量は反応の理論量より、
塩素酸ナトリウムを過剰として、塩酸が反応においてほ
とんど全部消費されるようにすることが重要である。

反応器１を１００〜３００ｍｍＨｇの減圧下にその圧力
における溶液の沸騰温度である６５〜８０℃に保ちなが
ら塩素酸ナトリウムと塩酸を反応させるのが望ましい。

この条件は、蒸気分の発生を促進させ、二酸化塩素発生
反応の化学平衡を発生反応側にもっていくために減圧下
に保つことが好ましいこと、及び二酸化塩素が実質的に
分解を起こさない温度以下（８５℃以下）で反応させる
ことの必要性から決定される。

生成する二酸化塩素と塩素は水蒸気とともに生成ガス５
として取出される。

析出した固形塩化ナトリウム、溶解した塩化すトリウム
、未反応の塩素酸ナトリウム、未反応の塩酸、溶解した
二酸化塩素および塩素を含む反応残液は反応器１の下部
に設置されるサーモサイホン型リボイラー６の入口配管
から反応器１内の液面を一定に保ちながら、反応器１よ
り抜き出され、一部はりボイラー６によって熱を与えら
れた後反応器１に循環される。

塩酸は反応においてほとんど全部消費され、反応残液に
含まれる量はわずかであるため反応残液の門は３〜４以
上の数値に保たれる。

反応器から抜き出した反応残液には、固形塩化ナトリウ
ムを溶解するため、熱交換器９で熱水とされた水１０を
連続的に供給する。

その後反応残液はエコライズドライン（圧力を均一にす
るための通気管）１１によって、反応器１と同圧に保た
れた槽７に供給され、攪拌溶解されるとともに槽７下部
より吹き込まれる脱油した空気１２によって、溶存して
いる二酸化塩素ガスと塩素ガスが除去される。

ここで除去された二酸化塩素と塩素はこれらの有効利用
及び公害防止の面から、エコライズドライン１１を通じ
て、反応器１に循環される。

槽７は、反応残液中の溶存ガスの除去、析出した塩の溶
解を容易とするため、ある程度以上の温度に保つことが
好ましい。

例えば反応器１を１００〜３００ｍｍＨｇ下、６５〜８
０℃で運転し、反応残液に供給する熱水の温度を５５〜
７０℃とし、槽８を５０〜６５℃で運転するとよい。

以上の処理を行った塩化ナトリウム含有溶液は貯槽８に
供給され、ここから塩素酸ナトリウム製造用の電解槽２
に循環される。

本発明においては、塩酸と塩素酸ナトリウムを塩素酸ナ
トリウム過剰の割合で反応させ、塩酸を反応においてほ
とんど全部消費させるため、塩素酸す） ＩＪウム製造
用電解槽に循環される反応残液の門値を３〜４以上の値
に保つことができる。

従って、塩素酸ナトリウム製造用電解槽における電解に
よって塩素ガスが発生する恐れがない。

また、本発明においては、反応残液中の二酸化塩素と塩
素を空気吹き込みによって除去するので、反応残液中の
固形塩を分離、洗浄しなくても塩素酸ナトリウム製造用
電解槽にガス分が流入することがなくなる。

これらの結果電解槽において水素と塩素の反応による爆
発の危険もない。

本発明においては、反応残液中の固形の塩化ナトリウム
を分離、洗浄する必要がないので、これらの工程に必要
とする装置を省略することができ、また、反応残液を取
り出し、バッチ式で固形塩化ナトリウムを分離する装置
を反応器の下方に設置する必要がないので、プロセス全
体を簡略化かつ小型化することが可能であるとともに、
反応残液の取り出しおよび塩素酸ナトリウム製造用の電
解槽への供給を連続して行なうことができる。

さらに本発明においては、二酸化塩素製造の際の反応残
液中に含まれる塩化す） ＩＪウム及び二酸化塩素と塩
素を有効に利用することができる。

本発明によって製造される二酸化塩素はパルプ漂白その
他の用途に用いられる。

以下に本発明の実施例について説明する。

実施例 に 酸化塩素発生反応器１としてチタン製円筒（内径２００
ｍｍ Ｘ高さ１００１００Ｏ、塩素酸ナトリウム製造用
電解槽２として複極式５５Ａｍｐ、電解槽、水エジェク
ターとしてチタン製の水エジェクター、および熱交換器
９として内管チタンパイプの二重管式熱交換器を使用し
て下記の条件下で二酸化塩素を製造した。

（１）塩素酸ナトリウム製造用電解槽２における電解条
件： 電解槽 複極式６５Ａｍｐ、電解摺 電流密度 ３０Ａ／ ｄ ｍ” 電解温度 ５５℃ 電流効率 ９０％。

（２）反応器１における二酸化塩素の製造条件：反応器
１における供給する塩酸水溶液： 流量 １．９１ ／ｈｒ 温度 ２０℃ ＨＣＩ濃度 ３４５．９ｇ ／ Ｉ ０ 反応器１に供給する塩素酸ナトリウム水溶液： 流量 ６．０１ ／ｈｒ 温度 ６０℃ ＮａＣ１０３濃度 ５９７ｇ ／ ｌ ＮａＣ１濃度 １１７ｇ／１ 反応器１における圧力 ２００ｍｍＨｇ （ａｂｓ）Ｈ
温度 ７４℃ （３）反応残液の処理条件： 反応残液： 流量 ４．７１ ／ｈｒ 温度 ７５℃ ＮａＣｌＯ３濃度 ５７２ｇ ／ Ｉ ＮａＣ１濃度 １４８ｇ ／ １ （ＩＱｗｔ％スラリーの飽和溶液）。

反応残液に供給する熱水： 流量 １．６１ ／ｈｒ 温度 ６０℃ 反応残液に吹き込む空気： 流ｆ ２００１ ／ｈｒ 塩素酸すｌ−ＩＪウム製造用電解槽に供給する処理後の
反応残液： 流量 ６．５１ ／ｈｒ 温度 ６０℃ ＮａＣ１０３濃度 ４１６ｇ／１ ＮａＣ１濃度 １８１ｇ ／ ｌ。

（４）反応器１からの生成ガス 組成 ＣＩＯ２５００ｇ ／ｈｒ Ｃｌ ２ ３８０ｇ ／ｈｒ 水蒸気 ２８４２ｇ ／ｈｒ 温度 ７５℃ 圧力 ２００ｍｍＨｇ （ａｂｓ）

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施態様を示すフローシートである。 １・・・・・・二酸化塩素製造用反応器、２・・・・・
・塩素酸ナトリウム製造用電解槽、３・・・・・・塩素
酸ナトリウム貯槽、４・・・・・・塩酸貯槽、５・・・
・・・生成ガス、６・・・・・・サーモサイホン型リボ
イラー、７・・・・・・反応残液処理槽、８・・・・・
・塩化ナトリウム水溶液貯槽、９・・・・・・熱交換器
、１０・・・・・・水、１１・・・・・・エコライズド
ライン、１２・・・・・・空気。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 塩酸と、塩素酸ナトリウム製造用電解槽において製
   造された塩素酸ナトリウムとを、塩素酸ナトリウム過剰
   の割合でかつ生成する塩化ナトリウムが析出するよう二
   酸化塩素製造用反応器に供給して反応させ、発生した二
   酸化塩素を連続的に回収するとともに、前記反応器より
   、析出した塩化ナトリウムを含むスラリー状の反応残液
   を連続的に抜き出し、この抜き出した反応残液に水を供
   給して塩化ナトリウムを溶解させ、かつ空気吹き込みを
   行い反応残液中から二酸化塩素と塩素を除去した後、前
   記塩素酸す） ＩＪウム製造用電解槽に循環することを
   特徴とする二酸化塩素の製造方法。 ２ 空気吹き込みにより反応残液中から除去された二酸
   化塩素と塩素を二酸化塩素製造用反応器に供給すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の二酸化塩素の
   製造方法。