二氧化氯制法/工艺

以氯酸盐为原料，在酸性介质中还原制得二氧化氯，由于还原剂的不同，又可分为：1．二氧化硫法，其中有新马蒂逊法、新大曹法；2．盐酸法，其中有开斯汀法；3．食盐法，其中有R2法、R3法(SVP法)。目前工业生产应用较多的方法有新马蒂逊法，R2法、R3法、开斯汀法。R8法是80年代中期开发的新方法。
新马蒂逊法将含600 g/L氯酸钠溶液与95%～98%硫酸连续定量地送入反应器，经空气稀释的5%～8%二氧化硫气体通过气体分布板进入反应器。反应器有两个，第一反应器于30～40℃进行反应，而反应大部分在此完成，使用第二反应器可以提高氯酸钠的利用率。反应器产生的气体送到洗气器中，二氧化氯气体送入吸收塔用冷水吸收，制成6～8 g/L二氧化氯水溶液。第二反应器溢流出的废液进入气提塔，从塔底通入少量空气，以提出溶解在溶液中的二氧化氯，气体通过洗气塔进入二氧化氯吸收塔，用冷水吸收，制成二氧化氯水溶液。从气提塔排出废液可回收利用。其反应式如下：
2Na2C1O3+SO2+H2SO4→2C1O2+2Na2SO4+H2
开斯汀法用盐酸还原氯酸钠制得二氧化氯和氯化钠，把氯化钠再电解制成氯酸钠。
从电解槽出来的溶液含氯酸钠360～400g/L，氯化钠80～100 g/L，与32%盐酸同时加入第一反应器，溢流通过至第六反应器，反应器温度分别为20、40、60、80、100、103℃，使盐酸与氯酸钠充分反应。从最后第三个反应器通人空气，搅拌反应溶液，并稀释反应生成的二氧化氯气体，经二氧化氯吸收塔用冷水吸收生成二氧化氯水溶液。未被吸收的氯气用碱液吸收，制成次氯酸钠溶液。其反应式如下：
NaC1O3+2HCl→C1O2+0.5C12+NaCl+H2O
R2法将氯酸钠和氯化钠的摩尔比为1：1.05的混合水溶液加入反应器，再加入98%硫酸，于35～55℃进行反应，生成的二氧化氯和氯气由通入空气驱出。把反应生成的二氧化氯和氯气的混合气体进入二氧化氯吸收塔，用水对流吸收，生成二氧化氯水溶液，而未溶的氯气则进入氯气吸收塔，用碱液吸收生成次氯酸钠。其反应式如下：
NaClO3+NaCl+H2SO4→C1O2+0.5C12+Na2SO4+H2O
气提塔排出的废液，含有芒硝和硫酸，可供牛皮纸浆生产之用。
R3法本法生产二氧化氯的反应与R2法基本相同。其关键是独特的二氧化氯发生器，它在减压时可得到浓度为36%的产品。在普通常压法中这样的浓度会爆炸。
把发生器底部流出的反应生成液中的硫酸钠晶体淤浆与氯酸钠和氯化钠混合进料，再煮沸，与硫酸进一步混合，从顶部送入发生器。反应产生的二氧化氯和氯气被少量空气稀释后，一起流入冷凝器，经冷却后进人吸收塔。生成二氧化氯溶液含C1O2 8g/L。其反应式如下：
NaC1O3+NaCl+H2SO4→C1O2+0.5C12+Na2SO4+H2O
为了防止爆炸，整个系统压力维持在26.66～39.99 kPa的低压，这样就保持混合物的稳定性。
R8法本法与R3法基本相同，使用甲醇作为还原剂生产二氧化氯，副产的芒硝产量比R3法要少。
把原料工业氯酸钠、发烟硫酸、甲醇和氯化钠在特制容器(反应——蒸发——结晶为一体的单元反应器)二氧化氯发生器中，当系统温度(70±4)℃，在13.32 kPa减压下，反应介质酸度控制4～5 mol，氯酸钠与甲醇摩尔比约4：l时，反应产生的二氧化氯，流人冷凝器，经冷却后进入二氧化氯吸收塔，生成二氧化氯溶液含C1O2 8～10 g/L。其反应式如下：
4NaC1O3+4H2SO4+CH3OH→4C1O2+4NaHSO4+HCOOH+3H2O