次氯酸鈉水溶液的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高效地制造氯化鈉濃度和氯酸濃度低的次氯酸鈉水溶液的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 已知次氯酸鈉（NaClO)具有優(yōu)異的殺菌作用和漂白作用，一般在水溶液的狀態(tài) 下，廣泛應(yīng)用于：一般工業(yè)化學(xué)品；游泳池、自來水道、下水道和家庭用等的殺菌用途；或造 紙工業(yè)、纖維工業(yè)等的漂白用途或是排水處利用試劑等。
[0003] 作為次氯酸鈉水溶液，一般市售以12質(zhì)量％的有效氯濃度為基準(zhǔn)，含有10質(zhì)量％ 左右的反應(yīng)副產(chǎn)物即氯化鈉的通用的次氯酸鈉水溶液；和氯化鈉濃度為4質(zhì)量％以下的低 鹽次氯酸鈉水溶液。
[0004] 作為制造低鹽次氯酸鈉水溶液的方法，在專利文獻(xiàn)1中提出了以下方法：使用濃 度為34~38重量％的苛性鈉水溶液，在將反應(yīng)溫度維持在24~29°C的同時(shí)使所述苛性鈉 與氯氣反應(yīng)，制造有效氯濃度為26. 5~29重量％的高濃度次氯酸鈉水溶液，接著，將在所 述高濃度次氯酸鈉水溶液中析出的鹽分離，并用水稀釋，由此得到有效氯濃度為12重量％ 以上、鹽濃度為4重量％以下、且氯酸濃度為0. 2mg/L以下的次氯酸鈉水溶液。再者，專利 文獻(xiàn)1中的mg/L單位，表示相對(duì)于1升自來水，添加了 IOOmg次氯酸鈉時(shí)的氯酸濃度，作為 次氯酸鈉水溶液的氯酸濃度相當(dāng)于2000wtppm。
[0005] 在此，氯化是放熱反應(yīng)，并且副生成氯化鈉的晶體，因此反應(yīng)溫度越高，除熱所需 的能量被抑制為越低，能夠防止鹽晶體向冷卻用盤管的結(jié)垢。但是，如果反應(yīng)溫度高則次氯 酸鈉的分解量增多，特別是在40°c以上急劇地進(jìn)行分解，因此單位消費(fèi)資源大幅惡化（參 照非專利文獻(xiàn)1)。另外，在專利文獻(xiàn)1中，記載了在30°C以上的溫度下次氯酸鈉迅速分解。 在其它文獻(xiàn)中，也不存在在高于30°C的反應(yīng)溫度、特別是高于35°C的反應(yīng)溫度下，以超過 90%的收率得到次氯酸鈉的例子。
[0006] 在專利文獻(xiàn)2中，公開了使用洗凈了的純化氯氣制造次氯酸鈉水溶液的方法，在 其0042段落中，記載了「氯氣與氫氧化鈉水溶液的反應(yīng)，優(yōu)選在15~45°C、更優(yōu)選在20~ 40°C、進(jìn)一步優(yōu)選在25~30°C進(jìn)行。通過將反應(yīng)溫度設(shè)為15~45°C，能夠穩(wěn)定地制造鹽 濃度低的次氯酸鈉水溶液?！?。但是，本發(fā)明人采用專利文獻(xiàn)2的方法進(jìn)行了使氯氣與氫氧 化鈉水溶液在40°C的反應(yīng)溫度下反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)副反應(yīng)、分解反應(yīng)進(jìn)行，單位消費(fèi)資源大 幅減少。
[0007] 在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2009-132583號(hào)公報(bào)
[0009] 專利文獻(xiàn)2 :日本專利第4308810號(hào)公報(bào)
[0010] 非專利文獻(xiàn)1 :日本純堿工業(yè)協(xié)會(huì)純堿手冊(cè)編輯工作組編，「純堿技術(shù)手冊(cè)2009」 (y-久'技術(shù)/、y F 7''7夕2009)，日本純堿工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)行，212頁

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的是提供一種在比較高的反應(yīng)溫度、優(yōu)選為30°C以上的反應(yīng)溫度下， 并且以高收率制造低鹽次氯酸鈉水溶液的方法。
[0012] 本發(fā)明人認(rèn)真研討的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在向氫氧化鈉水溶液中導(dǎo)入氯氣的次氯酸鈉水溶 液的制造方法中，通過用氮等的惰性氣體稀釋氯氣，能夠解決上述課題，以至于完成了本發(fā) 明。SP，本發(fā)明涉及以下的事項(xiàng)。
[0013] [1] 一種低鹽次氯酸鈉水溶液的制造方法，其特征在于，包括：工序（1)，該工序?qū)?30~60質(zhì)量％的氫氧化鈉水溶液供給到反應(yīng)槽中；工序（2)，該工序向供給到該反應(yīng)槽中 的氫氧化鈉水溶液導(dǎo)入用惰性氣體稀釋了的氯氣，在20°C~50°C的反應(yīng)溫度進(jìn)行氯化反 應(yīng)；和工序（3)，該工序通過將在所述工序（2)中析出的副產(chǎn)氯化鈉從反應(yīng)液中分離并除去 而得到次氯酸鈉水溶液。
[0014] [2]根據(jù)事項(xiàng)[1]所述的低鹽次氯酸鈉水溶液的制造方法，用所述惰性氣體稀釋 了的氯氣的濃度為5~95體積％。
[0015] [3]根據(jù)事項(xiàng)[1]或[2]所述的低鹽次氯酸鈉水溶液的制造方法，在所述氯化反應(yīng) 中，導(dǎo)入的氫氧化鈉與氯氣的摩爾比（NaOH/Cl 2)為2. 0~2. 5。
[0016] [4]根據(jù)事項(xiàng)[1]~[3]的任一項(xiàng)所述的低鹽次氯酸鈉水溶液的制造方法，所述工 序（2)的反應(yīng)溫度為30~50°C。
[0017] [5]根據(jù)事項(xiàng)[1]~[4]的任一項(xiàng)所述的低鹽次氯酸鈉水溶液的制造方法，在所述 工序（3)中得到的次氯酸鈉水溶液的氯化鈉濃度為5.0質(zhì)量％以下。
[0018] [6]根據(jù)事項(xiàng)[1]~[5]的任一項(xiàng)所述的低鹽次氯酸鈉水溶液的制造方法，在所述 工序（3)中得到的次氯酸鈉水溶液的氯酸根離子濃度為1.5質(zhì)量％以下。
[0019] [7]根據(jù)事項(xiàng)[1]~[6]的任一項(xiàng)所述的低鹽次氯酸鈉水溶液的制造方法，在所述 工序（3)中得到的次氯酸鈉水溶液的次氯酸鈉濃度為30~40質(zhì)量％。
[0020] [8] -種稀薄次氯酸鈉水溶液的制造方法，其特征在于，包括將采用事項(xiàng)[1]~
[7]的任一項(xiàng)所述的制造方法得到的低鹽次氯酸鈉水溶液用水稀釋而成為規(guī)定的有效氯濃 度的工序。
[0021 ] [9]根據(jù)事項(xiàng)[8]所述的稀薄次氯酸鈉水溶液的制造方法，所述有效氯濃度為1~ 20質(zhì)量％。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明，能夠在成本方面和設(shè)備維修方面有利的高溫的反應(yīng)溫度下以高收率 制造低鹽次氯酸鈉水溶液。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 以下，對(duì)本發(fā)明涉及的次氯酸鈉水溶液的制造方法進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0024] 本發(fā)明的低鹽次氯酸鈉水溶液的制造方法，其特征在于，包括：
[0025] 工序（1)，該工序?qū)?0~60質(zhì)量％的氫氧化鈉水溶液供給到反應(yīng)槽中；
[0026] 工序（2)，該工序向供給到該反應(yīng)槽中的氫氧化鈉水溶液導(dǎo)入用惰性氣體稀釋了 的氯氣，在20°C~50°C的反應(yīng)溫度進(jìn)行氯化反應(yīng)；和
[0027] 工序（3)，該工序通過將在所述工序（2)中析出的副產(chǎn)氯化鈉從反應(yīng)液中分離并 除去而得到次氯酸鈉水溶液。
[0028] 在工序（1)中供給到反應(yīng)槽中的原料氫氧化鈉水溶液的濃度，通常為30~60質(zhì) 量％，優(yōu)選為35~55質(zhì)量％，更優(yōu)選為40~50質(zhì)量％。如果原料氫氧化鈉水溶液的濃度 低于所述范圍，則有制造期望的低鹽濃度的次氯酸鈉水溶液變得困難的傾向。另一方面，如 果原料氫氧化鈉水溶液的濃度高于所述范圍，則為了調(diào)整規(guī)定濃度的氫氧化鈉水溶液，有 時(shí)需要蒸餾等的繁雜的操作。
[0029] 工序（2)的氯化反應(yīng)中的反應(yīng)溫度，通常為20°C~50°C，優(yōu)選為30°C~50°C，更 優(yōu)選為30°C~40°C。如果反應(yīng)溫度低于所述范圍，則容易產(chǎn)生冷卻用盤管的結(jié)垢。另一方 面，如果反應(yīng)溫度高于所述范圍，則有次氯酸鈉的分解的進(jìn)行速度快，單位消費(fèi)資源減少的 傾向。
[0030] 工序（2)的氯化反應(yīng)中的反應(yīng)時(shí)間，優(yōu)選為10~200分鐘，更優(yōu)選為50~150分 鐘，特別優(yōu)選為70~130分鐘。
[0031] 在工序（2)的氯化反應(yīng)中，導(dǎo)入的氫氧化鈉與氯氣的摩爾比（NaOH/Cl2)，優(yōu)選為 2. 0~2. 5,更優(yōu)選為2. 01~2. 30,進(jìn)一步優(yōu)選為2. 02~2. 20。如果氫氧化鈉與氯氣的摩 爾比低于所述范圍，則容易進(jìn)行過氯化，另一方面，如果高于所述范圍，則所得到的次氯酸 鈉水溶液中殘存的氫氧化鈉濃度增高，因此品質(zhì)上不合適。
[0032] 在工序（2)中，通過向氫氧化鈉水溶液導(dǎo)入氯氣，進(jìn)行下述式的反應(yīng)，生成次氯酸 鈉。
[0033] 2NaOH+Cl2- NaClO+NaCl+Η 20
[0034] 在該氯化反應(yīng)中，生成與次氯酸鈉等摩爾的氯化鈉（鹽），但在使用上述濃度的氫 氧化鈉水溶液作為原料的情況下，溶解度低的氯化鈉的晶體析出。通過將其除去可得到低 鹽濃度高濃度次氯酸鈉水溶液。
[0035] 在此，在自來水法中，作為次氯酸鈉水溶液的雜質(zhì)，不僅上述的氯化鈉，氯酸也有 限制加強(qiáng)的傾向。為了使該氯酸降低，例如，如專利文獻(xiàn)1那樣，需要將反應(yīng)溫度保持在 26~29°C。這是由于認(rèn)為生成氯酸的原因在于如以下所述的「自然分解」和「副反應(yīng)」。
[0036] 所