CN101544354A - 利用组合bsc还原剂制备二氧化氯的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用组合BSC还原剂制备二氧化氯的生产方法，其操作是先将浓硫酸、氯酸钠溶液注入发生器中形成反应母液，并使反应母液维持一定的酸度、温度和氯酸钠含量，然后加入由甲醇和过氧化氢混合成的组合BSC还原剂反应产生二氧化氯气体及副产品酸性芒硝，二氧化氯气体经冷却后用低温冷冻水吸收，得到具有一定浓度的二氧化氯水溶液，同时对副产品进行回收，所述组合BSC还原剂的加入量是加入硫酸重量的13－15％，该组合BSC还原剂中的甲醇与过氧化氢按重量百分比的配比是：甲醇93－95％，过氧化氢5－7％。用本发明方法生产二氯化氯比单独用甲醇作为还原剂生产二氧化氯的转化率提高3－5％，而且生产成本低，同时也降低氧化氯溶液中氯元素的成份。
Description
技术领域
本发明涉及二氧化氯的生产方法，尤其涉及一种氯酸钠法生产二氧化氯的方法。
背景技术
二氧化氯是一种强氧化剂，稳定的二氧化氯已被世界卫生组织公认为效果良好的杀菌剂、消毒剂，也是很好的造纸漂白剂。自十九世纪三十年代起开始工业化生产，目前在北美洲和欧洲有约1000个二氧化氯生产工厂。当前我国已经实现小型消毒用二氧化氯生产设备的国产化，但是，对于现场制备和现场使用消化的大型二氧化氯制备系统，国内还处于研发阶段，现有的造纸企业采用的大型二氧化氯生产系统均为进口的成套设备技术。
二氧化氯的主要用途是纸浆漂白和饮用水消毒，二氧化氯用于纸浆漂白具有高白度、白度稳定、保持强度和排水低颜色低毒性的特点，其独特优越性至今是任何其它化学品无法比拟。鉴于二氧化氯漂白优越性以及氯气漂白的高毒性，国家发改委已经推荐二氧化氯为纸浆漂白的化学品之一，并逐步淘汰氯气漂白工艺。
二氯化氯的生产技术按照不同的制备工艺一般可分为三类：电解法、氯酸钠法和亚氯酸钠法。电解法由于产率低、产品不绝、耗能大，目前已逐步被化学法所取代。亚氯酸钠法比较容易释放出二氧化氯且产率高，但亚氯酸钠价格比氯酸钠价格高出两倍左右，因此大规模二氯化氯的工业生产通常使用氯酸钠法。氯酸钠法主要使用二氧化硫、甲醇、氯化钠或盐酸作为还原剂，这些方法均存在较化率不是很高的缺点，R8法是目前的主导生产方法。过氧化氢作为还原剂生产二氧化氯是新研发的方法，其过程高效、反应速度快，但过氧化氢价格较贵，且过氧化氢是一种相对稳定的化合物，易发生分解，分解产生的氧气会导致二氧化氯发生器中泡沫生成量的增加，泡沫易将发生器中的液体夹带进排气的管道中造成反应物特别是氯酸钠由于泡沫夹带损失。被泡沫携带的液体有可能凝固在气体冷凝器中，造成管路堵塞以致生产无法连续运行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用组合BSC还原剂制备二氧化氯的生产方法，以提高从氯酸钠到二氧化氯的较化率，并降低二氧化氯的生产成本。
本发明以如下技术方案解决上述技术问题：本发明方法首先将浓硫酸、氯酸钠溶液注入发生器中形成反应母液，并使反应母液维持一定的酸度、温度和氯酸纳含量，然后加入还原剂反应产生二氧化氯气体及副产品酸性芒硝，二氧化氯气体经冷却后用低温冷冻水吸收，得到具有一定浓度的二氧化氯水溶液，同时对副产品进行回收，所述还原剂是由甲醇和过氧化氢组成的组合BSC还原剂，该组合BSC还原剂的加入量是加入硫酸重量的13-15％，该组合BSC还原剂中的甲醇与过氧化氢按重量百分比的配比是：甲醇93-95％：???过氧化氢5-7％。
所述组合BSC还原剂中的甲醇与过氧化氢按重量百分比的优选配比是：甲醇95％：???过氧化氢5％。
本发明方法使用的组合BSC还原剂是搭配合理的甲醇及过氧化氢的混合液，用本发明方法生产二氯化氯比单独用甲醇作为还原剂生产二氧化氯的较化率提高3-5％，而且能够避免单独采用过氧化氢作为还原剂生产二氧化氯产生的缺点。由于氯酸钠在氧化氯的生产成本中占绝大部分比例，所以生产成本降低了许多，同时二氧化氯溶液中的元素氯的成份显著降低。
附图说明
图1是本发明利用组合BSC还原剂制备二氧化氯的生产工艺流程图。
具体实施方式
本发明方法产生二氧化氯的反应原理：
6NaClO3+4H2SO4+CH3OH→6ClO2+2Na2SO4·NaHSO4+CO2+5H2O
2NaClO3+H2SO4+H2O2→2ClO2+Na2SO4+2H2O+O2
本发明方法采用由甲醇和过氧化氢合理搭配组成的组合BSC还原剂、硫酸、氯酸钠为原料，在一定的温度、真空条件下在钛容器中反应，连续生成ClO2气体及副产品酸性芒硝，ClO2气体经冷却后用低温冷冻水吸收，得到具有一定ClO2溶液，同时对副产品进行回收。其操作流程、反应的条件及有关设备均与传统R8法基本相同。
组合BSC还原剂中的原料甲醇及过氧化氢均采用工业纯的甲醇和过氧化氢。
本发明方法的工艺流程按图1所示，将浓硫酸从硫酸储槽中抽出并经硫酸过滤器过滤后注入发生器，将氯酸钠溶液从氯酸钠储槽抽出并经氯酸钠过滤器过滤后注入发生器，浓硫酸和氯酸钠形成反应母液，在循环泵的作用下在发生器循环管道中循环。循环管道中包括再沸器，再沸器给反应母液加热。甲醇从甲醇储槽中抽出并经甲醇过滤器过滤后通过静态混合器和从催化剂储槽中抽出的过氧化氢混合形成的组合BSC还原剂，用喷嘴注入发生器反应产生二氧化氯。二氧化氯和水蒸气的混合气体进入间冷器经过冷却降温后进入二氧化氯吸收塔，塔内用冷冻水吸收形成二氧化氯水溶液并输送到贮槽贮存。用泵抽出在发生器底部的母液，利用过滤机滤出付产品酸性芒硝，滤出的母液返回发生器。随着不断加入NaClO3溶液、浓硫酸和组合BSC还原剂，ClO2气体不断地反应生成。真空由两个用中压蒸汽抽吸产生真空的文丘里装置产生。
实施例1：
将重量浓度为98％的浓硫酸102kg和重量浓度为30％的氯酸钠溶液543kg(含固体氯化钠163kg)过滤后注入发生器中形成反应母液，在循环泵的作用下在发生器循环管道中循环并使反应母液保持酸度8.0～8.2N和氯酸钠含量235～266g/l。蒸汽通过再沸器传热给反应母液加热并保持温度71～73℃。将13kg甲醇稀释成20％的体积浓度，通过静态混合器与0.7kg过氧化氢混合形成组合BSC还原剂，用喷嘴注入发生器，使之反应产生二氧化氯。发生器保持真空条件，压力为120mm汞柱，真空由两个用中压蒸汽抽吸产生真空的文丘里装置产生。在负压条件下，从发生器导出的气体二氧化氯和水蒸气的混合气体温度为57～68℃，通过间冷器初步冷却降温到38～45℃，气体进入二氧化氯吸收塔塔内，用7～10℃冷冻水喷淋吸收形成二氧化氯水溶液并输送到贮槽贮存。反应余液及副产品随反应进行形成晶体不断析出，保持发生器中固体的体积百分比含量为15～25％，在发生器底部用泵抽出母液利用过滤机滤出副产品酸性芒硝，滤出的母液返回发生器。随着不断加入NaClO3溶液、浓硫酸和组合BSC还原剂，ClO2气体不断地反应生成。
实施例2：
将重量浓度为98％的浓硫酸1020kg和重量浓度为30％的氯酸钠溶液543kg(含固体氯化钠163kg)过滤后注入发生器中形成反应母液，在循环泵的作用下在发生器循环管道中循环并使反应母液保持酸度8.0～8.2N和氯酸钠含量235～266g/l。蒸汽通过再沸器传热给反应母液加热并保持温度71～73℃。将重量14kg的甲醇稀释成20％的体积浓度，通过静态混合器与重量为0.9kg的过氧化氢混合形成的组合BSC还原剂，用喷嘴注入发生器，使反应产生二氧化氯。发生器保持真空条件，压力为120mm汞柱，真空由两个用中压蒸汽抽吸产生真空的文丘里装置产生。在负压条件下，从发生器导出的气体二氧化氯和水蒸气的混合气体温度为57～68℃，通过间冷器初步冷却降温到38～45℃，气体进入二氧化氯吸收塔塔内，用7～10℃冷冻水喷淋吸收形成二氧化氯水溶液并输送到贮槽贮存。反应余液及副产品随反应进行形成晶体不断析出，保持发生器中固体的体积百分比含量为15～25％，在发生器底部用泵抽出母液利用过滤机滤出副产品酸性芒硝，滤出的母液返回发生器。随着不断加入NaClO3溶液、浓硫酸和组合BSC还原剂，ClO2气体不断地反应生成。
Claims (2)
1.利用组合BSC还原剂制备二氧化氯的生产方法，首先将浓硫酸、氯酸钠溶液注入发生器中形成反应母液，并使反应母液维持一定的酸度、温度和氯酸纳含量，然后加入还原剂反应产生二氧化氯气体及副产品酸性芒硝，二氧化氯气体经冷却后用低温冷冻水吸收，得到具有一定浓度的二氧化氯水溶液，同时对副产品进行回收，其特征在于：所述还原剂是由甲醇和过氧化氢混合成的组合BSC还原剂，该组合BSC还原剂的加入量是加入硫酸重量的13-15％，该组合BSC还原剂中的甲醇与过氧化氢按重量百分比的配比是：甲醇93-95％，过氧化氢5-7％。
2.根据权利要求1所述的利用组合BSC还原剂制备二氧化氯的生产方法，其特征在于：组合BSC还原剂中的甲醇与过氧化氢按重量百分比的优选配比是：甲醇95％∶过氧化氢5％。
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2009
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