专利名称：合成次卤酸的方法
本申请要求保护1996年9月11请的美国临时申请号60／025931和1996年10月10日申请的美国专利申请08／728811的利益。
本发明涉及形成次卤酸(hypohalous acid)的方法。该方法特别适于制备低氯化物含量的次卤酸。
有许多制备次氯酸的方法。当次氯酸随后用于与有机化合物反应制备如氯乙醇之类的化合物时，通常需要次氯酸具有低的氯化物含量。氯离子优选为低浓度因为它们有助于产生不需要的氯化有机副产物如二或三氯化物并且它们促进次氯酸分解为氯酸盐。
已知通过将碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物(如氢氧化钠)的细水滴喷入较干的氯气反应器中产生次氯酸气体和固体金属氯化物来制备低氯化物含量的次氯酸(HOCl)水溶液。产生雾状细滴(直径50到200微米)需要高达1000psig(6900kPa)的高压，这需要高能量输入。用水蒸气冷凝次氯酸气体而产生所需的次氯酸水溶液。在反应器中的这种冷凝通常需要使用制冷装置以便完成-5℃到20℃的所需冷凝温度。产物通常是含有35-60％重量比(wt％)次氯酸的冷凝的次氯酸溶液。然而，这种方法有一些缺陷首先，操作固体盐产物有困难，包括从气体中分离固体盐颗粒并从反应器中除去；其次，反应器必须在高温(例如75-150℃)下运转以便从盐中蒸出所有HOCl和水；第三，该方法需要通常超过22∶1的高的氯与碱金属氢氧化物摩尔比；并且最后，所公开的方法能量使用率低，需要在大的循环气流上有大的温度摆动。例如，通常该气体从75-150℃的反应／干燥温度冷却到-5℃-20℃的HOCl／水冷凝温度并且再加热到140℃以再循环到反应器中。
制备含水次氯酸的另一方法类似于上述方法，其中将碱金属氢氧化物喷入氯气中产生HOCl蒸汽和干的固体盐。主要不同在于第二种方法通过在水中吸附HOCl产生HOCl水溶液而与HOCl与水蒸气冷凝不同。然而，操作固体盐的难度、高的氯比例和能量的低的利用率是相同的。
另一方法是使用有机溶剂从盐水溶液中提取HOCl。该方法需要进一步从有机溶剂中分离HOCl来产生HOCl水溶液，需要从盐水溶液中除去残余溶剂和HOCl与有机溶剂的不需要的反应。
所以，将需要有一种制备低氯化物含量的次氯酸水溶液的制备方法，该方法表明与上述方法相比有下列任何一个优点连续的和较高的产量；比常规HOCl方法低的反应操作温度；不需要处理固体盐副产物或细颗粒的苛性雾滴；要求较低速率的氯气输入；需要较少的步骤和较低的费用；并且更有效地利用能量(即不需要大量加热／冷却循环或液体进料时的高压)。
本文公开的本发明包括在质量传递装置中制备次卤酸的方法，其中该方法包括(1)将苛性碱溶液流送入装置中，所述溶液包含至少一种碱金属或碱土金属的氢氧化物、氧化物、次卤酸盐、碳酸氢盐或碳酸盐；(2)将含有卤素的气流送入装置；(3)至少某些卤素气体与苛性碱溶液反应而形成含次卤酸的溶液(4)使次卤酸从溶液中脱吸附并进入卤素气流；和(5)从装置中分出卤素气流。在该方法中，质量传递装置包括可渗透通过气流的多孔转子并绕轴旋转而使得气流流过转子并使苛性碱溶液流放射状地从轴中流出。优选地，含有卤素气体的气流被送入装置使其逆向通过苛性碱溶液。此方法用于生产高产量的低氯化物含量的次氯酸同时避免现有HOCl生产技术中的许多上文所述的问题。
作为例子，下文使用氢氧化钠水溶液作为送入苛性碱溶液的例子来说明HOCl的化学过程。首先，将氯气以可逆过程吸附到苛性碱溶液中。
Cl2(g)_Cl2(aq)然后氯与氢氧化钠反应产生次氯酸盐，它进一步与氯反应产生HOCl。
然后HOCl从液体中解吸附变为气体，此时与其脱水形式二氯单氧化物平衡。
HOCl(aq)_ HOCl(g)
将HOCl回收到吸附剂中低氯化物含量的水中是后两个反应的逆向过程。在水相中和在氯离子存在下，HOCl将分解为氯酸根离子。
6HOCl+Cl…＞Cl3-+3Cl2+3H2O为了最大限度地从最初的羟基或次氯酸盐溶液中回收HOCl，在其分解为氯酸盐之前使HOCl从溶液中解吸附。旋转质量传递装置增强的质量传递能力在需要比以前的技术低的气体速度的同时也使HOCl的回收提高(例如＞95摩尔％)。
图1是本发明的一个实施方案。说明包含多孔转子2的室1。多孔转子2包含多孔介质如板、金属网、颗粒或固体泡沫，在其中苛性碱溶液与卤素气体接触。多孔介质被包含在一对放射状延伸的转子壁3和4中。多孔转子有一个内表面5(它包括转子壁和多孔介质的内表面)和外表面6(它包括转子壁的外表面)。
液体苛性碱溶液通过输入管7进入室1，并通过液体入口8分布在转子介质的内表面区域5中。通过转子旋转产生的离心力使得苛性碱溶液放射状向外流动而使液体到达转子的外表面6处。液体被收集到室1中并通过液体出口9流出。
卤素气体如氯气通过气体入口10进入室1。气体通过转子外表面6并通过转子介质。在转子介质中，部分卤素气体被吸附在苛性碱溶液中，在此处反应形成次卤酸。剩余的卤素气体起汽提气作用使得次卤酸从苛性碱溶液中解吸附。含有次卤酸的卤素气体排出转子的内表面5并通过气体出口11流出室1。
转子装有密封垫12以防止气体从旁路通过转子介质。所示密封垫是液体环状密封垫，但可以是任何有效防止气体从旁路流失的装置，如迷宫密封垫、机械密封垫、压垫盖或液体环状密封垫。室1也具有密封垫13，如迷宫密封垫、机械密封垫、压垫盖或液体环状密封垫，它在转子驱动轴15上的转子驱动周入口14处，用来防止液体或气体从驱动轴入口处排出室外。驱动轴一端与室内侧的转子相连而另一端与室外的驱动器16相连。
已知一种装置用于在两种不同比重液体之间产生逆流接触。参见Pilo等美国专利2941872(引入本文供参考)。此装置用于在至少两种液体之间进行质量传递。其中“质量传递”意指一种液体的至少一部分传递到另一种液体。在该装置中，明显较重的的液体离心经过由离心作用产生的薄层中的旋转的固定界面并且明显较轻的介质以湍流或层流的方式向心经过所述的液体层。例如，质量传递的共同形式包括从液体到气体的的溶质传递，或者反过来也如此。公开了在该装置中的质量传递用于吸附、解吸附、逆流提取、蒸馏和匀化过程中。
本文公开的本发明是一种使用此质量传递装置制备次卤酸的方法。该方法对于制备次氯酸并且更优选制备低氯化物含量的HOCl水溶液是特别理想的。本文所使用的术语“低氯化物含量的HOCl水溶液”是指具有次氯酸浓度至少为1wt％，优选至少3wt％，但低于12wt％并且基本上不含氯离子的次氯酸的水溶液。“基本上不含氯离子”意指在HOCl水溶液中优选低于约百万分之1000(ppm)氯离子，更优选低于约500ppm氯离子。
在下文所述的方法中，质量传递装置必须包括至少一个多孔转子，它可渗透通过液流，并且可绕轴转动使得液流通过转子并且较重的液流放射状从轴中流出。所以此装置也被称作“旋转的质量传递装置”。优选地，如图1所述，该质量传递装置包括一个室；密封地包含在该室之中的并且具有内表面和外表面的多孔转子；与所述多孔转子内表面流体连通的液体入口；使多孔转子绕轴转动使得经液体入口流入的苛性碱溶液放射状从轴流出的设备；进入所述室的气体入口；从室中排出气体的气体出口和从室中排出液流的液体出口。
该室具有包含多孔转子的功能并且装有气体入口、液体入口、气体出口、液体出口、转子驱动轴和任何其它需要的仪器。另外，该室在驱动轴处密封以防止液体流出环境并在转子上密封以确保气体通过转子。该轴一端例如可与转子连接而另一端与发动机连接(悬垂或悬臂设计)或者该轴经转子延伸并且一端与室相连而另一端与发动机相连(中心悬垂设计)。后者的情况下，该室在室的两端有两个轴口，分别具有合适的密封垫。该室可被定位使得驱动轴或者处于水平位置或者处于垂直位置。另外，该室收集从转子中排出的液体并直接使其从液体出口排出。
用两种流体都可渗过的材料制造多孔转子。多孔转子绕轴转动时，离心力驱使液体进入转子的内表面(例如苛性碱溶液)，从轴放射状向外扩散通过多孔转子的外表面。优选的是多孔转子包括一对以轴间隔的与限定环形液体分布有关的放射状延伸的壁和绕轴同心分布的液体接触室。更优选地多孔转子更进一步包括分布在多孔转子内表面的填充材料。填充材料可由任何在该方法条件下操作时基本上不发生反应的并且可用于增加液体(例如苛性碱溶液)在转子中分散的材料。通常填充材料包括但不限于金属筛、颗粒、平板、金属或塑料泡沫及其组合物。一般来说，这种基本上不发生反应的填充材料由金属、塑料、玻璃、陶瓷材料及其组合物制成。优选地，填充材料经苛性碱溶液湿润以增强填充表面上液体膜的形成。
液体入口是以液体与所述多孔转子的内表面连通。这类入口用于供应本发明所需的苛性溶液。优选地，液体入口从轴转运苛性碱溶液并进入所述多孔转子的内表面。类似于“气体入口”(随后进行描述)，液体入口通常以液体与供应液体到液体入口的设备连接。对于液体和气体入口来说，这些设备可以是从源组合物转运相关组合物进入各自入口的任何常规系统或装置。作为其最简单的形式，这些设备均可以是与源组合物连接的运行的泵使得相关的组合物从其源头泵出并通过其各自的入口。该质量传递装置可进一步包括类似的与气体和液体出口连接的例如除去来自质量传递装置的各个流出物的设备。
使多孔转子绕轴转动的设备是使得多孔转子转动并使液体(例如苛性碱溶液)经液体入口进入并放射状地从轴流出。本领域技术人员能够提供许多可选择的完成此功能的设备。例如，此设备可以是安装到转子上的并通过发动机转动的驱动轴。优选地，多孔转子能够以一定速度转动，该速度足以在转子的内径下给液流提供足够的的离心力。总之，提供调节转子的每分钟转数(RPM)来控制离心力。通常，离心力被表示成标准万有引力g(9．806m／sec2)的倍数，且范围为低限约为4g’s(39．2m／sec2)，优选10g’s(98．1m／sec2)到高限约为1000g’s(9806m／sec2)，优选400g’s(3922m／sec2)，更优选150g’s(1470m／sec2)。
进入所述室的气体入口位于气体进入转子外周处以便气体通过转子的外表面区域并且优选地使苛性溶液逆向流动。然而可以选择的是，气体可被引入室和转子中，使得气体与液体并流通过。在这种情况下，气体入口位于气体进入转子轴的地方或附近并通过转子的内表面区域、从转子的外层排出并经气体出口从室中排出。
气体出口从质量传递装置中排出气流。优选地，气体出口位于转子轴上或其附近并且能够从室中将气流排出转子的内表面。
液体出口位于允许由室中排或泵出收集在室中的液体。优选的是在液体出口中维持足够的液位来防止经该出口排出气体。
本发明的第一步是将含有苛性碱溶液的液流输入质量传递装置中。优选地，液流经液体入口进入多孔转子的内表面。将苛性碱溶液引入装置中通常所需的压力一般小于450kPa。为了本发明的目的，“苛性碱溶液”包括含有至少一种碱金属或碱土金属的氢氧化物、氧化物、次卤酸盐、碳酸氢盐或碳酸盐的任何液流。例如，优选的苛性碱溶液包括含有下列例举的化合物的含水混合物氢氧化钙(Ca(OH)2)、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化镁(Mg(OH)2)、氢氧化钾(KOH)、碳酸钠(Na2CO3)、碳酸氢钠(NaHCO3)、碳酸钙(CaCO3)和氧化钙(CaO)。优选的次卤酸盐包括碱金属的次氯酸盐(例如次氯酸钠(NaOCl))和碱土金属的次氯酸盐(例如次氯酸钙(Ca(OCl)2))。优选地，碱金属氢氧化物是氢氧化钠或氢氧化钾。更优选地，碱金属氢氧化物是氢氧化钠，碱金属的次氯酸盐是次氯酸钠，碱土金属的氢氧化物是氢氧化钙并且碱土金属的次氯酸盐是次氯酸钙。而且，虽然术语“溶液”从头到尾用于描述苛性，但此术语也包括混合物和淤浆。
也可优选在输入的苛性碱溶液中还包括相应的碱金属或碱土金属的卤化物盐。一般来说，盐中所使用的卤化物是由卤素气体与苛性碱溶液反应衍生的相同的卤化物。令人惊奇的是，该盐的加入增强次卤酸的回收虽然卤化物促进次卤酸的分解。然而，该盐的量不应当超出质量传递装置中存在的任何组分的饱和限度。由溶液中沉淀的任何固体都可导致多孔转子的堵塞，增加压降、减小质量传递并降低产量。组分的“饱和限度”被定义为所给溶液中组分的最高浓度，这里组分和溶液作为一相(即液体)存在。超出饱和限度，过量的组分形成分离的固相或“沉淀”。饱和度取决于温度、压力和存在于溶液中的其它组分的浓度。
本发明方法的第二步包括将含有卤素气体的气流输入装置中。优选地，输入气流使得它逆流通过苛性碱溶液。优选的卤素气体是氯、溴和碘。如果所需次卤酸产物是次氯酸，那么卤素气体应当是氯。因为目前认为次氯酸(HOCl)具有较高的商业意义，随后说明书将主要用氯气生产HOCl来进行说明。然而，根据本文所公开的方法，本领域技术人员会容易地认识到如何使用任何卤素形成各自的次卤酸。一般来说，以超出形成次卤酸所需的化学计算量使用卤素。例如，以化学计算100％产量计，氯气与产物次氯酸的摩尔比至少为3-15。可使用较高的比例，但获得少的其它益处并需要较大的设备。尽管输入的气流可由纯氯气组成，但优选的是该气流含有再循环的和新鲜的卤素混合物。更优选地，气流也含有水蒸汽。水蒸汽是有用的，例如给气化提供热量并控制装置中的温度。另外，输入的气体通常可含有惰性气体如氯气。输入气体中氯的含量至少为20％(体积比)。气体(氯、水蒸汽和惰性气体)的总量为每升苛性碱溶液10-200克分子气体，优选为每升苛性碱溶液15-100克分子气体。可使用较高体积的气体，但通常产生少的其它益处并需要较大的设备。
本发明方法的第三步包括将至少某些卤素气体与苛性碱溶液反应形成含有次卤酸的溶液。例如，氯气与含有氢氧化钠的苛性碱溶液在质量传递装置中反应时，形成次氯酸和氯化钠溶液。氯被吸附时，相信该反应在苛性碱溶液表面发生。认为该反应基本上是瞬时的。由旋转的转子产生的离心力和多孔填充材料高的表面区域使苛性碱溶液涂敷成非常薄的液体膜，增加了氯被吸附和与苛性碱溶液反应的速度。
本发明方法的第四步包括使次卤酸从溶液中解吸附并进入卤素气流中。由旋转的转子的离心力产生的液体膜和多孔转子填充材料的表面区域也增强次卤酸解吸附而进入卤素气流中，最大限度地减少形成副产物如氯酸盐的分解反应。
本发明方法的第五步包括从装置中除去第四步中产生的卤素气流。优选通过气体出口除去卤素气体。
本领域技术人员能够按照本文所公开的内容选择最佳的质量传递装置的操作条件。该条件包括温度、压力、气体／液体比例、气体和液体组成、pH和转子内径产生的离心力。一般来说，该方法操作期间的温度范围从低限20℃，优选40℃到高限100℃，优选90℃。该方法的压力范围一般从低限20kPa，优选40kPa，且更优选65kPa到高限500kPa，优选250kPa，且更优选200kPa。输入苛性碱溶液的pH范围通常从7到14，这取决于所使用的苛性碱溶液。根据本文所公开的内容，本领域技术人员会同样认识到该质量传递装置可用于其它液一气反应方法如将液体次卤酸(例如HOCl)经液体入口输入质量传递装置以便与烯烃气体反应形成烯烃卤代醇(例如丙烯氯代醇)。
优选的是本发明形成次卤酸的方法还进一步包括一个步骤，即经液体出口收集排出室的任何流出液体、从该液体中回收卤素并将卤素在输入的卤素气体中再循环使用。通常，制备HOCl时，排出转子的液体为pH为2-5的碱金属或碱土金属的氯化物盐、次氯酸和氯酸的溶液。从质量传递装置的液体流出物中回收氯的一种方法是在80-180℃的温度下用HCl处理该液体，HCl与氯酸和次氯酸反应产生从溶液中排出的氯气。优选地，产生HOCl后回收的液体流出物中包含氯化钠时，将该液体再循环到氯-碱电化学池中形成氯和氢氧化钠苛性碱溶液。然后，可将氯和苛性碱再循环进入质量传递装置中用于形成更多的HOCl。一般来说，优选的是在循环进入氯-碱电化学池之前除去液体流出物中的任何杂质。这些杂质通常包括HOCl的分解产物如氯酸和氯酸钠。除去这些杂质的方法可包括本领域公知的酸化和氯解或碳或沸石吸附。在美国专利4126526、4240885和4415460中描述了在通过氯-碱电化学池之前除去杂质的方法，这些文献均引入本文供参考。在Dow Chemical Company的美国专利5486627中公开了再循环类似液体流出物的方法，该方法引入本文供参考。
也优选的是本发明方法更进一步包括收集经气体出口排出室的任何流出气体，回收次卤酸(例如HOCl)并在水(优选为低卤化物含量的水)中吸附该酸，以产生低卤化物含量的次卤酸含水产物。在HOCl制备中，排出室的流出气体通常包括氯、水、HOCl、一氧化二氯和惰性气体。一种回收HOCl的方法是在流出物逆流通过如在填料塔中的低氯化物含量的水时进行吸附。本领域任何已知用于进行气体在液体中吸附的装置都是合适的。该装置可包括但不限于板式塔、填料塔、Venturi、搅拌釜、泡罩塔或类似于本文所述的用于生产次卤酸的质量传递装置。将一氧化二氯冷凝或吸附到低氯化物含量的水流中也是理想的。这种低氯化物含量的含水HOCl可通过用惰性气体如N2清洗以除去一部分溶解的氯来进一步纯化。这种含有氯气的清洗流可再被循环到质量传递装置中以产生HOCl。通常，所产生的低氯化物含量的含水次卤酸的浓度在1-50wt％之间，优选为1-12wt％。吸附的温度通常为10-80℃，优选30-60℃。另外，HOCl可以在-5-20℃的较低的温度下与水蒸气一起冷凝。然而这不是优选的，因为此过程中能量的利用率低并且需要制冷设备。最后，流出气体中的过量卤素气体可再循环回卤素气流中而进入质量传递装置。
实施例通过下列实施例的论述进一步阐明本发明。这些实施例纯粹是本发明使用的举例。实施例1采用质量传递装置使气体氯与次氯酸钙溶液反应形成并分离HOCl该实施例的填充转子具有4英寸(101．6mm)内径和16英寸(406．4mm)外径。以两层钛板之间为线轴缠绕的连续的钛金属网来填充转子床。填充的比表面积为572m2／m3且孔隙度(孔隙部分)为0．96。填充转子的高度为1英寸(25．4mm)。
将含有10．3wt％Ca(OCl)2、8．3wt％CaCl2和0．086wt％ClO3-的水溶液液流预加热到63℃并以59．3kg／hr的速度分布在填充转子的内径上。引入液体所需的输入压力为25．6psig(176kPa表压)。含有84．7mol％氯和15．3mol％惰性气体(水和氯气)的再循环氯气流以98．2kg／hr的速度经鼓风机供应并与13．2kg／hr新鲜氯和19．5kg／hr水蒸汽进行合并。含有氯气的合并气流在57℃下引入转子室中并由转子的外表面通入内表面。转子内表面的压力为651mmHg(86．8kPa)。氯气与化学计算的HOCl的摩尔比为9．7。
电动机经密封轴旋转转子。控制发动机以维持转子以1780每分钟转数(RPM)旋转转子，在内径上产生离心力，使得液体的引力达180倍。轴和转子上的密封垫用水以69．6kg／hr的速度冲洗并进入室中在排出之前与来自转子的液流混合。
盐水液流(解吸了HOCl)以134．3kg／hr的速度通过液体出口排出室的底部。盐水液流包括来自转子和密封冲洗的水的盐水液流。该盐水的离子色谱层析表明0．134％氯酸盐(ClO3-)。盐水溶液的碘量滴定进行的组分分析为0．300wt％HOCl。
所有解吸后的HOCl(在气相中HOCl与一氧化二氯平衡)、未冷凝的水蒸气和由反应和随后的解吸的未反应的氯从转子中心和室外从气体出口排出。
从盐水蒸发的HOCl吸收在低氯化物含量的水中。通过碘量滴定分析吸收塔底部液体(195．9kg／hr)含有4．2wt％HOCl。过量未反应的氯经吸收塔顶部排出并到达由水喷射器产生真空源，同时大多数氯气通过气体鼓风机再循环到质量传递装置的室中。在吸收塔中产生的回收的HOCl(基于输入质量传递装置的Ca(OH)2计算)是89．8％。
该实施例表明次氯酸在解吸／吸收过程中使用旋转的质量传递装置形成并从Ca(OCl)2和盐水溶液快速分离时可以高产量回收，其中氯气在两个装置之间再循环。而且，旋转的质量传递装置允许按反应和解吸HOCl溶液的要求减小氯气的速度。实施例2气体氯和含水氢氧化钠(基本上不含有氯化钠)反应并且从盐水溶液中解吸产物HOCl使用与实施例1相同的旋转的填充床装置。将含有小于0．2wt％氯化钠和0．02wt％氯酸根离子的9．8wt％氢氧化钠水溶液预加热到63℃并以73lb／hr(33．1kg／hr)的速度分布在填充转子的内表面区域。引入液体所需的输入压为13．1psig(90kPa标准压)。速度为130lb／hr(59．0kg／hr)的再循环气体(84．2mol％氯、1．6mol％水和14．2mol％氯)与25．5lb／hr(11．6kg／hr)新鲜氯和20lb／hr(9．1kg／hr)水蒸汽合并，输入75℃的转子的外表面区域。转子内径的压力为650mmHg(86．6kPa)。转子以1004RPM转动，在内径处产生引力45．8倍的离心力。氯与化学计量的HOCl的摩尔比为10．9。
盐水以198lb／hr(89．9kg／hr)的速度排出转子并包括109lb／hr(49．5kg/hr)密封淹没的水。该盐水含有0．114wt％氯酸根离子和0．36wt％HOCl，表明按起始氢氧化钠计算合并的产量丢失15．8mol％。将盐水中蒸发的HOCl吸收在低氯化物含量的水中以228lb／hr(1035kg／hr)的速度产生3．49wt％HOCl的产物。按起始的氢氧化钠计算HOCl的产率为84．2mol％。
该实施例表明使用低的氯气比例由氢氧化钠产生高产量的HOCl。实施例3气体氯与含有氯化钠的氢氧化钠水溶液反应并从盐水溶液中解吸产物HOCl除了填充内径为4．0英寸(101．6mm)外，使用与实施例1相同的旋转的填充床装置。将含有12．2wt％氯化钠和0．022wt％氯酸根离子的9．0wt％氢氧化钠水溶液预加热到61℃并以122lb／hr(55．4kg／hr)的速度分布在填充转子的内表面区域。引入液体所需的输入压为16．8psig(116kPa标准压)。速度为96lb／hr(43．6kg／hr)的再循环气体(92．0mol％氯、2．9mol％水和5．1mol％氮)与35lb／hr(15．9kg／hr)新鲜氯和35lb／hr(15．9kg／hr)水蒸汽合并，输入84℃的转子的外表面区域。转子内径的压力为650mmHg(86．6kPa)。转子以1019RPM转动，在内径处产生引力59倍的离心力。氯与化学计量的HOCl的摩尔比为6．4。
盐水以157lb／hr(71．4kg／hr)的速度排出转子并包括14lb／hr(6．4kg／hr)密封淹没的水。该盐水含有0．178wt％氯酸根离子和0．085wt％HOCl，表明按起始氢氧化钠计算合并的产量丢失8．1mol％。将盐水中蒸发的HOCl吸收在低氯化物含量的水中以309lb／hr(140．3kg／hr)的速度产生4．33wt％HOCl的产物。按起始的氢氧化钠计算HOCl的产率为91．9mol％。
该实施例说明由含有低的氯气比例的氢氧化钠产生高产量的HOCl并由于输入液体中氯化钠的存在而提高。
通过考虑本文所公开的本发明的说明或操作，本发明的其它实施方案对本领域技术人员来说将显而易见。说明书和实施例仅作为例举性的，本发明的真正范围和精神通过下列权利要求来表示。
权利要求
1.一种在质量传递装置中形成次卤酸的方法，该方法包括(a)将含有苛性碱溶液的液流输入该装置中；(b)将含有卤素气体的气流输入该装置中；(c)至少某些卤素气体与苛性碱溶液反应形成含有次卤酸的溶液；(d)从溶液中解吸次卤酸并进入卤素气流中；和(e)从该装置中分出步骤(d)中的卤素气流；其中质量传递装置包括可渗透通过气流的多孔转子并绕轴旋转而使得气流流过转子并使苛性碱溶液流放射状地从轴中流出。
2.权利要求1的方法，其中苛性碱溶液液流包含至少一种碱金属或碱土金属的氢氧化物、氧化物、次卤酸盐、碳酸氢盐或碳酸盐。
3.权利要求1的方法，其中苛性碱溶液至少含有一种选自下列的化合物氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化镁、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、氧化钙、次氯酸钠和次氯酸钙。
4.权利要求1的方法，其中卤素气体含有至少一种选自氯、溴和碘的气体。
5.权利要求1的方法，其中将卤素气体输入装置中使得它逆流通过苛性碱溶液。
6.权利要求1的方法，其中转子内径处的引力为4-1000g’s(39．2-9806m／sec)。
7.权利要求1的方法，其中质量传递装置包括(a)一个室；(b)密封地包含在该室之中的并且具有内表面和外表面的多孔转子；(c)与所述多孔转子内表面流体连通的液体入口；(d)使多孔转子绕轴转动使得经液体入口流入的苛性碱溶液放射状从轴流出的设备；(e)进入所述室的气体入口；(f)从室中排出气体的气体出口；和(g)从室中排出液流的液体出口；其中，当多孔转子绕轴旋转时，离心力使苛性碱溶液通入多孔转子的外表面。
8.权利要求7的方法，其中多孔转子含有填充材料。
9.权利要求7的方法，进一步包括收集任何经气体出口排出室的任何流出气体并通过吸收到水中回收次卤酸来生产低卤化物含量的次卤酸含水产物。
10.权利要求9的方法，其中将任何过量的卤素气体再循环到质量传递装置的卤素气流中。
全文摘要
本发明是在质量传递装置中制备次卤酸的方法。该方法包括:(1)将苛性碱溶液流送入装置中,所述溶液包含至少一种碱金属或碱土金属的氢氧化物、氧化物、次卤酸盐、碱酸氢盐或碳酸盐;(2)将含有卤素的气流送入装置;(3)至少某些卤素气体与苛性碱溶液反应而形成含次卤酸的溶液:(4)使次卤酸从溶液中解吸并进入卤素气流;和(5)从装置中分出卤素气流。在该方法中,质量传递装置包括可渗透通过气流的多孔转子并绕轴旋转而使得气流流过转子并使苛性碱溶液流放射状地从轴中流出。
文档编号C01B11/04GK1204999SQ97191412
公开日1999年1月13日 申请日期1997年9月10日 优先权日1997年9月10日
发明者G·J·夸德尔, D·L·特仁特, E·J·斯泰瓦特, D·特托威德乔乔, A·J·梅塔, C·A·特托威德乔乔 申请人:陶氏化学公司