用于生产高度浓缩的漂白剂浆料的方法技术

本文公开了用于生产高度浓缩的漂白剂浆料的方法，所述漂白剂浆料含有固体次氯酸钠五水合物晶体在次氯酸钠饱和的液相中的混合物并且含有氢氧化钠或其他碱性稳定剂。还公开了展现出增强的稳定性的漂白剂浆料和组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产高度浓缩的漂白剂浆料的方法
本公开文本总体上涉及高度浓缩的漂白剂浆料的制备以及所得的高度浓缩的漂白剂。
技术介绍
次氯酸钠(通常称为漂白剂)在工业、公用设施和住宅应用中有许多用途。在许多大规模应用中，传统上通过向水中添加氯和碱来现场产生次氯酸钠。尽管将液化氯气运送到便携式缸或有轨车中是获得用于制造漂白剂的氯气的最常见方法，但处理、运送和储存液化氯的危害增加了这种方法的责任相关成本。处理液化氯气的替代方案包括通过电解生产氯或次氯酸钠。电解是在未分割的电化学槽中将含有氯化钠的盐水转化为含有次氯酸钠的溶液。此方法具有在不单独生产气态氯和含有苛性钠的溶液的情况下生产次氯酸钠(这可以现场进行)的优点。现场直接电解制造漂白剂的主要缺点是无法同时实现盐到漂白剂的高转化率和通过电流得到的漂白剂的高库仑产率。直接电解遇到的另一个问题是在此应用中电极的寿命有限。直接电解的又另一个问题是通过次氯酸盐溶液的热分解或在阳极处次氯酸盐的电氧化而不希望地形成氯酸盐。间接电解盐产生氯和苛性钠(典型地在膜槽电解器中进行)是实现高的盐转化率和高库仑产率的手段。可以将通过这种手段共产生的氯和苛性钠组合在合适的反应器中以产生漂白剂溶液。然而，这样的漂白剂间接生产需要大量设备投资，尤其包括用于盐水净化的设备，而且还包括用于处理气态氯的设备。间接生产漂白剂不太适合于小型现场应用，但是以工业规模生产漂白剂的优选手段。典型地通过选择紧邻电力发生资产并且可以廉价获得盐的位置来优化这样的生产。在需要其的大多数位置通过间接电解生产漂白剂典型地是不切实际的。漂白剂溶液的运输受到次氯酸钠在水中的溶解度和这些溶液的有限稳定性的限制。15％-25％浓度的漂白剂溶液的运输成本高于用于常规生产漂白剂的反应物(50％苛性钠和液化氯气)的运输成本，因为必须运输更大的质量和体积/单位的所递送的次氯酸钠。存在两种不同的用于生产漂白剂溶液的间接方法：第一种是等摩尔漂白剂方法，并且第二种是除盐法。等摩尔方法涉及氯化反应，其中所有反应产物均保留在溶液中。此反应的总式由下式表示：2NaOH+Cl2→NaOCl+NaCl+H2O。等摩尔方法被称为等摩尔方法，因为产物中氯化钠与次氯酸钠的比率是以摩尔计至少1:1。在所使用的商业级苛性钠中氯酸盐的形成和氯化钠杂质的存在使氯化物与次氯酸盐比率的比率增加至略高于1:1。等摩尔漂白剂(EMB)具有限制为约16wt％漂白剂的浓度，以便在储存或运输过程中避免盐的结晶。盐的存在不增加产品的价值并且增加其分解速率。与这种希望的漂白剂形成反应竞争的是漂白剂不希望地分解生成氯酸钠：3NaOCl→NaClO3+2NaCl在等摩尔方法中，需要少量过量的碱度来稳定产物。将氯快速混合到氢氧化钠中、均匀冷却、以及在混合区中维持过量碱度已知使氯酸盐的形成最小化。当过量的氯与水和漂白剂反应生成次氯酸时，发生另一种不希望的反应：Cl2+H2O+NaOCl←→2HOCl+NaCl次氯酸促进次氯酸盐分解成氯酸盐。过量碱度的存在将次氯酸转化为次氯酸盐，因此使不希望的氯酸盐的形成最小化。第二类方法可以称为除盐方法。这些方法在氯化反应过程中除去盐(通过允许其结晶并且然后除去固体盐)，并且它们使用较少稀释液。可以形成含有多达28wt％漂白剂的漂白剂溶液，并且氯化物与次氯酸盐的比率典型地小于0.4wt％。这类方法的漂白剂总产率较低是问题。一个问题是氯酸盐的形成更快。第二个是需要较大的反应器，因为盐晶体需要生长到大于300微米的平均尺寸，所述平均尺寸允许通过沉降或过滤将其除去。在盐分离过程中还发生一些产率损失，因为一些漂白剂会保留在潮湿的过滤器(或离心机)盐饼上。次氯酸钠五水合物(含有次氯酸钠和水的盐)在低于约25℃的温度下是稳定的，在约25℃至29℃的温度之间熔化，并且提供次氯酸钠和水的浓溶液。典型地，次氯酸钠五水合物晶体是长的和针状的。这些晶体由于这种晶体形状而具有不希望的低堆积密度。当允许与空气接触时，晶体也迅速分解。例如，即使在低温下储存时，过夜暴露于大气中的晶体分解形成稀液体。理论上，这种快速分解是由于与在晶体表面上的二氧化碳接触而发生的。诸位专利技术人确定，当晶体以高纯度产生并且其表面上残留很少液体时，晶体对空气的存在甚至更敏感，即它们分解。然而，诸位专利技术人还发现，如本文所描述，添加过量的碱改进晶体的稳定性。当产生含有大于约25wt％次氯酸钠的漂白剂溶液时，在将这些溶液冷冻至低于10℃下后，固体五水合物晶体可以开始形成。然而，即使在此温度下，浓缩的漂白剂溶液也比所希望的更快分解。可以在低于将形成水合物晶体的平衡点的温度下制备漂白剂溶液并且维持不形成五水合物，条件是不存在晶种。然而，在大规模运输中，无法保证完全不存在晶种。当漂白剂溶液被冷冻至次氯酸钠五水合物结晶的温度并且存在晶种时，形成晶体，并且由于晶体阻塞管道和软管，因此无法容易地泵送所得含有结晶漂白剂的材料。因此，这种含有固体的材料不容易从运输容器中移出。五水合物晶体的形成表示在低于约10℃的温度下有效运输和分配具有多于约25wt％次氯酸钠的漂白剂溶液的障碍。开发改进的用于制造浓缩漂白剂的方法将是有利的，因为除其他益处外，这将尤其有助于降低制造和/或运送成本。并且制备更稳定的浓缩漂白剂浆料和固体是希望的，因为展现出随时间降低的降解的材料可以储存更久并且运送得更远，这有助于降低成本。
技术实现思路
本文公开了用于制备漂白剂的方法，所述方法包括：在反应器中制造包含氢氧化钠、水和氯的混合物；形成强漂白剂和NaCl，其中所述NaCl的至少一些是固体；将强漂白剂与所述固体NaCl的至少一些分离，并且从所述反应器中移出包含所述固体NaCl的至少一些的材料；在冷却器中将所述强漂白剂冷却以得到冷却的强漂白剂；将冷却的强漂白剂引入漂白剂结晶器中，其中形成至少一些漂白剂晶体；包含冷却的强漂白剂和漂白剂晶体的流离开所述漂白剂结晶器，并且此流的至少一部分进入分离器，其中所述漂白剂晶体的至少一些与所述流的其余部分分离。可以使用各种再循环流来减少成本并且促进所希望的固体漂白剂(即次氯酸钠五水合物)的形成。本文公开了组合物，其包含固体漂白剂、水、和碱性化合物，所述碱性化合物包括氢氧化钠、碳酸钠、偏硅酸钠、硅酸钠、磷酸钠、铝酸钠、硼酸钠或其中两种或更多种的混合物，其中所述碱性化合物不是在所述固体漂白剂的制备过程中制备的。下面更详细地描述本专利技术的其他特征和迭变方案(iteration)。附图说明图1是展示了浓缩漂白剂方法的一个实施方案中的材料流动和条件的示意图。图2是当将不同量的碱添加到NaOCl中时，wt％NaOCl与时间的曲线图。图3是曲线图，所述曲线图比较了稀释至12.5wt％次氯酸钠的等摩尔漂白剂与稀释至12.5wt％次氯酸钠的根据本文描述的方法制造的固体漂白剂的分解速率。在20℃+/-1℃下产生的数据示出了溶解且稀释的根据本文描述的方法制造的次氯酸钠五水合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制备漂白剂的方法，所述方法包括：/n在反应器中制造包含氢氧化钠、水和氯的混合物；/n形成强漂白剂和NaCl，其中所述NaCl的至少一些是固体；/n将强漂白剂与所述固体NaCl的至少一些分离，并且从所述反应器中移出包含所述固体NaCl的至少一些的材料；/n在冷却器中将所述强漂白剂冷却以得到冷却的强漂白剂；/n将冷却的强漂白剂引入漂白剂结晶器中，其中形成至少一些漂白剂晶体；/n包含冷却的强漂白剂和漂白剂晶体的流离开所述漂白剂结晶器，并且此流的至少一部分进入分离器，其中所述漂白剂晶体的至少一些与所述流的其余部分分离。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180329 US 62/649,9101.一种用于制备漂白剂的方法，所述方法包括：
在反应器中制造包含氢氧化钠、水和氯的混合物；
形成强漂白剂和NaCl，其中所述NaCl的至少一些是固体；
将强漂白剂与所述固体NaCl的至少一些分离，并且从所述反应器中移出包含所述固体NaCl的至少一些的材料；
在冷却器中将所述强漂白剂冷却以得到冷却的强漂白剂；
将冷却的强漂白剂引入漂白剂结晶器中，其中形成至少一些漂白剂晶体；
包含冷却的强漂白剂和漂白剂晶体的流离开所述漂白剂结晶器，并且此流的至少一部分进入分离器，其中所述漂白剂晶体的至少一些与所述流的其余部分分离。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述氢氧化钠具有50wt％或更高的浓度。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述氯是湿气或干液。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述反应器在高于所述漂白剂结晶器中的温度的温度下运行。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中将所述反应器维持在小于35℃或小于约25℃或约15℃至20℃的温度。


6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述冷却的强漂白剂具有约15℃或更高的温度。


7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述漂白剂结晶器内的温度是约0℃。


8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述冷却器是板框式冷却器、壳管式冷却器、或真空蒸发冷却器。


9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中所述漂白剂结晶器是壳管式热交换器或刮壁式热交换器。


10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中在所述反应器中，相对于所述氯，存在过量氢氧化钠。


11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其中在除去所述固体NaCl的至少一些后，所述强漂白剂中存在按重量计从1％至6％过量的氢氧化钠。


12.根据权利要求11所述的方法，其中在除去所述固体NaCl的至少一些后，所述强漂白剂中存在按重量计从3％至4％过量的氢氧化钠。


13.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其中所述氯是液体氯。


14.根据权利要求1-13中任一项所述的方法，其中借助沉降或者离心机或过滤器或其中两种或更多种的组合从所述反应器中移出所述固体NaCl。


15.根据权利要求14所述的方法，其中使用倾析器式离心机和/或筛网转鼓式离心机。


16.根据权利要求1-15中任一项所述的方法，其中所述强漂白剂在所述反应器中的停留时间是约0.25至约5小时，其中停留时间是所述反应器的液体填充体积除以从其中除去一些NaCl的所述强漂白剂的流速的比率。


17.根据权利要求1-16中任一项所述的方法，其中所述强漂白剂在所述反应器中的停留时间是约0.5至约2小时。


18.根据权利要求1-17中任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·W·考菲尔德，M·B·希尔，R·C·尼斯，
申请(专利权)人：奥林公司，
类型：发明
国别省市：美国;US