[发明专利]化学品组合物和方法

说明书

                     本发明的领域

本发明涉及一种包含碱金属氯酸盐、过氧化氢、以及保护胶体、自由基清除剂或膦酸基配位剂中的至少一种的组合物、以及一种使用所述组合物作为原料来生产二氧化氯的方法。

                     本发明的背景

二氧化氯主要用于纸浆漂白，但它不断有益地用于其它场合如水纯化、脂肪漂白或从工业废料中去除有机物质。因为二氧化氯储存不稳定，它必须就地生产。

大规模二氧化氯生产通常通过将碱金属氯酸盐或氯酸与还原剂反应并回收二氧化氯气体而进行。这些工艺例如描述于美国专利5091166、5091167和5366714、以及欧洲专利612686。

例如用于水纯化场合的小规模二氧化氯生产也可由碱金属氯酸盐和还原剂来进行，但需要稍微不同的工艺，例如描述于美国专利5376350和5895638。

上述小规模工艺包括，将碱金属氯酸盐、过氧化氢和无机酸加料到反应器，其中氯酸盐离子还原形成二氧化氯。现已发现，在这些工艺中使用碱金属氯酸盐与过氧化氢的一种预混溶液作为原料是有利的。但这些溶液储存不稳定，尤其是因为过氧化氢的分解，但过氧化氢和氯酸盐之间也有可能反应形成二氧化氯。过氧化氢的分解在可作为杂质存在于碱金属氯酸盐或由钢储存容器释放的亚铁-和/或铬离子的存在下特别迅速。

                      本发明的综述

本发明的一个目的是提供碱金属氯酸盐和过氧化氢的一种可安全运输的储存稳定含水混合物。

本发明的另一目的是提供一种使用该混合物作为原料，尤其是以小规模来生产二氧化氯的有效方法。

已经惊人地发现，这些目的可由一种新组合物而满足，它是一种包含约1-6.5摩尔/升，优选约3-6摩尔/升碱金属氯酸盐、约1-7摩尔/升，优选约3-5摩尔/升过氧化氢、以及保护胶体、自由基清除剂或膦酸基配位剂中的至少一种的水溶液，其中该水溶液的pH值为约1-4，优选约1.5-3.5，最优选约2-3。优选地，存在至少一种优选约0.1-5毫摩尔/升，更优选约0.5-3毫摩尔/升的膦酸基配合物。如果存在保护胶体，其浓度优选约0.001-0.5摩尔/升，最优选约0.02-0.05摩尔/升。如果存在自由基清除剂，其浓度优选约0.01-1摩尔/升，最优选约0.02-0.2摩尔/升。该组合物中的水含量合适地为约20-70％重量，优选约30-60％重量，最优选约40-55％重量。

已经惊人地发现，如果使用该组合物作为原料，小规模生产二氧化氯的工艺的性能得到提高。即，本发明还涉及一种用于生产二氧化氯的优选连续的工艺，包括以下步骤：

(a)将上述包含碱金属氯酸盐、过氧化氢、以及保护胶体、自由基清除剂或膦酸基配位剂中的至少一种的水溶液和无机酸、或其混合物加料到反应器中，形成一种含水反应混合物；

(b)将氯酸盐离子与过氧化氢在所述反应混合物中反应形成二氧化氯；然后

(c)回收包含二氧化氯的产物。

                 优选实施方案的详细描述

高pH值有利于过氧化氢的分解，而低pH值则有利于形成二氧化氯，已经预料不到地发现，两者可通过选择上述pH值范围而避免。pH值尤其受过氧化氢的量以及所用的保护胶体、自由基清除剂或配位剂的影响。如果需要，水溶液的pH值可通过加入少量的任何可与过氧化氢和氯酸盐相容的酸或碱性物质如Na₄P₂O₇或H₃PO₄而调节至合适水平。

可以使用任何膦酸基配合物。特别优选的组合物包含至少一种膦酸基配合物，选自1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸、1-氨基乙烷-1，1-二膦酸、氨基三(亚甲基膦酸)、乙二胺四(亚甲基膦酸)、六亚甲基二胺四(亚甲基膦酸)、二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)、二亚乙基三胺六(亚甲基膦酸)、和1-氨基烷烃-1，1-二膦酸如吗啉甲烷二膦酸、N，N-二甲基氨基二甲基二膦酸、氨基甲基二膦酸、或其盐，优选钠盐。

有用的保护胶体包括锡化合物，如碱金属锡酸盐，尤其是锡酸钠(Na₂(Sn(OH)₆)。有用的自由基清除剂包括吡啶羧酸，如2，6-吡啶二羧酸。可以理解，本发明组合物可包括至少一种保护胶体、至少一种自由基清除剂和至少一种膦酸基配位剂中的两种或多种。