production of sodium dithionite

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  • 8/9/2019 PRODUCTION OF SODIUM DITHIONITE

    1/10

    U n i t e d S t a t e s P a t e n t [ 1 9 1

    B o s t i a n

    [ 1 1 ]

    4 , 1 2 7 , 6 4 2

    [ 4 5 ] N o v . 2 8 , 1 9 7 8

    [ 5 4 ] PRODUCTION OF SODIUM

    DITHIONITE

    FROM ULFUR

    DIOXIDE,

    SODIUM

    FORMATE,

    AND

    SODIUM CARBONATE

    .WITH

    MINIMUM

    QUANTITIES

    OF

    WATER

    AND METHANOL

    [ 7 5 ]

    I n v e n t o r :

    L o g a n

    C .

    B o s t i a n , V i r g i n i a B e a c h ,

    Va.

    [ 7 3 ]

    A s s i g n e e : V i r g i n i a

    C h e m i c a l s I n c . , P o r t s m o u t h ,

    V a .

    [ 2 1 ] A p p l .

    N o . : 8 8 5 , 4 5 6

    [ 2 2 ] F i l e d : 1 Mar. 1 0 , 1 9 7 8

    R e l a t e d US. A p p l i c a t i o n D a t a

    [ 6 3 ] C o n t i n u a t i o n - i m p a r t o f

    e r . N o .

    6 9 9 , 4 6 2 ,

    J u n .

    2 4 ,

    1 9 7 6 ,

    abandoned. I - .

    [ 5 1 ] I n t . C l . 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C01B 17/66

    [52]

    US.

    l. ......

    . . . . . .

    . . .. 423/515

    [ 5 8 ]

    Field of Search . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . 423/515

    [56] References

    Cited

    U.S PATENT

    DOCUMENTS,

    3 , 8 8 7 , 6 9 5

    6/1975 ' P l e n t o v i c h e t a 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423/515

    3,897,544 7/1975 Maeda t a l . 423/515

    3 , 9 1 7 , 8 0 7 1 1 / 1 9 7 5

    Y a s u e

    e t a l . 4 2 3 / 5 1 5

    3,927,190 12/1975

    Yoshikawa t a l . . . . . . . . . . . . . . . . . 423/515

    [ P r i m a r y

    Examiner-0. R.

    V e r t i z

    .

    A s s i s t a n t

    Examiner-Thomas

    W. Roy

    _

    A t t o r n e y ,

    A g e n t ,

    o r

    F i r m - D e p a o l i & ' B r i e n

    [ 5 7 ] ABSTRACT

    A o n v e n i e n t

    b a t c h p r o c e s s f o r p r o d u c i n g a n h y d r o u s

    sodium d i t h i o n i t e

    a t

    h i g h

    p r o d u c t i v i t y by r e d u c t i o n o f

    s u l f u r d i o x i d e w i t h

    f o r m a t e

    i o n i n a q u e o u s

    m e t h a n o l i c

    s o l u t i o n

    i s

    d e s c r i b e d

    i n

    w h i c h s o d i u m c a r b o n a t e , i n t h e

    form

    o f a d r y

    p o w d e r ,

    i s

    t h e

    s o u r c e o f l k a l i . Minimum

    a m o u n t s

    o f

    w a t e r , i n which sodium

    o r m a t e i s

    d i s s o l v e d ,

    and

    o f m e t h a n o l ,

    i n w h i c h s u l f u r d i o x i d e i s d i s s o l v e d ,

    a r e u s e d .

    I n

    one s p e c t ,

    S O 2 - m e t h a n o l s o l u t i o n ,

    a q u e o u s

    sodium

    o r m a t e

    s o l u t i o n , and

    pow d e r e d

    sodium

    carbon

    a t e a r e

    a dded

    t o

    a methanol puddle s o l u t i o n ,

    o b t a i n e d

    f r o m

    a

    p r e c e d i n g

    r u n which

    o n t a i n s m e t h y l f o r m a t e i n

    a n

    e q u i l i b r i u m a m o u n t w h i c h i s u s u a l l y 4-8%,

    a c c o r d

    i n g t o

    s p e c i ? c

    s c h e d u l e s w h i c h a r e p r o p o r t i o n e d t o t h e

    r a t e o f s o l u t i o n o f sodium c a r b o n a t e i n t h e a q u e o u s

    m e t h a n o l i c s o l v e n t

    a n d t o

    t h e

    r a t e s o f r e a c t i o n o f s u l f u r

    d i o x i d e

    w i t h

    s o d i u m c a r b o n a t e

    a n d w i t h

    s o d i u m

    f o r

    mate

    t o form sodium m e t a b i s u l ? t e .

    The

    p r o c e s s

    h a s

    a

    p r o d u c t i v i t y , m e a s u r a b l e a s

    p o u n d s

    o f a n h y d r o u s s o

    dium i t h i o n i t e p r o d u c e d p e r g a l l o n

    o f

    r e a c t o r volume

    p e r h o u r ,

    t h a t

    i s a t l e a s t

    a s

    h i g h

    a s

    t h e optimum r o d u c

    t i v i t y

    o f

    t h e p r o c e s s o f

    US.

    a t .

    N o .

    3 , 8 8 7 , 6 9 5 , w i t h o u t

    r e q u i r i n g h a z a r d o u s d i s s o l v i n g t e m p e r a t u r e s and

    p o s s i

    b i l i t i e s o f f r e e z e - u p

    i n

    s u p p l y p i p e s

    f r o m s l i g h t d r o p s i n

    t e m p e r a t u r e s .

    1 6 C l a i m s ,

    No D r a w i n g s

  • 8/9/2019 PRODUCTION OF SODIUM DITHIONITE

    2/10

    N o s . 3 , 4 1 1 , 8 7 5 ;

    4 , 1 2 7 , 6 4 2

    , '1

    PRODUCTION or

    SODIUM nrr nroNr m

    FROM

    SULFUR DIOXIDE, SODIUM FORMATE, AND

    SODIUM CARBONATE WITH.QUANTITIES OF

    AND METHANOL

    CROSS-REFERENCE

    TO RELATED

    APPLICATION

    T h i s a p p l i c a t i o n i s a c o n t i n u a t i o n - i n - p a r t o f

    S e r .

    5

    Number

    6 9 9 , 4 6 2 ,

    ? l e d J u n e

    2 4 ,

    1 9 7 6 ,

    e n t i t l e d

    PRO- 1 0

    DUCTION

    OF

    SODIUM DITHIONITE

    FROM

    SULFUR DIOXIDE,

    SODIUM

    FORMATE, AND

    SODIUM CARBONATE WITH MINIMUM

    SOL

    VE o f Logan . B o s t i a n , which

    s

    n o w b a n d o n e d .

    BACKGROUND

    F THE NVENTION

    1 . F i e l d

    o f t h e

    I n v e n t i o n

    T h i s

    i n v e n t i o n

    r e l a t e s

    t o t h e

    p r o d u c t i o n

    o f

    a n h y d r o u s

    a l k a l i n e

    m e t a l h y d r o s u l ? t e s o r

    d i t h i o n i t e s

    f r o m f o r m a t e s

    a n d

    s u l f u r d i o x i d e . I t s p e c i ? c a l l y

    r e l a t e s

    t o p r o d u c t i o n

    of

    sodium

    d i t h i o n i t e

    i n

    a n a q u e o u s

    m e t h a n o l i c

    s o l u t i o n

    i n which both sodium

    f o r m a t e and

    dissolved.

    2 .

    Review o f t h e P r i o r A r t

    H y d r o s u l ? t e s ,

    a l s o t e r m e d

    d i t h i o n i t e s ,

    a r e

    i n

    demand

    s u l f u r

    dioxide are

    a s b l e a c h i n g a g e n t s , s u c h a s

    f o r

    b l e a c h i n g g r o u n d w o o d

    p u l p s .

    Z i n c

    d i t h i o n i t e

    i s

    b e i n g

    r e p l a c e d

    b y s o d i u m d i t h i

    o n i t e b e c a u s e o f t h e s h o r t a g e a n d i n c r e a s i n g c o s t o f z i n c

    d u s t t o p r o d u c e z i n c d i t h i o n i t e a n d b e c a u s e o f e c o l o g i

    . c a l o b j e c t i o n s t o d i s p o s a l o f z i n c - c o n t a i n i n g w a s t e s .

    S o d i u m d i t h i o n i t e

    c a n b e

    p r o d u c e d by l e c t r o l y t i c

    a n d

    ' b o r o h y d r i d e p r o c e d u r e s ,

    b u t

    t h e

    m o s t e c o n o m i c a l p r o

    c e d u r e s

    f o r

    m a k i n g

    a h i g h - q u a l i t y s o l i d p r o d u c t i n c r e a s

    i n g l y u s e t h e f o r m a t e r a d i c a l a s a means o r r e d u c i n g t h e

    zvalence

    of the

    sulfur

    atom.

    I

    T h i s

    d e v e l o p m e n t b e g a n w i t h

    U . S . P a t .

    N o . 2 , 0 1 0 , 6 1 5

    w h i c h d i s c l o s e s . a m e t h o d

    f o r p r o d u c i n g a n h y d r o u s

    . a l k a l i m e t a l d i t h i o n i t e s b y i n t r o d u c i n g g a s e o u s s u l f u r

    d i o x i d e i n t o

    a n a q u e o u s m e t h a n o l s o l u t i o n , w h i c h con

    f o r m a t e a n d s o d i u m c a r b o n a t e a n d i s h e l d

    a t a t e m p e r a t u r e b e l o w 3 0 C . ,

    a n d

    t h e n b r i n g i n g t h e

    SO2-methanol

    s o l u t i o n

    t o t h e

    t e m p e r a t u r e

    a t

    which

    s o d i u m d i t h i o n i t e f o r m a t i o n b e g i n s .

    I n

    o n e E x a m p l e ,

    Na2CO3

    s

    1 9 . 0 % o f s o d i u m

    f o r m a t e . T h i s p r o c e s s r e

    q u i r e s a c o n s i d e r a b l e e x c e s s o f s o d i u m f o r m a t e t o b u f f e r

    t h e

    a c i d i t y

    o f

    t h e s o l u t i o n

    a n d

    p r o d u c e s

    c r y s t a l s

    o f

    e x c e s s i v e ?neness and l o w t a b i l i t y .

    More t h a n 3 0 y e a r s l a t e r , a s u c c e s s i o n o f i m p r o v e

    m e n t s

    basedon

    s o d i u m

    h y d r o x i d e

    a s t h e

    s o u r c e o f

    a l

    k a l i , w e r e

    d i s c l o s e d ,

    p a r t i c u l a r l y i n c l u d i n g

    U . S .

    P a t .

    3 , 5 7 6 , 5 9 8 ; 3 , 7 1 4 , 3 4 0 ; 3 , 7 1 8 , 7 3 2 ,

    3 , 8 7 2 , 2 2 1 ; 3 , 8 8 7 , 6 9 5 ; 3 , 8 9 7 , 5 4 4 ; 3 , 9 1 7 , 8 0 7 ; a n d

    3 , 9 2 7 , 1 9 0 ;

    J a p a n e s e

    P a t .

    . N o s . 7 0 0 3 / 6 8

    a n d 2 , 4 0 5 / 7 1 ;

    and B e l g i a n P a t . No.

    6 9 8 , 2 4 7 .

    T h e s e i m p r o v e m e n t s c o m p r i s e a d d i n g s u l f u r d i o x

    i d e c o n t a i n i n g m e t h a n o l and a n a l k a l i n e a g e n t t o a n

    a q u e o u s

    s o l u t i o n o f a n a l k a l i m e t a l f o r m a t e a n d

    h o l d i n g

    t h e r e s u l t i n g a q u e o u s m e t h a n o l s o l u t i o n a t ' a r e a c t i o n

    t e m p e r a t u r e a b o v e

    t h e

    d e h y d r a t i o n p o i n t

    o f t h e

    h y

    d r a t e d a l k a l i m e t a l d i t h i o n i t e i n o r d e r t o p r e v e n t t h e

    f o r m a t i o n o f c r y s t a l s h a v i n g w a t e r

    o f

    c r y s t a l l i z a t i o n

    o c c l u d e d t h e r e w i t h i n .

    The

    a t e o f a d d i t i o n m u s t g e n e r

    a l l y

    c o r r e s p o n d

    t o

    t h e

    r a t e

    o f

    p r o d u c t i o n o f

    d i t h i o n i t e ;

    i f

    t o o

    r a p i d ,

    t h e

    d i t h i o n i t e

    i o n d e c o m p o s e s ,

    t h u s

    r e d u c

    i n g

    y i e l d . T h e r a t e o f

    a d d i t i o n

    t h e r e f o r e e ? e e t i v e l y

    c o n t r o l s p r o d u c t i v i t y ,

    m e a s u r a b l e

    a s w e i g h t o f p u r e

    d i t h i o n i t e p e r

    u n i t

    o f r e a c t o r volume p e r h o u r .

    2 5

    4 0

    4 5

    5 5

    6 5

    J a p a n e s e

    P a t . No. 7 0 0 3 / 6 8

    t e a c h e s

    a b s o r b i n g

    s u l f u r

    d i o x i d e

    i n

    methanol t o a

    s u i t a b l e c o n c e n t r a t i o n and

    t h e n

    g r a d u a l l y a d d i n g , i n

    E x a m p l e

    1 ,

    s e p a r a t e

    a q u e o u s s o l u

    t i o n s

    o f

    s o d i u m

    c a r b o n a t e ( 2 5 % ) a n d s o d i u m

    f o r m a t e

    ( 4 2 % ) a n d , i n E x a m p l e 2 ,

    a n

    a q u e o u s a l k a l i n e s o l u t i o n

    ( 3 3 %

    t o t a l

    c o n c e n t r a t i o n )

    c o m b i n i n g s o d i u m f o r m a t e

    a n d s o d i u m

    c a r b o n a t e

    w h i c h

    i s

    a t

    33%

    by

    e i g h t o f t h e

    s o d i u m f o r m a t e . The c a l c u l a t e d

    y i e l d

    i s a b o u t

    56%

    b a s e d on

    s u l f u r

    d i o x i d e

    and

    53%

    a s e d on s o d i u m .

    U . S . P a t . N o . 3 , 8 9 7 , 5 4 4 t e a c h e s i n i t s E x a m p l e

    3

    t h e

    s u s p e n s i o n o f s o d i u m f o r m a t e ( 1 1 . 0 % ) a n d o f s o d i u m

    c a r b o n a t e ( 4 . 0 % ) i n

    80%

    a q u e o u s m e t h a n o l s o l u t i o n a t

    7 1

    C . , a d d i n g a n S 0 2 - m e t h a n o l s o l u t i o n d u r i n g 2

    h o u r s ,

    a n d r e ? u x i n g f o r a n a d d i t i o n a l

    5

    h o u r s

    t o

    o b t a i n anhy

    d r o u s s o d i u m d i t h i o n i t e , h a v i n g

    a

    p u r i t y o f

    87%,

    a t

    a

    y i e l d

    t o

    s u l f u r

    d i o x i d e of

    75 %.

    From h e

    e x a m p l e s

    s h o w i n g e x p e r i m e n t a l r e s u l t s i n

    t h e p r i o r

    a r t ,

    i t

    a p p e a r s

    t h a t : ( a )

    s o d i u m

    h y d r o x i d e

    h a s

    b e e n

    r o u t i n e l y

    s e l e c t e d a s

    t h e a l k a l i s o u r c e ; ( b ) s o d i u m

    c a r b o n a t e

    i s s e l d o m u s e d

    b u t

    i s o f t e n

    m e n t i o n e d ;

    a n d

    ( c )

    i n

    t h e

    few

    v a i l a b l e

    e x a m p l e s

    i n

    which

    s o d i u m c a r b o n

    a t e i s

    employed

    s

    t h e a l k a l i s o u r c e , t h e

    y i e l d i s

    d e c i d e l y

    i n f e r i o r

    t o t h o s e

    examples

    n

    which

    sodium

    hydroxide s

    u s e d

    a s t h e a l k a l i ' s o u r c e f o r p r o d u c i n g

    s o d i u m

    d i t h i o

    n i t e .

    U . S . P a t .

    N o s .

    3 , 5 7 6 , 5 9 8 a n d 3 , 8 8 7 , 6 9 5 t e a c h

    a b s o r b

    i n g s u l f u r

    d i o x i d e

    i n a

    w a t e r - m i s c i b l e

    a l c o h o l a s a

    ? r s t

    f e e d s o l u t i o n ,

    c o m p l e t e l y d i s s o l v i n g

    s o d i u m h y d r o x i d e

    and sodi um f o r m a t e o u t s i d e o f t h e r e a c t o r i n very h o t

    w a t e r

    ( 1 6 0 C . )

    a s

    a

    s e c o n d f e e d s o l u t i o n , a n d f e e d i n g

    t h e s e t w o s o l u t i o n s i n t o a r e a c t o r wh ich i s h e l d

    a t

    6 0 9 0

    C . and c o n t a i n s a s m a l l amount

    o f t h e a l c o h o l

    u n d e r s u p e r a t m o s p h e r i c p r e s s u r e . High e a c t o r c o n c e n

    t r a t i o n s

    a r e u s e d t o o b t a i n h i g h

    p r o d u c t i o n

    p e r u n i t

    o f

    r e a c t o r

    v o l u m e .

    U . S .

    P a t .

    N o .

    3 , 8 8 7 , 6 9 5

    d i f f e r s

    f r o m

    U . S .

    P a t .

    N o . 3 , 5 7 6 , 5 9 8 i n

    t h a t

    t h e f o r m e r t e a c h e s r e c y

    c l i n g t o t h e n e x t

    b a t c h o f b y - p r o d u c t m e t h y l f o r m a t e

    w i t h

    t h e

    m e t h a n o l a s p a r t o f t h e r e a c t a n t f e e d s o l u t i o n .

    The

    l a t t e r

    p a t e n t d i s c l o s u r e s a p r o d u c t i v i t y

    o f

    0 . 7 8

    p o u n d s o f s o d i u m d i t h i o n i t e p r o d u c t i o n

    p e r

    g a l l o n o f

    r e a c t o r

    volume

    p e r h o u r , a n d t h e f o r m e r p a t e n t d i s

    c l o s e s a p r o d u c t i v i t y o f 0 . 6 5 .

    U . S . P a t . N o . 3 , 8 8 7 , 6 9 5 d i s c l o s e s a c o m m e r c i a l l y

    v a l u a b l e

    p r o c e s s

    t h a t

    i s h i g h l y a d v a n t a g e o u s w i t h r e

    s p e c t

    t o p r o d u c t i v i t y

    a n d s i m p l i c i t y .

    H o w e v e r ,

    i n o r d e r

    t o o b t a i n optimum p r o d u c t i v i t y , i t i s n e c e s s a r y t o

    d i s

    s o l v e a l l s o l i d s ,

    by

    h e a t i n g a m i x t u r e o f w a t e r , s o d i u m

    f o r m a t e , a n d s o d i u m h y d r o x i d e t o a

    t e m p e r a t u r e ( 1 6 0

    C . ) t h a t

    i s

    c r i t i c a l

    w i t h

    r e s p e c t t o s a t u r a t i o n

    a n d

    f r e e z

    i n g - o u t o f t h e a l k a l i , a n d

    t h e n

    t o t r a n s f e r t h e v e r y h o t ,

    s a t u r a t e d s o l u t i o n

    from a d i s s o l v i n g

    v e s s e l

    t o t h e r e a c

    t o r .

    For h i s r e a s o n ,

    t h e

    p r o c e s s i s s u b j e c t t o d i f f i c u l t i e s

    i n

    l a r g e - s c a l e

    i n d u s t r i a l

    p r o d u c t i o n

    b e c a u s e o f f r e e z e

    u p s

    w i t h i n

    s u p p l y

    p i p e s t o t h e r e a c t o r s f r o m s l i g h t tem

    p e r a t u r e d r o p s a n d b e c a u s e o f

    p o t e n t i a l

    h a z a r d s f r o m

    c o r r o s i o n o f e q u i p m e n t b y

    t h e

    h o t a l k a l i a n d s p r a y i n g o f

    h o t

    a l k a l i n e

    s o l u t i o n s

    u p o n o p e r a t i n g p e r s o n n e l .

    One

    w a y

    o f m i n i m i z i n g

    t h e above d i f f i c u l t i e s

    i s

    t o

    compromise

    on

    t h e

    c o n c e n t r a t i o n

    o f t h e a l k a l i n e s o l u

    t i o n

    a t t h e c o s t

    o f l o w e r i n g

    t h e p r o d u c t i v i t y f r o m 0 . 6 5

    t o

    a b o u t

    0 4 7 5 p o u n d s o f p u r e

    N a 2 S 2 O 4

    p e r

    g a l l o n o f

    r e a c t o r volume p e r h o u r .

    An

    i m p r o v e d

    p r o c e s s

    f o r

    o b t a i n i n g t h e

    o p t i m u m

    p r o d u c t i v i t y

    o f

    U . S .

    P a t .

    N o .

    3 , 8 8 7 , 6 9 5 w h i l e o b v i a t i n g t h e h a z a r d s a n d t h e f r e e z e - u p

    d i f f i c u l t i e s t h a t

    a r e i n h e r e n t

    i n

    f o r m i n g a n d

    t r a n s f e r r i n g

    a o d i u m

    h y d r o x i d e

    s o l u t i o n

    a t

    1 6 0

    C . i s

    c o n s e q u e n t l y

    h i g h l y

    d e s i r a b l e f r o m

    a

    c o m m e r c i a l

    v i e w p o i n t .

  • 8/9/2019 PRODUCTION OF SODIUM DITHIONITE

    3/10

  • 8/9/2019 PRODUCTION OF SODIUM DITHIONITE

    4/10

    4 , 1 2 7 , 6 4 2

    d r i e d e l u t r i a t o r t u b e , o n e i n c h i n i n t e r n a l

    d i a m e t e r

    a n d

    3 4

    i n c h e s i n l e n g t h and h a v i n g a

    b a l l j o i n t a t e a c h

    end

    t h e r e o f , i s

    m o u n t e d i n

    u p r i g h t

    p o s i t i o n . A a r e f u l l y

    c l e a n e d a n d d r i e d e l u t r i a t o r

    s a m p l e c o n t a i n e r

    t u b e , o n e

    i n c h i n i n t e r n a l d i a m e t e r

    a n d

    8 i n c h e s i n l e n g t h , w i t h a

    l a y e r

    o f

    g l a s s w o o l

    a b o u t

    1

    i n c h t h i c k p a c k e d i n t o

    t h e

    b o t t o m

    t h e r e o f ,

    i s

    c o n n e c t e d

    i n

    u p r i g h t

    p o s i t i o n t o

    t h e

    b o t t o m

    o f t h e

    e l u t r i a t o r t u b e .

    A i t r o g e n

    s o u r c e

    a t

    5 - 1 0

    p s i g

    i s

    c o n n e c t e d t h r o u g h - a n e e d l e c o n t r o l v a l v e a n d a

    r o t a m e t e r

    t o t h e b o t t o m

    o f

    t h e s a m p l e c o n t a i n e r

    t u b e . A

    J - s h a p e d l e a d - o f f

    t u b e

    o f 4 - 5

    mm

    n t e r n a l

    d i a m e t e r

    i s

    c o n n e c t e d

    i n

    i n v e r t e d

    p o s i t i o n t o t h e u p p e r b a l l

    j o i n t

    o f

    t h e e l u t r i a t o r t u b e , t h e

    s t r a i g h t

    s i d e o f t h e J e x t e n d i n g

    t o w i t h i n

    one

    i n c h

    o f

    t h e

    bottom o f a 5 0 0

    ml g r a d u a t e d

    c y l i n d e r

    c o n t a i n i n g

    4 5 0 m l o f w a t e r . A i b r a t o r b a r

    i s

    a t t a c h e d

    t o

    t h e

    c u r v e d

    p o r t i o n o f

    t h e

    J

    a n d c o n n e c t e d

    t h r o u g h a

    v a r i a c t o

    a s o u r c e o f power.

    A

    0 ml

    b u r e t t e

    1 0

    c o n t a i n i n g t h e r u b i n e s o l u t i o n s m o u n t e d

    a b o v e

    t h e t o p

    o f th e

    g r a d u a t e d

    cylinder.

    To b e g i n

    t h e

    t e s t ,

    a

    b o t t l e

    c o n t a i n i n g

    a

    p o r t i o n

    o f a

    p r o d u c t i o n b a t c h

    i s

    t h o r o u g h l y

    m i x e d

    by

    e n t l y

    r o l l i n g

    a n d

    t u m b l i n g

    t h e

    b o t t l e (when h e c o n t e n t s

    o f

    t h e b o t t l e

    a r e s h a k e n , t h e d u s t c l o u d t h a t s e t t l e s

    on

    t h e

    t o p

    i n t e r

    f e r e s w i t h r e p r o d u c i b i l i t y o f t h e t e s t ) . A 0: 0 . 1 gram

    s a m p l e s r e m o v e d f r o m t h e b o t t l e a n d c a r e f u l l y p o u r e d

    i n t o t h e

    e l u t r i a t o r

    s a m p l e t u b e , c a r e b e i n g e x e r c i s e d

    t o

    p r e v e n t t h e

    l o s s o f

    d u s t d u r i n g t h e

    t r a n s f e r a n d c a m e l ' s

    h a i r b r u s h b e i n g u s e d t o t r a n s f e r a l l p a r t i c l e s i n t o t h e

    sample

    container

    t u b e .

    3 . 0 ml f r u b i n e s o l u t i o n a r e

    a dded

    o t h e

    w a t e r

    i n t h e

    g r a d u a t e d c y l i n d e r . The v i b r a t i o n i s s t a r t e d and ad

    j u s t e d

    b y

    h a v i n g

    t h e v i b r a t o r

    b a r s t r i k i n g

    s h a r p l y

    a g a i n s t t h e u n d e r s i d e o f

    t h e

    J s h a p e d l e a d - o f f

    t u b e

    i n

    t h e

    p r o x i m a t e c e n t e r o f t h e

    a r c . W h e n

    h e b u z z e r

    i s

    o p e r a t

    i n g

    p r o p e r l y

    a n d

    s u i t a b l y

    c o n t r o l l e d

    b y

    t h e

    v a r i a c ,

    t h e

    o p e r a t o r

    c a n

    f e e l

    t h e v i b r a t i o n s when e

    p l a c e s a

    ? n g e r

    on h e t u b e a b o u t

    3

    o r

    4

    i n c h e s from

    h e p o i n t

    where

    h e

    v i b r a t o r b a r s t r i k e s i t . I f t h e a p p a r a t u s i s

    c l a m p e d

    t o o

    ? r m l y ,

    t h e

    v i b r a t i o n s a r e dampened a n d i n e f f e c t i v e f o r

    ' d i s l o d g i n g t h e d u s t t h a t

    s e t t l e s

    o u t a n d

    w i t h i n t h e

    l e a d

    off tube.

    2 0

    2 5

    3 0

    40

    The

    n e e d l e v a l v e w h i c h c o n t r o l s

    t h e

    n i t r o g e n

    ? o w

    t h r o u g h t h e e l u t r i a t o r

    c o l u m n

    i s

    o p e n e d c a r e f u l l y a n d

    r a p i d l y

    a n d

    a d j u s t e d t o

    a ? o w

    a t e

    o f 0 . 0 9 4 2 5 c u b i c

    f e e t

    p e r m i n u t e . T h i s f l o w r a t e i s h e l d c o n s t a n t t h r o u g h o u t

    t h e r u n .

    As

    oon

    s

    t h e

    n i t r o g e n

    ?ow

    n t o

    t h e

    bottom

    of

    t h e e l u t r i a t o r

    c o l u m n

    a n d t h r o u g h

    t h e

    s o d i u m

    d i t h i o n i t e

    s a m p l e

    i s h i g h e n o u g h

    t o

    f o r m a

    d u s t

    c l o u d , a t i m e r i s

    started.

    . , -

    At

    t h e

    i n s t a n t t h a t t h e r u b i n e s o l u t i o n i s d e c o l o r i z e d ,

    a n o t h e r few i l l i l i t e r s of u b i n e s o l u t i o n a r e a d d e d . The

    number

    o f

    m i l l i l i t e r s o f r u b i n e s o l u t i o n a r e

    n o t e d a t

    o n e - m i n u t e i n t e r v a l s .

    The l u t r i a t o r r u n n i n g

    i s

    c o n t i n

    u e d f o r

    a p p r o x i m a t e l y

    5

    m i n u t e s

    ( i o n e - h a l f m i n u t e ) .

    The

    volume

    o f

    r u b i n e s o l u t i o n i s d e t e r m i n e d t o t h e

    n e a r e s t

    m i l l i l i t e r ,

    and h e t i m e i s

    d e t e r m i n e d

    t o t h e n e a r

    es t

    0 . l minute. ,

    The u s t i n d e x o r d u s t r a t i n g i s c a l c u l a t e d a s

    f o l l o w s :

    mwpidmmiguuon

    3 0

    = u s t

    n u m b e r

    I n

    g e n e r a l , S02

    d d i t i o n

    i s

    d i v i d e d

    i n t o

    two

    o r t i o n s .

    The

    f a s t

    8 0 ; , c o m p r i s i n g 8 0 - 8 5 % o f

    t h e

    t o t a l , i s

    f e d

    d u r i n g t h e ? r s t 8 0

    m i n u t e s ;

    s l o w

    S 0 2 ,

    c o m p r i s i n g

    t h e

    r e m a i n d e r , i s f e d d u r i n g t h e s e c o n d

    8 0

    m i n u t e s ; a n d t h e

    r e a c t i o n i s a l l o w e d t o coo , w i t h no a d d i t i o n a l

    f e e d

    4 5

    5 5

    6 5

    6

    b e i n g added o t h e r t h a n t h e s c r u a l c o h o l t o

    p r e v e n t

    l o s s

    o f

    v o l a t i l e

    r e a c t a n t s , d u r i n g t h e

    t h i r d

    8 0 m i n u t e s .

    N e x t , t h e e x t r a w a t e r and m e t h a n o l a s s o c i a t e d w i t h

    t h e u s e o f

    NaOH

    wer e r e d u c e d , a n d , ? n a l l y , t h e

    a m o u n t s

    o f

    r e a c t a n t s w e r e ,

    s c a l e d

    up t o u t i l i z e t h e f u l l

    v o l u m e o f r e a c t o r a n d

    t o

    o b t a i n

    maximum

    r o d u c t i v i t y

    p e r

    u n i t

    o f

    a v a i l a b l e

    v o l u m e t r i c

    c a p a c i t y .

    The

    l a b o r a

    t o r y a n d p i l o t p l a n t e x p e r i m e n t a l d a t a f o r

    Na2CO3

    r e

    p r e s e n t e d

    i n E x a m p l e s

    2 , 3 ,

    4 ,

    6 a n d 7

    a n d c o m p a r e d

    w i t h

    E x a m p l e s

    1

    a n d

    5 f o r NaOH n d w i t h 1 5 e x a m p l e s

    f o r N aO H

    n d

    Na2CO3 n

    t h e

    p r i o r a r t .

    The

    f o r m u l a t i o n s

    i n

    t h e

    e x a m p l e s g i v e n h e r e i n a f t e r ,

    i n which

    s o d i u m f o r m a t e

    i s b a l a n c e d

    w i t h e i t h e r NaOH

    o r Na2CO3,

    r e

    b a s e d on h e a s s u m p t i o n t h a t t h e

    metha

    n o l ,

    c o n t a i n i n g m e t h y l f o r m a t e , w i l l b e

    r e c o v e r e d

    f r o m

    a previous run s o

    t h a t

    t h e methyl

    formate w h i c h i s

    . a d d e d i s

    n e i t h e r

    consumed

    o r

    p r o d u c e d . The

    x a m p l e s

    t h u s s i m u l a t e n o r m a l c o m m e r c i a l

    p r o d u c t i o n

    i n w h i c h

    t h e m e t h y l a l c o h o l

    i s

    r e c y c l e d o v e r a n d o v e r .

    I n

    v i r g i n

    b a t c h e s s u c h

    a s

    t h e d e m o n s t r a t i v e e x a m p l e s

    o f

    t h e

    p r i o r

    a r t ,

    i n

    w h i c h

    c a u s t i c

    s o d a i s

    u s e d ,

    m e t h y l

    f o r m a t e i s n o t f e d . v F o r m a t e i o n

    must

    c o n s e q u e n t l y b e

    s u p p l i e d e n t i r e l y f r o m HCOONa, a n d NaOH u s t

    b e

    c o r r e s p o n d i n g l y r e d u c e d .

    As a r e s u l t of t h i s , t h e r e c y c l e f o r m u l a t i o n s i n t h e

    f o l l o w i n g e x a m p l e s

    c a n n o t

    b e l i t e r a l l y

    c o m p a r e d

    w i t h

    t h e

    v i r g i n

    f o r m u l a t i o n s o f t h e

    p r i o r

    a r t e x a m p l e s . F o r

    t h i s r e a s o n ,

    comparisons r e

    h e r e i n a f t e r

    m a d e

    on

    b a s i s

    o f t o t a l sodium u s e .

    I n

    c o n t r a s t t o p r i o r

    a r t

    e x p e r i m e n t a t i o n w i t h Na2CO3

    i n

    t h e r e d u c t i o n

    o f

    s u l f u r d i o x i d e

    w i t h f o r m a t e

    i o n

    i n

    a q u e o u s

    m e t h a n o l i c s o l u t i o n t o

    p r o d u c e a n h y d r o u s

    s o d i u m d i t h i o n i t e , t h e s e r e s u l t s

    i n d i c a t e

    t h a t : ( 1 )

    a n

    o p t i m u m

    r a t i o

    o f

    r e a c t a n t s

    a n d

    a n

    optimum

    e x p e r i m e n

    t a l p r o c e d u r e h a v e

    b e e n

    d i s c o v e r e d f o r u s i n g s o d i u m

    carbonate a s t h e source of u b s t a n t i a l amo unt

    of a d d e d

    a l k a l i

    a n d

    ( 2 ) s u c h

    c o n d i t i o n s h a v e

    b e e n

    c o m b i n e d w i t h

    t h e h i g h

    r e a c t a n t

    c o n c e n t r a t i o n s o f

    US.

    P a t .

    N o .

    3 , 8 8 7 , 6 9 5 t o

    a t t a i n

    a t l e a s t

    i t s

    o p t i m u m p r o d u c t i v i t y

    w i t h o u t

    u s i n g i t s

    i n c o n v e n i e n t l y

    h i g h e s t

    d i s s o l v i n g

    t e m

    p e r a t u r e .

    The

    i n v e n t i o n a t t a i n s

    t h i s

    r e s u l t by s u p p l y i n g t h e

    a l k a l i

    m e t a l compound i n a s h i g h a

    c o n c e n t r a t i o n

    a s

    p o s s i b l e , p r e f e r a b l y a s a

    d r y

    p o w d e r , b y m i n i m i z i n g t h e

    amount of a t e r ,

    w h i c h

    c t s a s t h e s o l v e n t f o r t h e a l k a l i

    m e t a l compound a n d f o r t h e

    a l k a l i

    m e t a l f o r m a t e , a n d

    by s i n g

    a s

    low

    r a t i o a s p o s s i b l e o f m e t h a n o l t o w a t e r ,

    s o

    t h a t

    t h e

    a l k a l i

    m e t a l

    compound s

    a d d e d ' i n e x c e s s

    o f

    i t s s o l u b i l i t y i n t h e w a t e r .

    T h i s i n v e n t i o n i s a n improvement i n t h e p r o c e s s f o r

    t h e r e d u c t i o n

    o f s u l f u r

    d i o x i d e

    w i t h

    f o r m a t e

    i o n

    i n a q u e

    o u s m e t h a n o l i c s o l u t i o n t o p r o d u c e a n h y d r o u s

    s o d i u m

    d i t h i o n i t e by i n t r o d u c i n g

    a n a q u e o u s

    s o d i u m f o r m a t e

    s o l u t i o n ,

    a

    s u l f u r d i o x i d e - m e t h a n o l s o l u t i o n , and

    a

    s e

    l e c t e d sodium

    compo und

    i n t o a r e a c t o r t o form a

    r e a c

    t i o n

    m i x t u r e

    w h e r e i n , on

    an

    a d d i t i v e b a s i s :

    ( a )

    t h e

    m e t h a n o l - t o - w a t e r w e i g h t r a t i o i s 3 . 0 - 5 . 2 ;

    ( b ) t h e S O 2 - t o - w a t e r

    w e i g h t r a t i o i s 1 . 7 - 2 . 4 ; a n d

    ( c )

    t h e

    r a t i o o f

    e q u i v a l e n t s o f

    S0;

    o e q u i v a l e n t s

    o f

    sodium

    formate

    s 1.45-1.95.

    I n a h i g h l y

    p r e f e r r e d - e m b o d i m e n t

    t h i s

    p r o c e s s

    may

    e

    s u m m a r i z e d

    a s c o m p r i s i n g t h e f o l l o w i n g s t e p s :

    ( A )

    d i s s o l v i n g s o d i u m

    f o r m a t e i n w a t e r a t e l e v a t e d

    t e m p e r a t u r e s and up o maximum

    o n c e n t r a t i o n t o form

    a n a q u e o u s f o r m a t e s o l u t i o n ;

    ( B )

    d i s s o l v i n g

    s u l f u r d i o x i d e

    i n

    m e t h a n o l ;

  • 8/9/2019 PRODUCTION OF SODIUM DITHIONITE

    5/10

    4 , 1 2 7 , 6 4 2

    7

    ( C ) p r o v i d i ng a

    r e c i p i e n t

    o r p u d d l e

    m e t h a n o l s o l u t i o n

    w i t h i n a

    ?xedvolume r e a c t o r a n d g r a d u a l l y

    a d d i n g

    t h e r e t o :

    ( 1 ) s o d i u m c a r b o n a t e , p r e f e r a b l y a s a d r y p o w d e r ,

    a c c o r d i n g

    t o a ? r s t s p e c i ? c s c h e d u l e

    t o p r o v i d e a t l e a s t

    a

    s u b s t a n t i a l

    p r o p o r t i o n of t h e a l k a l i

    nee d e d

    f o r t h e

    r e a c t i o n ,

    t h i s s o d i u m

    c a r b o n a t e

    b e i n g

    55-80%

    b y

    w e i g h t

    o f

    t h e

    s o d i u m f o r m a t e when

    s e d

    a s 100%

    o f

    t h e

    n e e d e d a l k a l i a n d b e i n g i n e x c e s s

    o f

    i t s s o l u b i l i t y i n

    t h e

    w a t e r ;

    ( 2 ) t h e a q u e o u s

    f o r m a t e s o l u t i o n a c c o r d i n g

    t o

    a

    s e c

    o n d s p e c i ? c s c h e d u l e , a n d

    ( 3 )

    t h e

    S O 2 - m e t h a n o l s o l u t i o n a c c o r d i n g t o a t h i r d

    s p e c i ? c s c h e d u l e

    i n which

    a b o u t

    80 %

    i s

    added a s

    a

    f a s t S02

    e e d , t h e

    r e m a i n d e r a s a s l o w S02

    e e d

    a t

    p r o g r e s s i v e l y

    s l o w e r

    a d d i t i o n r a t e s .

    The

    r s t a n d s e c o n d s p e c i ? c

    s c h e d u l e s

    c o m p r i s e

    t h e

    a d d i t i o n

    o f

    l l

    o f

    t h e

    s o d i u m f o r m a t e s o l u t i o n and l l

    o f

    t h e

    s o d i u m c a r b o n a t e pow d e r i t h i n

    no

    e s s t h a n

    a b o u t

    6 0 - 8 0 m i n u t e s ; i n t h e t h i r d s p e c i ? c s c h e d u l e , t h e f a s t

    80;

    f e e d o c c u r s d u r i n g

    a b o u t

    t h e

    ? r s t

    6 0 - 8 0 m i n u t e s

    a n d

    t h e s l o w S02 e e d o c c u r s d u r i n g a b o u t t h e

    n e x t

    8 0

    m i n u t e s .

    DESCRIPTION OF THE PREFERRED

    EMBODIMENT

    EXAMPLES - 4

    Data and

    r e s u l t s f o r

    Examples

    14

    r e l i s t e d

    i n T a b l e

    I . Example p r e s e n t s t h e a v e r a g e f o r s e v e n r u n s u s i n g

    c a u s t i c

    soda

    a t

    99%

    u r i t y

    i n a 73%

    o l u t i o n and no

    s o d i u m c a r b o n a t e ,

    a c c o r d i n g

    t o a s t a n d a r d

    l a b o r a t o r y

    p r o c e d u r e w i t h l a b o r a t o r y s c a l e e q u i p m e n t , u s i n g t h e

    p r o c e s s d e s c r i b e d

    i n U . S . P a t .

    N o . 3 , 8 8 7 , 6 9 5 . E x a m p l e 2

    p r e s e n t s t h e

    r e s u l t s

    f o r a n e q u i v a l e n t

    amount o f

    s o d i u m

    c a r b o n a t e

    and

    t h e

    same

    amount

    o f w a t e r

    a s

    i n

    Example

    1 .

    Example

    3 g i v e s r e s u l t s f o r

    a l e s s e r

    q u a n t i t y o f s o

    d i um

    carbonate and t h e

    same a mount of

    water a s i n

    Example

    .

    Example 4 p r e s e n t s r e s u l t s f o r a s t i l l l e s s e r

    amount

    o f

    sodium c a r b o n a t e

    and

    d e c r e a s e d amounts

    o f

    b o t h w a t e r

    and m e t h a n o l .

    As

    a t y p i c a l p r o c e d u r e , Example

    2

    was p r e p a r e d

    a c c o r d i n g t o t h e f o l l o w i n g d e t a i l e d

    s t e p s :

    To

    a

    s t i r r e d

    r e a c t o r

    i s added 8 5 1

    g .

    o f

    m e t h a n o l

    p l u s

    3 8

    g .

    o f m e t h y l

    f o r m a t e .

    T h i s

    c h a r g e

    i s

    h e a t e d t o 7 0 C .

    a n d m a i n t a i n e d u n d e r a

    p r e s s u r e

    o f 3 5 p s i g w i t h n i t r o ~

    g e n . A

    i x t u r e

    o f

    8 2 8

    g .

    o f

    9 6 %

    sodium f o r m a t e i s

    mixed w i t h 7 2 7 g . w a t e r and e a t e d t o t h e b o i l i n g p o i n t .

    The

    m i x t u r e i s t r a n s f e r r e d t o

    a

    s t a i n l e s s

    s t e e l

    c y l i n d e r ,

    which

    i s j a c k e t e d

    w i t h 7 0

    p s i g

    s t e a m

    t o

    m a i n t a i n

    t h e

    s o l u t i o n

    a t

    a b o u t 3 0 0 F . ( 1 5 0 C . ) .

    The

    l e v e l i n t h e f e e d e r i s measured by

    a ? o a t

    t o

    which s a t t a c h e d a

    m e t a l

    r o d

    which r o t r u d e s

    f r o m

    t h e

    t o p

    o f

    t h e c y l i n d e r i n t o a s i g h t g l a s s . The i g h t

    g l a s s i s

    c a l i b r a t e d } i n m i l l i m e t e r s , s o

    t h a t

    t h e

    volume

    i n t h e

    f e e d e r i s known w i t h a

    good

    d e g r e e o f

    a c c u r a c y .

    The

    f e e d

    r a t e i s

    c o n t r o l l e d b y

    r e a d i n g

    t h e f e e d e r

    l e v e l e v e r y

    m i l l i m e t e r a n d c o m p a r i n g t h i s w i t h

    t h e

    c a l c u l a t e d

    v a l u e .

    A

    i x t u r e

    o f

    1 7 0 2

    g .

    m e t h a n o l ,

    7 6 g .

    m e t h y l f o r m a t e ,

    a n d 1 3 0 7 g . o f s u l f u r d i o x i d e i s p l a c e d i n a n o t h e r s t a i n

    l e s s s t e e l c y l i n d e r e q u i p p e d w i t h a s i g h t g l a s s

    a n d

    m e t e r

    s t i c k ,

    which

    l s o e n a b l e s t h e

    volume

    t o

    b e

    known w i t h

    good

    a c c u r a c y .

    The

    f e e d r a t e o f t h e m i x t u r e

    i s

    con

    t r o l l e d

    by a

    r o t a m e t e r .

    F i v e h u n d r e d a n d ? f t y - s e v e n g r a m s o f s o d i u m c a r

    b o n a t e

    a r e w e i g h e d

    i n t o

    ? v e b e a k e r s

    o f

    1 0 0

    g . e a c h

    p l u s

    o n e

    b e a k e r o f 5 7 g . The e e d i n g mechanism

    o r s o d a

    a s h

    c o n s i s t s o f two v a l v e s

    a n d

    a s m a l l h o p p e r .

    The

    h o p p e r

    e a s i l y h o l d s 1 0 0 g .

    TABLE

    5 L a b o r a t o r y S c a l e D i t h i o n i t e P r e p a r a t i o n s

    Example

    No. l 2 3 4

    NaOl-l,

    g . 424 _-

    -

    _

    H2O,

    .

    155

    -

    Na CO

    g . -

    557 517

    501

    ndoofn 9 6 % ) .

    s .

    7 8 7 8 2 8 8 2 8 8 1 9

    H 0

    g 4 5 5

    7 2 7 7 2 7 5 9 5

    1 0

    c 3 0 1 1 , g . 1 1 0 2 1 1 0 2 1 7 0 2 1 2 0 6

    HCOOCH3,

    .

    7 6 7 6 7 6 7 6

    SO g . 1 2 8 2 1 3 0 7 1 2 8 2

    1 2 6 3

    C 30H p u d d l e ) , g . 8 5 1 8 5 1 8 5 1 8 5 1

    HCOOCH; p u d d l e ) ,

    g . 3 8 3 8 3 8 3 8

    HCOONapuddle),

    g. - 41

    -

    15

    H O puddle),

    g . 22

    C 3 0 1 1 ( s c r u b ) ,

    g .

    4 5 0

    $ 0 0 4 5 0

    4 5 0

    N a 2 S 2 0 4 , g . 1 4 2 9

    1 4 6 2 1 4 1 6 1 4 3 2

    A s s a y . % 9 0 . 9 8 9 8 9 1 . 6 9 0 . 9

    P u r e N a 2 S 2 0 4 ,

    g .

    1 2 9 9 1 31 3 1 2 9 7 1 3 0 1

    Dust No.

    1 7 5

    4 5 3

    9 7

    2 3 8

    20 T o t a l Na

    q u i v a l e n t s 2 2 . 7 7 5

    2 2 . 3 4 1 2 1 . 9 3 1 2 1 . 4 9 6

    T o t a l

    f o r m a t e

    e q u i v a l e n t s 1 4 . 0 7 3 1 4 . 0 7 3 1 4 . 0 7 3 1 3 . 94

    T o t a l SO e q u i v a l e n t s 2 0 . 0 1 2 2 0 . 4 0 1 2 0 . 0 1 2 1 9 . 7 1 6

    T o t a l C

    3 0 1 1

    e q u i v a l e n t s

    9 5 . 6 2 5 9 7 . 2 1 0 9 5 .6 2 5 8 0 . 1 4 4

    25

    9 9 %

    p u r i t y , 73% o l u t i o n

    3 5

    4 0

    5 0

    5 5

    6 0

    6 5

    The

    p a c e between

    t h e

    v a l v e h o l d s 1 1 . 1

    g .

    S i n c e

    5 5 7

    g .

    a r e t o b e f e d o v e r

    7 9

    m i n u t e s , 7 . 0 5 g .

    s h o u l d

    be f e d p e r

    m i n u t e . At

    1 . 1

    g . p e r dump,

    t h e

    v a l v e

    s y s t e m

    s h o u l d b e

    o p e r a t e d

    o v e r e v e r y 1 . 5 7 m i n u t e s . A l e e d

    o f n i t r o g e n

    i s

    m a i n t a i n e d

    a t

    t h e

    s o d a

    a s h i n l e t t o p r e v e n t c o n d e n s a t i o n

    f r o m

    t h e

    r e a c t i o n

    p l u g g i n g t h e

    i n l e t . ( I n

    l a t e r

    e x p e r i

    m e n t s , t h e n i t r o g e n b l e e d was o m i t t e d ,

    a n d

    t h e v a l v e

    a n d

    ? t t i n g s h e a t e d w i t h e l e c t r i c a l t a p e t o p r e v e n t c o n

    d e n s a t i o n . )

    With

    h e r e a c t o r c o n t e n ts

    a t

    7 0

    C . ,

    t h e

    s O z - m e t h a n o l

    f e e d i s s t a r t e d .

    A f t e r

    t h e 80; o n c e n t r a t i o n i n t h e

    p o t

    h a s r e a c h e d 1% ( b y c a l c u l a t i o n ) ,

    t h e

    t i m e r s

    s t a r t e d a n d

    t h e

    f e e d s

    o f

    s o d i u m f o r m a t e

    s o l u t i o n and

    o l i d s o d a a s h

    b e g u n . F i v e p e r c e n t

    o f

    t h e s o d i u m

    f o r m a t e

    s o l u t i o n i s

    f e d i n t h e

    ? r s t

    m i n u t e ,

    a n d

    t h e r e m a i n i n g

    95% f e d

    o v e r

    7 9

    m i n u t e s .

    The

    o d a a s h

    i s f e d o v e r 7 9

    m i n u t e s .

    E i g h t y

    one e r c e n t

    o f

    t h e

    s O z - m e t h a n o l

    i s f e d o v e r

    8 0 m i n u t e s

    a s a

    f a s t

    80;

    f e e d

    r a t e , and

    t h e

    r e m a i n i n g

    19 %

    f e d

    o v e r t h e f o l l o w i n g 8 0 m i n u t e s a t p r o g r e s s i v e l y s l o w e r

    r a t e s . At t h e e n d

    o f 8 0

    m i n u t e s ,

    t h e

    s O g - m e t h a n o l f e e d

    r a t e i s

    r e d u c e d

    t o a b o u t

    k t h a t o f t h e

    f a s t

    S02 e e d r a t e ,

    and t h i s ?ow

    a t e

    i s

    m a i n t a i n e d

    f o r 2 0 m i n u t e s .

    The

    a t e

    i s t h e n

    r e d u c e d

    t o 2 6 %

    o f

    t h e f a s t S02 f e e d r a t e

    f o r

    a n o t h e r

    1 5

    m i n u t e s

    a n d

    ? n a l l y

    t o

    17 %

    o f

    t h e

    f a s t

    r a t e

    u n t i l

    t h e S O 2 - m e t h a n o l s o l u t i o n

    r u n s

    o u t ,

    which s g e n

    e r a l l y a t 1 6 0 m i n u t e s .

    The r e a c t i o n t e m p e r a t u r e , which

    i s

    a t 7 0 C . a t t h e

    s t a r t ,

    i s

    a l l o w e d t o r e a c h

    8 3

    C . a f t e r

    a b o u t

    5 m i n u t e s . A

    t e m p e r a t u r e

    o f

    8 3 C . i s m a i n t a i n e d

    t h e r e a f t e r

    u n t i l

    t h e

    end

    of

    t h e r u n .

    A f t e r

    t h e s l o w S02

    f e e d i s ? n i s h e d

    ( a t a b o u t

    1 6 0

    m i n u t e s ) ,

    t h e

    r u n i s a l l o w e d

    t o cook f o r a n o t h e r 8 0

    m i n u t e s , o r u n t i l a t o t a l o f 240 m i n u t e s of run

    t i m e .

    During t h e e n t i r e

    r u n , a

    f e e d

    o f 5 0 0 g . o f m e t h a n o l i s

    f e d t o t h e s c r u b b e r t o l e s s e n t h e l o s s

    o f v o l a t i l e r e a c t a n t s

    s u c h a s m e t h y l f o r m a t e

    a n d

    8 0 ; .

    S a m p l e s a r e

    t a k e n

    o f t h e r e a c t i o n ? l t r a t e a ? e r t h e

    f a s t

    8 0 ;

    f e e d ( 8 0

    m i n u t e s ) ,

    a f t e r

    t h e

    s l o w S 0 2

    f e e d ( 1 6 0

    m i n u t e s ) , a n d a t

    t h e

    e n d

    o f t h e

    r u n

    ( 2 4 0

    m i n u t e s ) . A

    e n

    ml s a m p l e

    i s m i x e d

    w i t h

    a n a l k a l i n e f o r m a l d e h y d e s o l u

    t i o n

    ( t o t i e u p

    b i s u l ? t e )

    a n d i s t h e n t i t r a t e d w i t h 0 . 1

    N

    s t a n d a r d

    i o d i d e s o l u t i o n . T h i s

    t i t e r

    i s a m e a s u r e o f t h e

  • 8/9/2019 PRODUCTION OF SODIUM DITHIONITE

    6/10

  • 8/9/2019 PRODUCTION OF SODIUM DITHIONITE

    7/10

    4 , 1 2 7 , 6 4 2

    1 1

    g i v e n f o r

    b o t h e x p e r i m e nt a l r u n s a n d p r i o r

    a r t

    e x a m p l e s .

    F i n a l l y ,

    c a l c u l a t e d p r o d u c t i v i t y

    i n

    t e r m s

    o f

    r e a c t o r

    v o l u m e

    a s p o u n d s o f Na2S2O4 e r h o u r p e r g a l l o n a r e

    l i s t e d

    f o r

    o n e e x a m p l e i n e a c h o f

    f o u r

    p r i o r

    a r t

    p a t e n t s .

    I n

    g e n e r a l ,

    p r o d u c t i v i t y i n c r e a s e d

    1 8

    p e r c e n t b y l a b o r a

    t o r y d a t a

    a n d

    2 0 p e r c e n t b y p i l o t p l a n t d a t a .

    R e f e r r i n g t o

    T a b l e I V , E x a m p l e s

    5 a n d 8 i l l u s t r a t e

    t h e

    u s u a l c a u s t i c

    r u n s made by

    t h e

    modi?ed r o c e s s o f US.

    P a t .

    N o . 3 , 8 8 7 , 6 9 5 i n which u f f i c i e n t w a t e r i s

    added

    t o

    a v o i d h a v i n g

    t o

    u s e

    v e r y h o t w a t e r ( 1 6 0 C . ) f o r d i s

    s o l v i n g

    a l l o f

    t h e

    c a u s t i c s o d a .

    Example 6

    i s

    a

    s u b s t i t u

    t i o n

    o f

    s o d a a s h

    f o r

    c a u s t i c ,

    w h i l e u s i n g t h e same q u a n

    t i t y o f m e t h a n o l a s

    i n

    t h e c a u s t i c r u n s p l u s more

    w a t e r

    s o t h a t

    t h e r e

    i s

    no i n c r e a s e i n p r o d u c t i v i t y . Example 7

    r e d u c e s t h e m e t h a n o l

    b y

    2 0 p e r c e n t a n d t h e w a t e r

    b y

    1 1

    p e r c e n t

    o v e r

    t h e

    c o r r e s p o n d i n g c a u s t i c r u n and

    p r o

    d u c e s

    s l i g h t l y more p r o d u c t .

    H o w e v e r , b e c a u s e l e s s

    Na2O

    s

    a d d e d a l o n g w i t h

    l e s s

    w a t e r , t h e r e i s no i s c e r n

    i b l e d i f f e r e n c e

    i n t h e Na2O/H2O a t i o s b e t w e e n Exam

    p l e s 7 a n d 5 ; y e t t h e r e i s

    a

    d i f f e r e n c e

    i n

    t h e

    NazO/me

    t h a n o l

    r a t i o s

    b e c a u s e t h e m e t h a n o l

    i s r e d u c e d

    more h a n

    t h e

    N 8 2 0 .

    2 0

    a 12

    The d e s i r a b l e

    r a t i o

    r a n g e o f Na2CO3/HCOONa i s

    0 . 5 5 - 0 . 8 0 . At

    a

    r a t i o

    o f 0 . 6 5 i n

    s i m i l a r

    p i l o t p l a n t r u n s ,

    3 . 2

    p o u n d s

    o f e x t r a

    Na2CO3

    o w e r t h e a s s a y

    f r o m

    9 2 . 7

    p e r c e n t t o 9 1 . 7 p e r c e n t ; a t a r a t i o o f . 7 0 , 9 . 8

    p o u n d s o f

    e x t r a

    Na2CO3

    o w e r

    t h e a s s a y

    t o 8 9 . 2 p e r c e n t .

    I f l e s s

    s o d i u m

    f o r m a t e

    i s

    u s e d ,

    t h e r e i s

    l e s s

    b u ? ' e r i n g

    power

    a n d t h e

    p o t e n t i a l f o r

    a n u n s a t u r a t e d ? l t r a t e

    which

    would

    l e a d

    t o d i s s o l v i n g d i t h i o n i t e a n d

    decom

    p o s i t i o n

    t h e r e o f . H o w e v e r , e x t r a Na2S205

    a n

    b e

    s u b s t i

    t u t e d i n t h e ? l t r a t e

    f o r

    some o f

    t h e

    s o d i u m

    f o r m a t e .

    D u r i n g

    m o s t o f

    t h e

    r e a c t i o n i n

    t h e

    r e a c t i o n m i x t u r e ,

    f o r m i c a c i d i s c o n v e r t e d t o m e t h y l f o r m a t e a c c o r d i n g t o

    t h e f o l l o w i n g s e r i e s

    o f

    r e a c t i o n s :

    N a z O O 3 + 2 8 0 2 1 4 1 1 2 5 2 0 5 - 1 -

    CO2

    zsoz +

    znooom

    +

    1 2 0 - >

    mzszos +

    z u o o o i r

    TABLE

    V

    E x p e r i m e n t a l R e s u l t s

    Example No.

    1 2 3 4 5 6 , 7 8 9 1 0 1 1

    Sodium E q u i v . / S O 2 E q u i v . 1 . 0 8 6 1 . 0 8 9 1 . 0 7 1 1 . 0 6 5 1 . 1 6 0 1 . 1 2 7 1 . 1 2 7 1 . 1 2 1 1 . 1 1 3 1 . 1 1 3 1 . 1 0 2

    S o d i u m

    E q u i v . / F o r m a t e E q u i v . 1 . 6 1 8

    1 . 6 1 2 1 . 5 5 8

    1 . 5 4 2

    1 . 6 4 8

    1 . 5 6 4 1 . 5 6 4 1 . 6 4 8 1 . 6 2 6

    1 . 6 2 6 1 . 9 1 4

    Wt. CH3OH/Wt H2O

    4 . 8 4 2 4 . 2 8 3 4 . 2 0 9

    4 . 3 1 0

    5 . 2 0 4 4 . 3 9 6 4 . 7 0 2 5 . 1 1 0

    4 . 3 7 1 4 . 7 3 1

    4 . 3 0

    SD; Equiv/CH 0H q u i v . 0 . 2 0 9 0 . 2 0 6 0 . 2 0 9 0 . 2 4 6 0 . 2 0 7 0 . 2 0 2 0 . 2 5 2 0 . 2 0 7 0 . 2 1 5 0 . 2 1 5 0 . 2 6 2

    W t . S O Z / W t .

    1 3 2 0

    2 . 0 2 7 1 . 7 9 7

    1 . 7 6 2 2 . 1 2 1

    2 . 1 6 1

    1 . 7 7 4

    2 . 3 6 6 2 . 1 1 2

    2 . 3 3 8 2 . 3 3 8 2 . 2 5 5

    S0

    E q u i v . / F o r m a t e

    E q u i v .

    1 . 4 2 2

    1 . 4 2 2 1 . 4 2 2 1 . 4 1 4 1 . 4 7 3 1 . 4 3 1 1 . 4 3 1 1 . 4 6 7 1 . 4 6 1 1 . 4 6 1 1 . 3 3 7

    E

    c i e n c y :

    S0

    B a s i s ,

    %

    7 4 . 6 7 4 . 0

    7 4 . 4

    7 5 . 8

    7 8 . 7

    7 9 . 5 8 1 . 9

    7 8 . 7

    8 2 . 6 8 0 . 8 7 6 . 8

    F o r m a t e

    % 6 7 . 1 6 4 . 5

    6 3 . 7

    6 4 . 7

    6 4 . 0

    6 2 . 8 6 4 . 8

    6 6 . 6

    6 7 . 1

    6 5 . 6 6 6 . 6

    Sodium a s i s ,

    % 6 5 . 5 6 7 . 5 6 7 . 9 6 9 . 5

    7 0 . 1

    7 2 . 6 7 4 . 8 7 0 . 4 7 4 . 2 7 2 . 6 6 9 . 4

    P r o d u c t i v i t y ( l b s / h r / g s l ) 0 . 4 9

    0 . 4 9 0 . 4 9

    0 . 5 7

    0 . 4 9

    0 . 4 9 0 . 5 7 0 . 5 7

    0 . 6 8 0 . 6 8

    0 . 6 5

    I n c l u d e s f o r m a t e e q u i v a l e n t s i n s o d i u m f o r m a t e a n d

    m e t h y l

    f o r m n t e .

    I n c l u d e s m e t h a n o l

    e q u i v a l e n t s i n m e t h y l f o r m s t e .

    TABLE

    V

    US. P a t . N o . 3 , 4 1 1 , 8 7 5 US. a t . N o . 3 , 7 1 4 , 3 4 0

    P a t . No./Run

    E x . 1

    E x . 2 E x . 3

    E x . 4 E x . 1 E x . 2 Ex

    3

    E x . 4

    NaOH, a r t s 2 3 2 1 2 0 3 0 2 3 . 2 3 0 . 0 2 3 . 2 2 3 . 2

    NaCO3, arts

    -

    H 2 1 2 ) ,

    p a r t s

    2 0 0

    2 4 0 1 3 6 1 0 0 1 0 8 . 8 9 8 1 0 0 1 3 3 . 7

    HCOONa, p a r t s

    8 0 9 0 7 0 7 5 1 0 8 7 7 . 6 1 0 8 9 0

    CH3OH,

    a r t s 4 7 0

    5 0 0

    3 8 6 4 2 4

    3 2 6 . 3

    4 2 5

    3 2 5 4 0 1 . 3

    HCOOCH3

    arts

    --

    -

    5 0 ; ,

    p a r t s

    8 0 8 7 7 2 1 0 0 1 0 3 . 4 1 0 0

    1 0 3 . 4

    9 8 . 2

    N a ; S 2 O 4 ( 1 0 0 %

    b a s i s ) 7 6 . 0 7 8 . 3 6 4 . 1 9 4 . 2

    1

    1 0 . 4 1 0 0 . 0

    1

    1 0 . 0 8 6 . 9

    A s s a y ,

    %

    9 0 . 5 9 1 . 2 8 9 . 0 9 0 . 6 9 2 . 5 9 2 . 0 9 2 . 3 9 1 . 0

    Dust No. --

    Temp. Range C 6 0 . 7 0 7 0 7 0 7 0

    7 0 - 8 2 7 0 - 8 2

    7 0 - 8 2 7 0

    T o t a l R e a c t i o n

    T i m e ,

    H r s .

    4 . 8

    5 . 3

    5 . 0

    5 . 3 5 . 5 4 . 5

    4 . 0 6 . 0

    P r o d u c t i v i t y ( l b s . /

    hr./gal.)

    -- 0.191 0.215

    -

    0.293 .

    T o t a l Na q u i

    v a l e n t s 1 . 7 5 1 1 . 8 4 8 1 . 5 2 9 1 . 8 5 3 2 . 1 6 8 1 . 8 9 1 2 . 1 6 8 1 . 9 0 3

    T o t a l

    f o r m a t :

    e q u i v a l e n t s

    1 . 1 7 6 1 . 3 2 3

    1 . 0 2 9 1 . 1 0 3 1 . 5 8 8

    1 . 1 4 1

    1 . 5 8 8 1 . 3 2 3

    T o t a l $ 0 ;

    e q u i

    v a l e n t s

    1 . 2 4 9 1 . 3 5 8 1 . 1 2 4 1 . 5 6 1 1 . 6 1 4 1 . 5 6 1 1 . 6 1 4 1 . 5 3 3

    T o t a l ( 3 1 - 1 3 0 1 1

    e q u i v a l e n t s

    1 4 . 6 6 9 1 5 . 6 0 5 1 2 . 0 4 7 1 3 . 2 33 1 0 . 1 8 4 1 3 . 2 6 5 1 0 . 4 5 6 1 2 . 5 2 5

    Na q./S02 q . 1 . 4 0 2 1 . 3 6 1 1 . 3 6 0 1 . 1 8 7 1 . 3 4 3 1 . 2 1 1 1 . 3 4 3 1 . 2 4 1

    Na q . / f o r m a t e

    e q . 1 . 4 8 9 1 . 3 9 7 1 . 4 8 6 1 . 6 8 0 1 . 3 6 5 1 . 6 5 7 1 . 3 6 5 1 . 4 3 8

    H O 2 . 3 4 7 2 . 0 8 1 2 . 8 3 5 4 . 2 3 5 2 . 9 95

    4 . 3 3 1

    3 . 3 4 6 2 . 9 9 8

    e q . 0 . 0 8 5

    0 . 0 8 7

    0 . 0 9 3 0 . 1 1 8

    0 . 1 5 8 0 . 1 1 8 0 . 1 5 4 0 . 1 2 2

    W t . S O Z / W t . 1 1 2 0 0 . 3 9 9 0 . 3 6 2 0 . 5 2 9 0 . 9 9 9 0 . 9 4 9 1 . 0 1 9 1 . 0 3 3 0 . 7 3 4

    S 0 2

    e q . / f o r m a t e

    e q .

    1 . 0 6 2

    1 . 0 2 6

    1 . 0 9 2 1 . 4 1 5

    1 . 0 1 6

    1 . 3 6 8

    1 . 0 1 6

    1 . 1 5 9

    Y i e l d s :

    S02

    a s i s

    7 0 . 0

    6 6 . 3 6 5 . 5 6 9 . 3 7 8 . 6 7 3 . 7 7 8 . 3

    6 5 . 1

    F o r m a t e B a s i s

    3 7 . 2

    3 4 . 0

    3 5 . 8

    4 9 . 0 3 9 . 9 5 0 . 4

    3 9 . 8 3 7 . 7

    Sodium

    B a s i s 4 9 . 9 4 8 . 7

    4 8 . 1 5 8 . 4

    5 8 . 4

    6 0 . 8

    5 8 . 3 5 2 . 4

  • 8/9/2019 PRODUCTION OF SODIUM DITHIONITE

    8/10

    4 , 1 2 7 , 6 4 2

    13 14

    TABLE

    -contmued

    N o .

    3 , 8 8 7 , 6 9 5 U . S .

    P a t . N o .

    3 , 8 9 7 , 5 4 4

    P a t . No./Run E x . l

    Ex.2

    E x . l E x . 2 -

    Ex.3

    Ex.4

    Ex.5

    NaOH, a r t s

    550 650

    28 32 28

    Na CO3,

    parts

    - - 28

    H

    .

    p a r t s

    8 8 0 8 8 0

    1 5 0 1 2 5 1 2 0

    1 2 0 1 3 0

    H i Z O O N a ,

    p a r t s

    1 3 6 0 1 1 9 0 1 0 0 1 1 7 7 8

    1 3 1

    1 0 0

    CH

    1 1 ,

    p a r t s

    3 8 0 0 3 6 5 0 4 5 0

    3 7 5

    4 8 0 4 8 0 3 9 0

    HCiJOCHg,

    arts v

    150

    - -

    -

    - -

    8 0 ; ,

    p a r t s

    1 9 2 0 1 9 2 0 1 1 0 1 2 8 8 5 8 5 1 1 0

    Na2S204

    (100%

    b a s i s ) 2 0 8 7 . 5 2 0 8 3 . 8 1 0 1 . 9 1 1 7 . 9

    7 4 . 8

    7 2 . 8

    9 7 . 9

    A s s a y ,

    %

    9 2 . 0 9 2 9 1

    9 0

    8 6 9 1 8 9

    Dust No. -

    Tem

    Range

    C.

    83 t

    83 72 74 71 - -

    To Reaction

    T i m e , H r s .

    4 . 0 4 . 0 7 . 0

    8 . 0

    7 . 0 8 .0 7 . 0

    P r o d u c t i v i t y

    ( l b s . /

    hr./gal.

    0.65

    0.158 - -

    Total

    Na q u i - -

    v a l e n t s

    3 3 . 7 4 7 3 3 . 7 4 7

    2 . 1 7 2 . 5 2

    1 . 6 7 5 1 . 92 6 2 . 1 7

    T o t a l formate

    -

    e q u i v a l e n t s 1 9 . 9 9 7 1 9 . 9 9 5 1 . 4 7 0 1 . 7 2 0 1 . 1 4 7

    1 . 9 2 6 1 . 4 7 0

    T o t a l $0;

    q u i -

    v a l e n t s 2 9 . 9 7 2 2 9 . 9 7 2 1 . 7 1 7 1 . 9 9 8 1 . 3 2 7

    1 . 3 2 7

    1 . 7 1 7

    TotalCH3OH .

    e q u i v a l e nt s 1 1 8 . 6 0 2 1 1 6 . 4 1 8 1 4 . 0 4 5 1 1 . 7 0 4

    1 4 . 9 8 1 1 4 . 9 8 1

    1 2 . 1 7 2

    Na

    q . / S 0 2

    e q .

    1 . 1 2 6 1 . 1 2 6

    1 . 2 6 4

    1 . 2 6 1 1 . 2 6 2

    1 . 4 5 1

    1 . 2 6 4

    Na

    q . / f o r m a t e

    e q .

    1 . 6 8 8 1 . 6 8 8

    1 . 4 7 6 1 . 4 6 5

    1 . 4 6 0 1 . 0 0 1 . 4 7 6

    W t . CH30l-1/wt. ,

    H O 4 . 3 1 3 4 . 2 3 3 2 . 9 9 6 2 . 9 9 6

    3 . 9 9 5 3 . 9 9 5

    2 . 9 9 6

    s62

    eq./CH3OH

    ;

    - -

    e q . 0 . 2 5 3

    0 . 2 5 7 0 . 1 2 2

    0 . 1 7 1 0 . 0 8 9 0 . 0 8 9 0 . 1 4 1

    Wt. SOZ/Wt. H2O 2 . 1 8 0 2 . 1 8 0 0 . 7 3 3 1 . 0 2 3 0 . 7 0 8 0 . 7 0 8 0 . 8 4 5

    S02 q./formate '

    e q .

    1 . 4 9 9

    1 . 4 9 9

    1 . 1 6 8

    1 . 1 6 2

    1 . 1 5 7 0 . 6 8 9

    1 . 1 6 8

    Yields:

    S02

    a s i s 8 0 . 0 7 9 . 9

    6 8 . 3

    6 7 . 9

    6 4 . 8

    6 3 . 0 6 5 . 6

    F o r r n a t e B a s i s 6 0 . 0 5 9 . 9

    3 9 . 9

    3 9 . 4

    3 7 . 5 2 1 . 7 ' 3 8 . 3

    Sodium B a s i s 7 1 . 1 7 0 . 9 5 4 . 0 5 3 . 8 5 1 . 3

    4 3 . 4

    5 1 . 9

    The ? r s t o f

    t h e s e r e a c t i o n s

    i s s l o w e r i n

    t h e r e a c t i o n

    m i x t u r e o f h i s

    i n v e n t i o n t h a n

    i n

    i t s c a u s t i c c o u n t e r p a r t ,

    a s

    i n

    US.

    a t .

    N o . 3 , 8 8 7 , 6 9 5 ,

    b e c a u s e

    s o d i u m

    c a r b o n a t e

    i s

    l e s s

    s o l u b l e

    i n

    t h e

    a q u e o u s m e t h a n o l

    s o l v e n t

    t h a n

    sodium y d r o x i d e s o t h a t more S02

    e a c t s

    a c c o r d i n g t o

    . t h e s e c o n d

    r e a c t i o n . I n

    c o n s e q u e n c e , e x c e s s

    f o r m i c a c i d

    i s

    c o n s u m e d

    a c c o r d i n g

    t o

    t h e f o u r t h

    r e a c t i o n .

    T h i s

    r e a c t i o n i s

    m i n i m i z e d b y r e c y c l i n g m e t h y l f o r

    m a t e f r o m

    a p r e v i o u s

    b a t c h

    w i t h

    t h e

    r e c o v e r e d

    metha

    nol o t h a t t h e e q u i l i b r i u m t e n d s t o be

    h i f t e d

    t o t h e

    l e f t .

    The y d r o l y s i s

    r e a c t i o n

    i s v e r y s l o w , a n d t h e r e i s n o t a

    l a r g e

    c o n v e r s i o n

    a l t h o u g h

    t h e

    r e a c t i o n d o e s o c c u r t o

    some e x t e n t

    d u r i n g

    t h e l a s t s t a g e

    o f

    t h e r e a c t i o n

    a f t e r a l l

    m a t e r i a l s h a v e b e e n a d d e d .

    By

    o m p a r i n g

    t h e r e s u l t s r e v i e w e d

    h e r e i n b e f o r e

    w i t h

    t h e

    d a t a i n t h e p r i o r a r t , i t i s c l e a r t h a t

    where s o d i u m

    c a r b o n a t e

    i s t h e

    a l k a l i s o u r c e

    a t r e l a t i v e l y

    low

    concen

    t r a t i o n s

    ( e . g . ,

    25%

    o r

    l e s s )

    w i t h

    r e s p e c t t o

    w a t e r

    a d d e d ,

    t h e

    y i e l d and

    p r o d u c t i v i t y

    a r e lo w b u t wher e sodium

    c a r b o n a t e h a s

    b e e n

    u s e d a t h i g h

    c o n c e n t r a t i o n s ( e . g . ,

    42%49%

    s o l u t i o n s

    w i t h r e s p e c t

    t o

    t o t a l

    w a t e r

    a d d e d ) , v

    t h e y i e l d s

    a n d p r o d u c t i v i t y a r e s t r i k i n g l y h i g h .

    I n p r a c t i c e ,

    t h e

    e q u i l i b r i u m

    c o n c e n t r a t i o n o f m e t h y l

    f o r m a t e i n

    t h e

    r e a c t i o n

    m i x t u r e

    t o which sodium c a r

    b o n a t e i s added i n more t h a n t w i c e

    t h a t

    o f

    t h e

    r e a c t i o n

    m i x t u r e

    t o which a u s t i c s o d a i s a d d e d . Another o n s e

    q u e n c e o f t h e s l o w e r

    d i s s o l v i n g

    c a p a b i l i t y o f

    s o d i u m

    c a r b o n a t e i s t h a t e x c e s s

    s u l f u r

    d i o x i d e

    c a n r e a d i l y

    e x i s t

    a n d

    r e a c t s

    w i t h d i s s o l v e d s o d i u m f o r m a t e

    t o

    p r o d u c e

    f o r m i c a c i d

    a n d s o d i u m

    b i s u l ? t e :

    so,

    +

    HCOONa

    +

    1 1 2 0

    - > N a H S O g ,

    + HCOOH

    EXAMPLE

    2

    As

    an

    i l l u s t r a t i o n of t h e

    t e s t

    r e a c t i o n s

    w h i c h w e r e

    made t o

    e s t a b l i s h

    t h a t i n i t i a l

    a d d i t i o n

    o f a l l o f t h e a l k a l i

    m e t a l

    compound o r a l l o f

    t h e s o d i u m f o r m a t e would

    6 5

    a d v e r s e l y

    a f f e c t y i e l d a n d / o r d u s t v a l u e , s o d i u m

    h y

    d r o x i d e w a s

    u s e d

    a s t h e a l k a l i compound n E x a m p l e 1 2 ,

    which was

    s similar

    as possible to

    Example

    . A abora-

    t o r y

    r e a c t o r was c h a r g e d w ith :

    4 2 4

    g .

    N aO H s o l i d b e a d s )

    851 g .

    CH3OH

    3 8

    g .

    HC02CH3

    4 1

    g .

    HCOZNa

    2 2 g . H2O

    t o f o r m t h e i n i t i a l p u d d l e .

    A o l u t i o n o f 7 8 7 g . o f

    s o d i u m

    f o r m a t e

    ( 9 6

    p e r c e n t

    a s s a y )

    and 6 1 0

    g .

    o f w a t e r

    was

    e d i n t o t h e

    r e a c t o r

    o v e r

    a n

    80minute

    p e r i o d . Simultaneously, the r eactor w a s

    b e i n g f e d

    w i t h 8 1

    p e r c e n t o f

    a

    s o l u t i o n c o n s i s t i n g o f

    1 7 0 2

    g .

    m e t h a n o l , 7 6

    g .

    m e t h y l

    f o r m a t e a n d

    1 2 8 2

    g .

    s u l f u r

    d i o x i d e a s t h e f a s t S 0 2 . The r e m a i n d e r o f t h e

    l a t t e r s o l u t i o n

    was

    t h e n c h a r g e d

    d u r i n g t h e

    n e x t

    8 0

    m i n u t e s

    a s

    t h e

    s l o w

    S02

    o p r o v i d e a n

    8 1 / 1 9 s p l i t o f

    t h e s O z - m e t h a n o l m a t e r i a l , t o o b t a i n

    o p t i m u m d u s t

    v a l u e s ( m i n i m u m

    d u s t

    p r o d u c t i o n ) .

    A s

    a

    s c r u b , 4 5 0

    g r a m s o f

    m e t h a n o l w e r e u s e d .

    The r i e d p r o d u c t was 9 2 2 g r a m s o f i m p u r e Na2S2O4

    h a v i n g

    a n a s s a y o f

    7 7 . 3 % ,

    e q u a l l i n g 7 1 3 g r a m s

    o f p u r e

    sodium

    ithionite.

    I n E x a m p l e 1 , e x a c t l y

    t h e s a m e

    p r o c e d u r e was u s e d

    e x c e p t t h a t

    t h e 7 3

    p e r c e n t s o l u t i o n

    o f NaOH as f e d

    o v e r a

    6 0 - m i n u t e

    p e r i o d , s i m u l t a n e o u s l y w i t h t h e a d d i

    t i o n

    o f t h e

    s o d i u m

    f o r m a t e

    s o l u t i o n . Of

    a j o r

    i n t e r e s t i s

    t h e

    v e r y

    l o w y i e l d a n d l o w

    p u r i t y

    o f

    t h e p r o d u c t

    f o r

    Example 1 2 a s compared t o Example

    1 .

    I t i s a c c o r d i n g l y h i g h l y p r e f e r r e d

    t h a t

    t h e

    S 0 2

    m e t h a n o l

    s o l u t i o n ,

    t h e a q u e o u s m e t h a n o l

    s o l u t i o n ,

    a n d

    t h e pow d e r e d sodium

    a r b o n a t e

    a r e a dded t o

    t h e meth

    a n o l p u d d l e s o l u t i o n , c o n t a i n i n g a n

    e q u i l i b r i u m a m o u n t

    o f

    a b o u t 4%

    o

    8% e t h y l f o r m a t e b y

    w e i g h t ,

    a c c o r d

  • 8/9/2019 PRODUCTION OF SODIUM DITHIONITE

    9/10

  • 8/9/2019 PRODUCTION OF SODIUM DITHIONITE

    10/10

    4 , 1 2 7 , 6 4 2

    1 7

    n e e d e d f o r

    s a i d

    r e d u c t i o n ,

    s a i d s o d i u m

    c a r b o n a t e

    b e i n g 5 5 - 8 0 % b y w e i g h t o f a i d

    s o d i u m

    f o r m a t e

    when

    u s e d a s 100%

    o f

    t h e n e e d e d a l k a l i

    a n d

    b e i n g

    i n

    e x c e s s

    o f

    i t s

    s o l u b i l i t y i n s a i d w a t e r a t

    s a i d

    e l e v a t e d t e m p e r a t u r e s ;

    ( 2 )

    s a i d

    aqueous formate

    s o l u t i o n ,

    and

    ( 3 )

    s a i d s u l f u r

    d i o x i d e - m e t h a n o l

    s o l u t i o n

    i n

    w h i c h

    a b o u t

    81%

    i s a d d e d d u r i n g

    t h e ? r s t

    s o

    t o

    s o

    m i n u t e s ,

    t h e r e m a i n d e r d u r i n g t h e

    n e x t

    8 0

    m i n

    u t e s

    a t

    p r o g r e s s i v e l y

    s l o w e r

    a d d i t i o n

    r a t e s ;

    ( D ) a l l o w i n g

    r e a c t i o n o f l l r e a g e n t s

    i n s a i d

    r e a c t i o n

    m i x t u r e t o o c c u r w i t h i n up

    o

    a b o u t

    f o u r

    h o u r s ; and

    ( E ) r e c o v e r i n g s a i d a n h y d r o u s

    s o d i u m

    d i t h i o n i t e

    f r o m

    s a i d

    r e a c t i o n m i x t u r e .

    1 5

    2 0

    2 5

    - ,

    35

    1 8

    v 1 4 .

    The i m p r o v e d p r o c e s s o f

    c l a i m

    1 3 w h e r e i n t h e

    a d d i t i o n o f s a i d a q u e o u s

    f o r m a t e

    s o l u t i o n c o n s i s t s o f

    a d d i n g 5%

    f

    a i d

    a q u e o u s

    s o d i u m f o r m a t e s o l u t i o n a t

    a

    c o n c e n t r a t i o n o f a b o u t 5 0 - 6 5 % b y

    w e i g h t

    d u r i n g t h e

    ? r s t

    m i n u t e

    a n d

    t h e

    r e m a i n i n g

    95%

    d u r i n g

    t h e s u b s e

    q u e n t

    5 9 - 7 9

    m i n u t e s .

    1 5 . The

    i m p r o v e d

    p r o c e s s

    o f

    c l a i m

    1 4

    w h e r e i n t h e

    a d d i t i o n

    o f

    s a i d

    s o d i u m

    c a r b o n a t e

    c o n s i s t s

    o f a d d i n g

    a b o u t 1 . 7 0 % t o a b o u t 1 . 2 7 %

    by

    w e i g h t o f s a i d d r y

    s o d i u m c a r b o n a t e

    p e r

    m i n u t e t o s a i d r e a c t o r d u r i n g s a i d

    s u b s e q u e n t 5 9 - 7 9 m i n u t e s .

    1 6 . The

    i m p r o v e d

    p r o c e s s

    o f

    c l a i m

    1 5 w h e r e i n

    s a i d

    m e t h a n o l

    c o n t a i n s

    a b o u t

    4%

    o a b o u t

    8%

    m e t h y l f o r

    mate.

    5 0

    V 5 5

    165