2008年9月27日星期六

二氧化氯制备工艺之一——马蒂逊法(Mathieson)法(R1法)

该法是工业上生产ClO2的最古老办法,于1940年在美国Mathieson公司首次实现工业化。以SO2为还原剂,在硫酸介质中还原NaClO3溶液生成ClO2,其反应方程式如下:
2NaClO3+SO2——2ClO +Na2SO4。
该反应温度为75~90℃。生产中使用45%~47%的NaClO3溶液和75%的H2SO4,ClO2的得率可达95%~97%。但由于SO2的毒性和成本问题,该法现在已基本不用。
反应时通入的二氧化硫气体太少反应不完全,ClO2与Cl2比值小,但通入SO2过多也不利,应保持ClO2:Cl2=10—20时所需SO2量,反应液硫酸浓度8mol/l左右,硫酸过浓会使主反应和副反应的速度均加快,副产品Cl2增多,硫酸浓度过低使反应介质酸度不够,影响ClO2浓度。由于利用回收废酸,反应液中含有部分NaSO4,若浓度过高会造成NaHSO4·H2O结晶析出,影响操作,并气体产物中氯气增加,一般控制Na2SO48.5g/l以下,反应液中原料NaClO3浓度控制在260g/l左右,含量过高时在10℃以下会析出NaClO3结晶。该法制的ClO2比盐酸纯,副产品Cl2少。但是以SO2作为还原剂,产物中有SO2,还有Cl2杂质,是CLO2纯度不高,收率只有90%。新马蒂逊法采用SO2法和NaCL,可以使CLO2产率提高到95-97%。CL2反应器加以改进,反应物料通过分配装置由喷射泵入反应器内,每个反应器都附有真空排放阀,利用它来间断反应物料的加入,避免爆炸和利于控制加料。
另一种对马蒂逊法的改进是大曹法,将硫酸加入到废酸中去,然后冷却到0℃使生成的NaHSO4·H2O分离出去。

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