NO300118B1 - Fremgangsmåte for katalysert dekomponering av hypokloritt - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en katalysert fremgangsmåte for dekomponering av hypoklorittioner.

Det er f.eks. kjent fra US-patent nr. 3 965 249 at hypoklorittioner som befinner seg i en vandig strøm kan dekompo-neres katalytisk under anvendelse av en katalysator uten bærer og som også føres av den vandige strøm, under strøm-ningen av den vandige strøm gjennom en tank med ledeplater. Under prosessen unnviker gassformig oksygen som et av de-komponeringsproduktene, og med ledsagende produksjon av kloridioner. Det er vist at den vandige strøm når den passerer gjennom tanken med lederplatene skifter mellom oppover-og nedoverstrømning, det vil si mellom medstrøm og motstrøm i forhold til det oksygen som utvikles.

På lignende måte er en prosess beskrevet i GB-patent-søknad nr. 2 236 692 A, (publisert 17. april 1991) for den katalytiske nedbryting av hydrogenperoksyd, eller hypoklorittioner, ved kontakt med en partikkelformig katalysator anbrakt i et antall serieforbundne reaksjonsvolumer. Væske-strømmen som inneholder hydrogenperoksyd, eller hypoklorittioner, er vist i kontakt med den partikkelformige katalysator i avvekslende oppstrømning og nedstrømning.

Japansk kokai 62-176592 beskriver en fremgangsmåte for katalytisk dekomponering av hypoklorittioner, hvor en væske-strøm som inneholder slike ioner i en oppoverrettet strøm bringes i kontakt med et enkelt skikt partikkelformig katalysator .

Det er blitt funnet at den katalytiske dekomponering av hypoklorittioner under anvendelse av en partikkelformig katalysator kan gjennomføres mer effektivt dersom strømmen som inneholder hypoklorittionene er nedoverrettet, det vil si i motstrøm i forhold til det oksygen som utvikles.

I henhold til dette tilveiebringes en fremgangsmåte for katalysert dekomponering av hypokloritt, hvor en væskestrøm som inneholder hypoklorittioner bringes i kontakt med en partikkelformig katalysator som er i stand til å dekomponere hypoklorittioner, slik at det derved frigis gassformig oksygen, karakterisert ved at katalysatoren er anbrakt i serielt forbundne skikt anordnet i kaskade, med en stigeanordning fri for katalysator mellom minst de to første skikt, slik at væskestrømmen under tyngdekraftens virkning strømmer nedover gjennom skiktene i hovedsak i motstrøm til det gassformige oksygen som frigis ved dekomponering av hypoklorittionene, og oppover gjennom stigeanordningen mellom skiktene.

Foreliggende oppfinnelse er spesielt effektiv når konsentrasjonen av hypoklorittioner i væskestrømmen, uttrykt med betegnelser g-1-<1> natrium hypokloritt er minst 20, f.eks. 2 0 til 250, og spesielt mellom 20 og 150. Foreliggende oppfinnelse kan imidlertid anvendes når konsentrasjonen av hypoklorittioner er mindre enn 20, f.eks. fra 10 til 20, eller til og med så lav som 1 g-1"<1>.

Reaksjonsbetingelsene, så som romhastigheten for væsken (liquid hourly space velocity = LHSV), temperatur og trykk, velges vanligvis slik at dekomponeringen av hypoklorittionene maksimeres. Typiske verdier for disse parametere er en LHSV fra 0,1 til 10, f.eks. 0,1 til 5 timer-<1>, en temperatur fra 10 til 90°C og et trykk som er atmosfærisk eller litt over atmosfærisk trykk.

Den spesifikke fysikalske form av den partikkelformige katalysator er ikke avgjørende for gjennomføringen av oppfinnelsen, og den partikkelformige katalysator kan således være i form av pelleter, tabletter eller granuler. En spesielt fordelaktig partikkelformig katalysator som kan anvendes er den som er beskrevet i EP 0 397 342 A, publisert 14. november 1990.

Den partikkelformige katalysator anbringes fortrinnsvis inne i et antall serielt forbundne reaksjonsvolumer, som vist i GB 2 23 6 6 92 A, med unntak av at strømmen av løsningen som inneholder hypoklorittionene gjennom hvert reaksjonsvolum er i motstrøm til det utviklede gassformige oksygen. Overføring av den hypoklorittioneholdige strøm mellom etter hverandre følgende reaksjonsvolumer kan finne sted ved hjelp av hvilke som helst konvensjonelle anordninger. Dersom reaksjonsvolumene er anordnet i en kaskade, og dersom strømmen som inneholder hypoklorittioner strømmer gjennom reaksjonsvolumet ved hjelp av tyngdekraftens virkning, så kan reaksjonsvolumene forbindes under anvendelse av mellomliggende stigeanordninger som ikke inneholder katalysator og hvor det ikke finner sted noen nedbrytning av hypoklorittioner.

Oppfinnelsen skal illustreres ytterligere med henvisning til den vedlagte figur. Figur 1 viser skjematisk en reaktor hvor foreliggende oppfinnelse kan gjennomføres. Figur 1 viser en reaktor 1 som omfatter en inngang 2, gjennom hvilken den hypoklorittioneholdige strøm går inn i reaktoren 1, en utgang 3, gjennom hvilken en avløpsstrøm som er utarmet på hypoklorittioner føres ut, og en utgang 4 for gass, gjennom hvilken det utviklede oksygen føres ut. Inne i reaktoren 1 befinner det seg et antall reaksjonsvolumer (5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f), hvor hvert reaksjonsvolum inneholder et skikt av partikkelformig katalysator som strømmen som inneholder hypoklorittioner kommer i kontakt med når den passerer gjennom reaktoren 1. Den hypoklorittholdige strøm føres mellom etter hverandre følgende reaksjonsvolumer ved hjelp av en stigeanordning (6a, 6b, 6c, 6e) hvor det ikke er anbrakt noen partikkelformig katalysator.

Det kan være fordelaktig å forvarme den hypoklorittioneholdige strøm før kontakten med den partikkelformige katalysator. I en variant av den ovenfor beskrevne reaktor inneholder således det første reaksjonsvolum ingen partikkelformig katalysator, men inneholder en forvarmer for å opprettholde den optimale reaksjonstemperatur for den deretter følgende katalyserte reaksjon.

I en ytterligere variant kan reaktoren inneholde ytterligere reaksjonsvolum medstrøms i forhold til de hvor den hypoklorittioneholdige strøm er i motstrøm med det utviklede oksygen. Ettersom den hypoklorittioneholdige strøm har en redusert konsentrasjon av hypoklorittioner når den kommer i kontakt med den partikkelformige katalysator i disse ytterligere reaksjonsvolumer, kan den hypoklorittioneholdige strøm enten være i motstrøm eller i medstrøm med det utviklede oksygen.

Oppfinnelsen skal illustreres ytterligere under henvisning til det følgende eksempel.

En reaktor som omfatter fem etter hverandre anordnede reaksjonsvolumer ble anvendt for å undersøke den relative effekt av oppoverstrømning og nedoverstrømning av væske på graden av dekomponering av hypoklorittioner. Reaksjonsvolumene ble anordnet slik at det var alternerende oppoverstrøm-ming gjennom etter hverandre følgende reaksjonsvolumer, idet det første reaksjonsvolum som mottar hypoklorittionestrømmen har en oppoverrettet strømning.

Hvert reaksjonsvolum inneholdt tilstrekkelig partikkelformig katalysator til å oppnå den ønskede romhastighet for væsken pr. time (LHSV). Den partikkelformige katalysator som ble anvendt var den som er beskrevet som ekstrudat A i publisert EP 0 397 342 A og den hadde en diameter på ca 3 mm.

Prøver av den hypoklorittioneholdige strøm ble tatt fra inngangen og utgangen av hvert reaksjonsvolum og inngangs- og utgangs-natriumhypoklorittkonsentrasjonene ble så således bestemt.

Effektiviteten for hvert reaksjonsvolum ble målt ved å beregne hastighetskonstanten av første ordning som kan av-ledes fra LHSV, og konsentrasjonene av natriumhypokloritt ved inngangen og utgangen av hvert reaksjonsvolum.

Resultatene er vist i den følgende tabell:

Det kan således sees at de reaksjonsvolumer gjennom hvilke den hypoklorittioneholdige strøm strømmer nedover viser en betydelig høyere reaksjonshastighetkonstant av første orden enn der hvor strømmen er oppoverrettet.

I et ytterligere sett av eksempler ble hvert av et antall reaksjonsvolumer fylt med et kjent volum av en versjon av ekstrudat A med diameter 2 mm. En strøm som inneholdt hypoklorittioner ble så ført gjennom hvert reaksjonsvolum enten i motstrøm eller medstrøm i forhold til det utviklede oksygen ved en temperatur på ca 40%. Effektiviteten av hvert reaksjonsvolum ble så bestemt ved å beregne hastighetskonstanten av første ordning avledet fra LHSV, og konsentrasjonen av natriumhydrokloritt av inngangen og utgangen.

Resultatene er vist i den følgende tabell.

Det kan således sees at motstrøm vedvarende fører til en høyere reaksjonsgrad og en lavere utgangskonsentrasjon for natriumhypokloritt.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for katalysert dekomponering av hypokloritt, hvor en væskestrøm som inneholder hypoklorittioner bringes i kontakt med en partikkelformig katalysator som er i stand til å dekomponere hypoklorittioner, slik at det derved frigis gassformig oksygen, karakterisert ved at katalysatoren er anbrakt i serielt forbundne skikt anordnet i kaskade, med en stigeanordning fri for katalysator mellom minst de to første skikt, slik at væskestrømmen under tyngdekraftens virkning strømmer nedover gjennom skiktene i hovedsak i motstrøm til det gassformige oksygen som frigis ved dekomponering av hypoklorittionene, og oppover gjennom stigeanordningen mellom skiktene.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at konsentrasjonen av hypoklorittioner i væskestrømmen er minst 20 g-1"<1> natriumhypokloritt.

3. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1 eller 2, karakterisert ved at væskestrømmen strømmer igjennom skiktene av partikkelformig katalysator med en romhastighet for væsken pr. time fra 0,1 til 10 timer<-1>.

4. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1 - 3, karakterisert ved at væskestrømmen strømmer gjennom skiktene av partikkelformig katalysator ved en temperatur fra 10 til 90°C.