Proceso para la producción de dióxido de cloro.

Proceso para la producción continua de dióxido de cloro, que comprende generar dióxido de cloro en un medio de reacción acuoso

, en un recipiente de reacción mantenido a presión sub-atmosférica, llevar el dióxido de cloro gaseoso desde dicho recipiente de reacción a una torre de absorción y ponerlo en contacto allí dentro con un flujo de agua para formar una solución acuosa que contiene dióxido de cloro, llevar dicha solución acuosa que contiene dióxido de cloro a un separador, insuflar un gas a través de dicha solución acuosa de dióxido de cloro en el separador para separar de 10 a 100% del dióxido de cloro que entra en el separador, y formar un producto dióxido de cloro gaseoso obtenido del separador con una presión parcial de 0,5 a 20 kPa.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/058217.

Solicitante: AKZO NOBEL N.V..

Nacionalidad solicitante: Países Bajos.

Dirección: VELPERWEG 76 6824 BM ARNHEM PAISES BAJOS.

Inventor/es: PELIN,KALLE HANS THOMAS, BJÖRKMAN,NILS TORGNY.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA INORGANICA > ELEMENTOS NO METALICOS; SUS COMPUESTOS (procesos... > Oxidos u oxácidos de halógenos; Sus sales > C01B11/02 (Oxidos de cloro)
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Proceso para la producción de dióxido de cloro.

Texto extraído del PDF original:

DESCRIPCIÓN

Proceso para la producción de dióxido de cloro La presente invención se refiere a un proceso para la producción de dióxido de cloro, que permite la generación de dióxido de cloro gaseoso a una presión seleccionada.

Existen numerosos procesos diferentes para la producción de dióxido de cloro. La mayoría de los procesos a gran escala en uso comercial están en marcha en fábricas de pasta papelera e implican la reacción continua de clorato de metal alcalino en un medio de reacción ácido con un agente reductor, tal como peróxido de hidrógeno, metanol, iones cloruro o dióxido de azufre, para formar dióxido de cloro que se retira como un gas del medio de reacción y luego es absorbido en agua. Una revisión general de tales procesos puede encontrarse en “Pulp Bleaching - Princi-

ples and Practice”, TAPPI PRESS 1996, Section II: Raw Materials, Chapter 2: Bleaching Chemicals: Chlorine Dioxi- de. pp. 61-69.

Como ejemplo, en una serie de procesos el medio de reacción se mantiene bajo condiciones no cristalizantes, gene- ralmente a presión sustancialmente atmosférica. En la mayoría de los casos el medio de reacción gastado de un primer recipiente de reacción se lleva a un segundo recipiente de reacción para otras reacciones para producir dióxi- do de cloro. El medio de reacción gastado retirado del recipiente de reacción final, usualmente denominado ácido residual, contiene ácido, sal de metal alcalino del ácido y normalmente algunos cloratos de metal alcalino que no han reaccionado. Ejemplos de los procesos de generación de dióxido de cloro no cristalizantes están descritos en los documentos de patentes EP 612686, WO 2006/033609, JP 03-115102 y JP 88-008203.

En otra serie de procesos el medio de reacción se mantiene en un único recipiente de reacción bajo condiciones de ebullición a presión sub-atmosférica, en donde precipita la sal de metal alcalino del ácido y se retirada como una torta de sal. Los ejemplos de tales procesos están descritos en las patentes de EE.UU. 5.091.166, 5.091.167, 5.366.714 y 5.770.171, y en la solicitud de patente WO 2006/062455. Tales procesos son usualmente los más efica- ces para la producción a gran escala de dióxido de cloro, y generalmente se denominan procesos de un único reci- piente (abreviadamente SVP por la expresión inglesa Single Vessel Processes). Usualmente se usa metanol o peró- xido de hidrógeno como agente reductor, que evita la formación de cantidades significativas de cloro como sub- producto.

Cuando se produce dióxido de cloro a partir de clorato de metal alcalino con cloruro como agente reductor, se obtie- nen altas cantidades de cloro como sub-producto. Se ha descrito, por ejemplo, en las patentes de EE.UU... 4.086.329, 5.324.497 y 2.108.976 la purificación del dióxido de cloro del cloro por varias operaciones unitarias, que incluyen absorción y separación.

El dióxido de cloro se usa normalmente como una solución acuosa obtenida en el proceso de producción, particu- larmente en el blanqueo de pasta papelera. También se ha descrito usar el dióxido de cloro en fase gaseosa, por ejemplo, para separar lignina de virutas de madera como se describe en las patentes de EE.UU. 6.569.285 y 6.752.904, o para tratamiento de gas de chimenea como se describe en, por ejemplo, la patente de EE.UU.

3.023.076.

El documento WO 2009/010456 describe un proceso para producir dióxido de cloro gaseoso en un recipiente de reacción mantenido a presión superior a la atmosférica llevando el dióxido de cloro gaseoso retirado a un medio de absorción acuoso y retirando el dióxido de cloro gaseoso del medio de absorción.

Sería ventajoso poder proporcionar una operación de proceso a presión sub-atmosférica que sea atractiva para la producción de dióxido de cloro que se ha de usar en fase gaseosa a una presión seleccionada. Debido a problemas de estabilidad, es difícil almacenar dióxido de cloro gaseoso y los procesos en los cuales el dióxido de cloro se retira del medio de reacción como un gas son difíciles de controlar suficiente y rápidamente para satisfacer las variaciones en la demanda, por lo cual es necesario un depósito de almacenamiento de líquidos. También sería ventajoso poder proporcionar un proceso para producir dióxido de cloro gaseoso a presión sub-atmosférica que tenga bajas concen- traciones de productos secundarios, tales como iones cloruro, clorato y sulfato.

Un objeto de la presente invención es proporcionar un proceso eficaz para producir a presión sub-atmosférica dióxi- do de cloro que sea adecuado para aplicaciones en las cuales se usa dióxido de cloro gaseoso.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un proceso muy eficaz para la producción de dióxido de cloro realizado a presión sub-atmosférica, y se ha encontrado sorprendentemente que el proceso se puede usar para producir dióxido de cloro gaseoso de alta pureza y obtenido a la presión deseada, lo cual es de otro modo muy difícil de conseguir. Por consiguiente, la presente invención se refiere a un proceso para la producción continua de dióxido de cloro, que comprende generar dióxido de cloro en un medio de reacción acuoso en un recipiente de reacción mantenido a presión sub-atmosférica, llevar el dióxido de cloro gaseoso desde dicho recipiente de reacción a una torre de absorción, y ponerlo en contacto en ella con un flujo de agua para formar una solución acuosa que contiene dióxido de cloro, llevar dicha solución acuosa que contiene dióxido de cloro a un separador, insuflar un gas a través de dicha solución acuosa de dióxido de cloro en el separador para separar de 10 hasta 100% del dióxido de cloro que entran en el separador y formar un producto dióxido de cloro gaseoso obtenido del separador con una presión parcial de 0,5 a 20 kPa.

El dióxido de cloro puede ser generado, por ejemplo, como se describe en las patentes de EE.UU. anteriormente mencionadas 5.091.166, 5.091.167, 5.366.714 y 5.770.171 y la solicitud de patente WO 2006/062455.

El dióxido de cloro se genera preferiblemente, reduciendo iones clorato por medio de un agente reductor químico. Se puede usar cualquier agente reductor conocido, solo o en mezclas, tal como al menos uno de iones cloruro, dióxido de azufre, metanol y peróxido de hidrógeno, de los cuales son particularmente preferidos el metanol y el peróxido de hidrógeno, solos en mezcla con uno o más de otros agentes reductores.

La presión y la temperatura se ajustan preferiblemente de modo que se evapore el agua desde el medio de reacción, con el fin de diluir el dióxido de cloro formado y retirado desde el medio de reacción, y llevado desde el recipiente de reacción. Preferiblemente el medio de reacción se mantiene a una temperatura desde aproximadamente 15 hasta aproximadamente 100ºC, más preferiblemente, desde aproximadamente 30 hasta aproximadamente 85ºC. Adecua- damente, el medio de reacción se mantiene a una presión absoluta desde aproximadamente 8 hasta aproximada- mente 80 kPa, preferiblemente desde aproximadamente 8 hasta aproximadamente 55 kPa, más preferiblemente desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 50 kPa. Preferiblemente, el medio de reacción se mantiene en su punto de ebullición a la presión prevalente.

Como la evaporación del agua desde el medio de reacción consume normalmente más energía que la generada en el proceso, éste se equilibra preferiblemente suministrando calor al medio de reacción, por ejemplo, haciendo circu- lar el medio de reacción a través de un calentador en un conducto de circulación. Se puede usar cualquier tipo de calentador, tal como los intercambiadores de calor calentados por vapor de agua o cualquier otro medio fluido calien- te.

Se puede usar cualquier clorato de metal alcalino, tal como clorato de sodio, de potasio o sus mezclas. Se prefiere normalmente el de sodio. También es posible alimentar el clorato de metal alcalino como una solución mezclada previamente, con peróxido de hidrógeno. La concentración de clorato de metal alcalino mantenida en el medio de reacción puede variar dentro de unos amplios límites, por ejemplo, desde aproximadamente 0,25 moles/dm3 hasta la saturación, preferiblemente desde aproximadamente 1,5 moles/dm3 hasta la saturación, más preferiblemente desde aproximadamente 2,5 moles/dm3 hasta la saturación.

El medio de reacción acuoso en el recipiente de reacción es preferiblemente ácido, por ejemplo, que tenga una aci- dez desde aproximadamente 0,5 hasta aproximadamente 12 N o desde aproximadamente 1 hasta aproximadamente 10 N, más preferiblemente desde aproximadamente 1,5 hasta aproximadamente 7 N. La acidez puede ser propor- cionada por la alimentación de cualquier ácido adecuado, preferiblemente un ácido mineral. Los ejemplos de ácidos incluyen ácido sulfúrico, ácido clorhídrico, ácido fosfórico y ácido clórico, de los cuales se prefiere particularmente el ácido sulfúrico.

Si se usa ácido sulfúrico, se alimenta preferiblemente a una concentración desde aproximadamente 30 hasta apro- ximadamente 98% en peso, más preferiblemente desde aproximadamente 60 hasta aproximadamente 85% en peso.

El ácido sulfúrico de baja concentración es más fácil de mezclar con el medio de reacción, pero una concentración elevada tiene la ventaja de la utilización del calor de dilución y no es necesario evaporar mucha agua. La cantidad alimentada se equilibra preferiblemente con la cantidad del clorato alimentado, con el fin de llegar a una concentra- ción en estado estacionario en el generador adecuada para el agente reductor elegido.

Si se usa peróxido de hidrógeno como agente reductor, se alimenta preferiblemente en una cantidad desde aproxi- madamente 0,5 hasta aproximadamente 2 moles por mol de clorato de metal alcalino alimentado, más preferible- mente desde aproximadamente 0,5 hasta aproximadamente 1 mol por mol de clorato de metal alcalino alimentado, particular y más preferiblemente desde aproximadamente 0,5 hasta aproximadamente 0,6 moles por mol de clorato de metal alcalino alimentado.

Si se usa metanol como agente reductor, se alimenta preferiblemente en una cantidad desde aproximadamente 0,2 hasta aproximadamente 1 mol por mol de clorato de metal alcalino alimentado, más preferiblemente desde aproxi- madamente 0,2 hasta aproximadamente 0,8 moles por mol de clorato de metal alcalino alimentado, particular y más preferiblemente desde aproximadamente 0,2 hasta aproximadamente 0,4 moles por mol de clorato de metal alcalino alimentado.

Se prefiere realizar el proceso bajo condiciones en las que obtenga la precipitación de sulfato de metal alcalino sóli- do en el medio de reacción. Dependiendo de la acidez del medio de reacción, se puede formar sulfato sustancial- mente neutro o sesquisulfato ácido. Sin embargo, también es posible realizar el proceso bajo condiciones tales que no se produzca formación de sulfato de metal alcalino sólido.

Al menos algo del sulfato de metal alcalino formado se retira normalmente, preferiblemente como una torta de sal sólida la cual puede ser retirada en un filtro convencional, y en algunos casos se puede usar como sub-producto. Sin embargo, también es posible acidificar electroquímicamente algo del sulfato de metal alcalino y reciclarlo al medio de reacción con el fin de reemplazar algo de la alimentación de ácido sulfúrico. Tal acidificación electroquímica está descrita en, por ejemplo, las patentes de EE.UU. 4.129.484, 5.478.446, 5.487.881, 5.858.322 y 632.269.

El dióxido de cloro gaseoso se retira del medio de reacción, preferiblemente junto con el agua evaporada y opcio- nalmente con otros componentes gaseosos formados o añadidos, tal como oxígeno en caso que se use como agen- te reductor peróxido de hidrógeno. La concentración del dióxido de cloro en el gas retirado se mantiene preferible- mente a una presión parcial desde aproximadamente 1 hasta aproximadamente 30 kPa, o desde aproximadamente 5 hasta aproximadamente 10 kPa. La presión total se debe también a la cantidad de vapor de agua y gases solubles e insolubles.

La alta utilización del sistema, dependiendo del diseño del recipiente de reacción, puede dar como resultado trans- porte conjunto del medio de reacción como aerosoles, llevando así los componentes electrolíticos a la torre de ab- sorción junto con el dióxido de cloro. En la presente invención se puede separar dicho componente, por ejemplo, clorato de sodio o sulfato de sodio, del producto final dióxido de cloro gaseoso.

El dióxido de cloro gaseoso retirado del medio de reacción se lleva a una torre de absorción, donde se pone en con- tacto con un flujo de agua formando una solución acuosa que contiene dióxido de cloro. El término “torre de absor- ción”, como se usa en la presente memoria, significa cualquier columna o torre o similar donde el gas se pone en contacto con un flujo líquido para absorber los compuestos solubles en agua. Preferiblemente, el gas y el líquido fluyen en contracorriente. En el interior de la torre de absorción están colocados preferiblemente dispositivos, tales placas o elementos de empaquetamiento para proporcionar superficies interfaciales, donde puede tener lugar la transferencia de masa entre el gas y el líquido. Se pueden usar cualesquiera elementos de empaquetamiento y placas convencionales, tales como anillos Raschig, sillas de montar Berl, sillas de montar Intalox, placas de tamices y placas de campanas de burbujeo.

En una realización la torre de absorción está especialmente adaptada para los procesos que usan iones cloruro como agentes reductores. Una de dichas torres de absorción está descrita en Barr, A. et al., The development of an integrated chlorine dioxide process to produce chlorine dioxide solution with low chlorine content, Appita J.,Vol. 59, Nº 6, (2006).

La concentración de dióxido de cloro en la solución acuosa obtenida en la torre de absorción es preferiblemente desde aproximadamente 5 hasta aproximadamente 18 g/dm3 o desde aproximadamente 8 hasta aproximadamente 12 g/dm3. La temperatura es preferiblemente desde aproximadamente 0 hasta aproximadamente 35ºC o desde aproximadamente 5 hasta aproximadamente 25ºC.

El pH de la solución acuosa obtenida en la torre de absorción puede variar dentro de un amplio intervalo, depen- diendo parcialmente de la concentración de dióxido de cloro, tal como desde aproximadamente 0,8 hasta aproxima- damente 3,2. Si se usa metanol como agente reductor, el pH es preferiblemente desde aproximadamente 1,0 hasta aproximadamente 2,5, mientras que si se usa peróxido de hidrógeno como agente reductor, el pH es preferiblemente desde aproximadamente 2,0 hasta aproximadamente 3,2.

En una realización de la invención, la solución acuosa de la torre de absorción se acidifica para suprimir la absorción del cloro elemental y ácido fórmico posiblemente presente por la disminución de la hidrólisis del cloro y la depresión de la desprotonización del ácido fórmico. El cloro elemental y el ácido fórmico se llevan luego con el gas de chime- nea desde la torre de absorción, y por tanto se separan del dióxido de cloro. El pH de la solución del dióxido de cloro se mantiene preferiblemente tan bajo como sea posible o al menos por debajo de pH 2 y más preferiblemente por debajo de pH 1,4. El ajuste del pH se puede hacer por cualquier ácido, pero se usa preferiblemente ácido sulfúrico o ácido clorhídrico.

En una realización de la invención el pH de la solución acuosa de dióxido de cloro que sale de la torre de absorción se aumenta desde aproximadamente 6,5 hasta aproximadamente 7,8, lo cual disminuye la liberación de los produc- tos secundarios volátiles del proceso de generación del dióxido de cloro durante la siguiente separación. El ajuste del pH se puede realizar mediante cualquier fuente alcalina, pero se usa preferiblemente hidróxido de sodio.

Se puede obtener en la corriente de gas que sale del separador un rendimiento muy alto de dióxido de cloro con respecto a la cantidad de iones clorato añadidos. Dicho rendimiento puede ser de 96 %, preferiblemente de 98 %, más preferiblemente de 99 %, con respecto a la cantidad de iones clorato añadidos.

Por la disposición anterior se ha encontrado que es posible producir dióxido de cloro sin emplear un depósito de almacenamiento de líquido. Dicho depósito de almacenamiento no es solamente una inversión costosa, también ocupa un espacio grande, requiere tomar grandes medidas de seguridad y se puede perder dióxido de cloro debido a reacciones que ocurren en su interior.

El gas no absorbido que sale de la torre de absorción que contiene por ejemplo, gas inerte, oxígeno y vapor de agua y pequeñas cantidades de dióxido de cloro, se puede usar para varios fines, como tratamiento del gas de chimenea, como se describe en, por ejemplo, las patentes de EE.UU. 3.023.076 y 7.118.720, y en WO 2007/058936. El dióxido de cloro se puede separar de otro modo por lavado en un dispositivo lavador.

La solución acuosa que contiene dióxido de cloro se lleva desde la torre de absorción hasta un separador donde se separa desde 10 hasta 100% del dióxido de cloro insuflando un gas a través de la solución acuosa de dióxido de cloro para formar un producto dióxido de cloro gaseoso. Por el término “producto dióxido de cloro gaseoso”, como se usa en la presente memoria, se entiende el gas que sale del separador. Aparte del dióxido de cloro, el producto dióxido de cloro gaseoso puede comprender cualquier parte no absorbida del gas insuflado a través de la solución acuosa en el separador. Se puede usar cualquier tipo de separador o columna de separación por ejemplo, columnas de relleno y columnas empaquetadas. Se pueden cualesquiera elementos empaquetados convencionales, tal como empaquetamiento estructurado, anillos Raschig, sillas de montar Berl, sillas de montar Intalox, etc.

El gas usado para la separación es preferiblemente un gas inerte. Se puede usar cualquier gas inerte disponible, tal como nitrógeno u oxígeno, pero por razones del costo normalmente se prefiere usar aire. Si la aplicación lo permite puede ser posible recuperar el gas inerte y volver a usarlo en el separador.

En una realización, parte o toda la solución acuosa puede ser recirculada desde el separador a la torre de absorción con el fin de recuperar cualquier dióxido de cloro remanente. La tasa de recirculación de la solución acuosa agotada puede ser desde aproximadamente 0% hasta aproximadamente 100%, preferiblemente desde aproximadamente 70% hasta aproximadamente 90%. La tasa de recirculación determina la eficacia deseada de desorción del separa- dor. Preferiblemente se puede separar desde 40 hasta 95% o desde 85% hasta 95%, del dióxido de cloro que entra en el separador.

También es posible recircular la solución acuosa desde el separador hasta el recipiente de reacción para convertir en dióxido de cloro cualquier clorato remanente o cualesquiera otros reaccionantes. Dicha parte de la solución acuo- sa puede ser desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 80%, preferiblemente desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 30%.

En una realización de la invención se puede calentar la solución acuosa de dióxido de cloro de la torre de absorción para aumentar la desorción en el separador. En otra realización, la solución acuosa agotada del separador puede ser enfriada antes de ser recirculada hasta la torre de absorción. Esto se puede realizar usando cualquier medio de calentamiento o enfriamiento disponible o usando una bomba de calor.

En una realización el producto dióxido de cloro gaseoso del separador se mantiene a una presión absoluta total desde aproximadamente 10 kPa hasta aproximadamente 2 MPa, tal como desde aproximadamente 95 kPa hasta aproximadamente 2 MPa o desde 105 kPa hasta 1 MPa.

El producto dióxido de cloro gaseoso obtenido del separador tiene una presión parcial de dióxido de cloro desde 0,5 kPa hasta 20 kPa o desde aproximadamente 4 kPa hasta aproximadamente 12 kPa. Si la presión parcial de dióxido de cloro es demasiado alta es inminente el riesgo de una rápida descomposición del dióxido de cloro.

Se puede conseguir una presión deseada manteniendo el fondo de la torre de absorción a una altura con relación a una bomba que lleva el dióxido de cloro acuoso al separador, formando así un tubo vertical. Por esta disposición, es posible controlar la presión de dióxido de cloro gaseoso formado en el separador. Cuando se usa dióxido de cloro gaseoso, por ejemplo para el tratamiento del gas de chimenea, el dióxido de cloro está contenido preferiblemente en un gas que tiene una presión superior a la atmosférica, con el fin de poder ser conducido hasta el gas de chimenea. Por consiguiente, se puede aumentar la presión aumentando la altura seleccionada entre la bomba y el fondo de la torre de absorción. Dicha altura puede ser desde 5 m, o 10 m, o 15 m hasta 50 m, dependiendo de la presión deseada. Sin embargo, si no se aplica dicho control de presión, también es posible mantener la presión inferior a la atmosférica, si se prefiere esto en el proceso. Se puede formar similarmente un tubo vertical seleccionando la altura del fondo del recipiente de reacción con relación a la bomba. También se puede conseguir la presión deseada una válvula de control de la presión después del separador, permitiendo que una bomba aumente la presión del dióxido de cloro gaseoso. Se necesita dicha válvula de control de la presión tanto en la salida del gas como en la solución residual. Por lo tanto, el separador puede estar situado al nivel del suelo.

En una realización, el proceso se realiza de modo que el producto dióxido de cloro gaseoso, tenga un contenido de cloro elemental menor que aproximadamente 1 % en peso, más preferiblemente, menor que 0,2 % en peso del cloro activo total.

En una realización, el proceso se realiza de modo que el producto dióxido de cloro gaseoso pueda estar esencial- mente libre de impurezas electrolíticas, como clorato y sulfato, cuando sale del separador o pueda tener un conteni- do de clorato y de sulfato menor que 0,1 mg de clorato de sodio o sulfato de sodio por metro cúbico normal de gas seco, respectivamente.

En una realización, el proceso se realiza de modo que el producto dióxido de cloro gaseoso que sale del separador tenga un contenido de ácido fórmico menor que aproximadamente 100 mg de ácido fórmico por metro cúbico normal de gas seco o más preferiblemente menor que 1 mg de ácido fórmico por metro cúbico normal de gas seco.

Debido a la absorción, los gases no solubles en agua no se obtienen en la solución acuosa que contiene el dióxido de cloro. La separación aumenta además la pureza del producto dióxido de cloro gaseoso. Como resultado, el pro- ducto dióxido de cloro gaseoso tiene una alta pureza con respecto a las materias primas y a los productos secunda- rios no deseados, los cuales pueden ser retirados del recipiente de reacción junto con la corriente gaseosa...

En una realización de la invención, se obtiene un producto dióxido de cloro acuoso llevando el producto dióxido de cloro gaseoso a otra torre de absorción para formar un producto dióxido de cloro acuoso de la alta pureza mencio- nada anteriormente. Las condiciones para la torre de absorción pueden ser como se ha descrito anteriormente.

En caso de interrupción de la generación del dióxido de cloro, la demanda de dióxido de cloro gaseoso puede aún ser satisfecha durante algún tiempo insuflando gas inerte a través de la solución acuosa de dióxido de cloro y sepa- rando con ello el dióxido de cloro.

Se describirá ahora una realización de la invención en conexión con la figura adjunta, la cual muestra un diagrama de flujo esquemático. Sin embargo la invención no está limitada a la realización mostrada.

Con referencia a la Figura, se muestra esquemáticamente un proceso SVP® para la producción de un producto dió- xido de cloro gaseoso de acuerdo con la invención. Un recipiente de reacción 1 mantiene un medio de reacción a presión sub-atmosférica. El medio de reacción se hace circular por una bomba 2 a través de un conducto de circula- ción 3 y un calentador 4 (comúnmente llamado “rehervido”), y vuelve al recipiente de reacción 1 a un caudal sufi- ciente para mantener la temperatura del medio de reacción en el punto de ebullición. Al recipiente de reacción se alimentan clorato de sodio, ácido sulfúrico y un agente reductor, tal como metanol o peróxido de hidrógeno y se hacen reaccionar para formar dióxido de cloro, sulfato de sodio y, en caso que se use peróxido de hidrógeno, oxí- geno. El dióxido de cloro se retira como un gas 20 junto con el agua evaporada y opcionalmente oxígeno y se lleva a una torre de absorción 7. El sulfato de sodio precipita como una sal ácida o sustancialmente neutra, dependiendo de la acidez del medio de reacción. Por una bomba 5, el medio de reacción se hace circular a través de un filtro 6, para separar y retirar el sulfato de sodio sólido.

En la torre de absorción 7, el dióxido de cloro gaseoso se pone en contacto con un flujo de agua 8, para formar una solución acuosa que contiene dióxido de cloro 9. Cualquier gas no absorbido 10 saldrá por la parte superior de la torre de absorción 7. El dióxido de cloro acuoso sale de la torre de absorción 7 y es conducido por una bomba 11 al separador 12. Se suministra un gas 13, preferiblemente un gas inerte, usualmente aire por el fondo del separador 12, para separar al menos 10% del dióxido de cloro que entra en el separador 12 como un producto dióxido de cloro gaseoso 14 que sale desde la parte superior del separador 12. Una solución acuosa 15, en la que puede permane- cer parte del dióxido de cloro, se retira del fondo del separador 12, y puede ser recirculada total o parcialmente a la torre de absorción 7 o al recipiente de reacción 1. Podría ser adecuada una purga de corriente 16 con el fin de man- tener el equilibrio del agua, dependiendo de parámetros, tales como la elección del proceso químico, la presión y la temperatura del gas de salida, la elección de las condiciones de operación en la generación del dióxido de cloro y las condiciones de operación en el separador. Dependiendo de las condiciones de operación en el separador, esta co- rriente 16 puede contener varias cantidades dl dióxido de cloro y en consecuencia debe ser tratada. También podría haber una demanda de una solución acuosa de dióxido de cloro, para otros fines en el mismo sitio. Luego es posible usar el dióxido de cloro acuoso desde la torre de absorción 7, por ejemplo, retirando una corriente lateral (no mos- trada) de la corriente 9.

Si hay una interrupción en la generación de dióxido de cloro en el recipiente de reacción, el flujo de gas a través del separador puede continuar separando dióxido de cloro del separador.

Como ejemplo de las condiciones de operación cuando se produce dióxido de cloro a partir de clorato de sodio, ácido sulfúrico y peróxido de hidrógeno, a una presión de 25 kPa, el medio de reacción acuoso en el recipiente de reacción 1 puede contener aproximadamente 150 g/dm3 de Anclo y aproximadamente 340 g/dm3 de H2O, mientras que el gas que sale del recipiente de reacción puede contener aproximadamente 15-60% v/v de CO2. La solución acuosa que contiene dióxido de cloro obtenida en la torre de absorción 7, puede tener entonces una temperatura de aproximadamente 10ºC y contener aproximadamente 10 g/dm3 de ClO2.

La presión parcial del producto dióxido de cloro gaseoso obtenido del separador 10 puede ser de aproximadamente 6 kPa, y la presión total de la corriente de gas que sale del separador puede ser 105 kPa absolutos.

Ejemplo: Se produjo dióxido de cloro por reducción de clorato en un reactor de proceso SVP® que funcionaba a 25,5 kPa y 75ºC. El gas que comprendía dióxido de cloro se condujo desde el reactor hasta una torre de absorción, don- de se puso en contacto con un flujo de agua para formar una solución acuosa que contenía dióxido de cloro. La solución acuosa que contenía dióxido de cloro obtenida tenía una temperatura de aproximadamente 12ºC y contenía aproximadamente 8-9 g/dm3 de ClO2. La solución acuosa se condujo luego a un separador, donde se separó el dióxido de cloro gaseoso, que tenía una presión parcial de aproximadamente 6 kPa y una presión absoluta total de 25 kPa. Se llevo a cabo una serie de experimentos usando una columna de separación a escala piloto, de 4,5 m de altura con empaquetamiento aleatorio en dos lechos de 1,5 m. En los experimentos citados, la solución de dióxido de cloro que contenía 8-9 g/dm3 de ClO2 se alimentó a la parte superior de la columna que se hizo funcionar en el modo de un solo paso. Al mismo tiempo, se aspiró aire a través de la columna para facilitar la separación. Se retira- ron muestras del líquido antes y después de pasar por la columna y se analizaron para determinar el contenido de ClO2. Los datos del proceso y los resultados analíticos están recogidos en la Tabla 1 siguiente. Como se puede ver claramente de los resultados, el dióxido de cloro gaseoso se separó en la columna de separación. Dependiendo de los parámetros seleccionados en la separación, se puede separar más o menos dióxido de cloro gaseoso.

Tabla 1 Exptº Temperatura Presión Caudal de Caudal de Flujo ai- Conc. de Conc. de líquido aire re/líquido.

ClO2 dentro ClO2 fuera ºC kPa m3/h m3N/h m3/m3 N g/dm3 g/dm3 1 2 3 1,5 8,50 5,87 2 12 3 3 1 8,71 6,49 3 3 3 1 8,60 6,72 4 3 4 1,33 8,56 6,21

REIVINDICACIONES

1. Proceso para la producción continua de dióxido de cloro, que comprende generar dióxido de cloro en un medio de reacción acuoso, en un recipiente de reacción mantenido a presión sub-atmosférica, llevar el dióxido de cloro gaseo- so desde dicho recipiente de reacción a una torre de absorción y ponerlo en contacto allí dentro con un flujo de agua para formar una solución acuosa que contiene dióxido de cloro, llevar dicha solución acuosa que contiene dióxido de cloro a un separador, insuflar un gas a través de dicha solución acuosa de dióxido de cloro en el separador para separar de 10 a 100% del dióxido de cloro que entra en el separador, y formar un producto dióxido de cloro gaseoso obtenido del separador con una presión parcial de 0,5 a 20 kPa.

2. Proceso según la reivindicación 1, en donde el dióxido de cloro se genera reduciendo iones clorato por medio de un agente reductor químico.

3. Proceso según la reivindicación 2, en donde dicho agente reductor químico es al menos uno de metanol o peróxi- do de hidrógeno.

4. Proceso según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde se separa de 40 a 95% del dióxido de cloro que entra en el separador.

5. Proceso según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde se separa de 85 a 95% del dióxido de cloro que entra en el separador.

6. Proceso según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicho medio de reacción se mantie- ne a una presión absoluta desde aproximadamente 8 hasta aproximadamente 80 kPa.

7. Proceso según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicho medio de reacción se mantie- ne en su punto de ebullición a la presión prevalente.

8. Proceso según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la temperatura de la solución acuo- sa que contiene dióxido de cloro es desde aproximadamente 0 hasta aproximadamente 35ºC.

9. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el pH de la solución acuosa de dióxido de cloro de la torre de absorción es de aproximadamente 6,5 hasta aproximadamente 7,8.

10. Proceso según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el rendimiento total del dióxido de cloro que sale del separador es de aproximadamente 96% respecto a los iones clorato añadidos.

11. Proceso según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicho producto dióxido de cloro gaseoso se mantiene a una presión absoluta total de aproximadamente 10 kPa hasta aproximadamente 2 MPa.

12. Proceso según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicho producto dióxido de cloro gaseoso se mantiene a una presión absoluta total de aproximadamente 105 kPa hasta aproximadamente 1 MPa.

13. Proceso según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la solución acuosa del separador que contiene dióxido de cloro remanente se recircula al menos parcialmente a dicha torre de absorción o a dicho recipiente de reacción.

14. Proceso según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el gas insuflado a través de la solución acuosa del dióxido de cloro en el separador es un gas inerte.

15. Proceso según la reivindicación 14, en donde dicho gas inerte es aire.