CN101767775A

CN101767775A - 一种制备二氧化氯的加料方法、混合加料管和加料器

Info

Publication number: CN101767775A
Application number: CN201010001036A
Authority: CN
Inventors: 黄保裕
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-01-19
Filing date: 2010-01-19
Publication date: 2010-07-07

Abstract

本发明公开了一种制备二氧化氯的加料方法、混合加料管和加料器，以取代文氏管加料器和气液分离器；该方法首先经硫酸输液管和氯酸钠混合液输液管分别将两种液体原料硫酸和氯酸钠混合液输送至混合加料管的两条支管中；硫酸和氯酸钠混合液分别在各自的支管中进行雾化，成为气液混合状态；两种雾化的液体原料最终将在所述混合加料管内混合并开始初步反应，经初步反应所产生的二氧化氯气体由在混合加料管的管壁上开设的透气孔导入加料器中；经在混合加料管内初步反应的液体原料在重力作用下从加料器进入反应釜中进行主反应。本发明的加料器使反应系统更加简化，提高了系统的工作效率。

Description

一种制备二氧化氯的加料方法、混合加料管和加料器

技术领域

本发明涉及制备二氧化氯的领域，特别涉及一种制备二氧化的加料方法，以及一种能够实现该方法的混合加料管和具有该混合加料管的加料器。

背景技术

近三十年来，二氧化氯作为一种新型消毒氧化剂，在发达国家已得到了广泛应用，是一种代替液氯的优良消毒氧化剂。经二氧化氯处理的水中不会产生通常用氯气消毒时形成的致癌物三卤甲烷，其安全性被世界卫生组织WHO列为AI级，具有广谱、速效、无毒、用量少、药效长、杀菌效果不受PH值限制等诸多优点，对部分细菌的杀灭率可达100％；使用二氧化氯消毒还可以氧化水中的一些还原性金属离子如Fe²⁺、Mn²⁺等，能够去除水中的铁、锰元素。

现阶段，我国的很多水厂也开始使用二氧化氯代替液氯对自来水进行消毒处理。当采用R11法制备二氧化氯时，其反应方程式见化学式(1)：

2NaClO₃+H₂O₂+2H₂SO₄＝2ClO₂+O₂+2NaHSO₄+2H₂O (1)

在实际应用中，现有的采用R11法的各种二氧化氯发生器都是用文氏管加料器将液态氯酸钠、液态硫酸、液态过氧化氢三种液体原料和热空气首先进行气液混合，此时开始化学反应生成二氧化氯气体；然后将气液混合物送入气液分离器进行气液分离，生成的二氧化氯气体经管道导出，分离出的液体经管道导入反应釜进一步反应并持续生成更多的二氧化氯气体。因二氧化氯气体浓度超过10％时容易发生爆炸，这一过程通常必须在负压下进行，以便通过管道及时导出二氧化氯气体。

在以上过程中，气液混合和气液分离步骤都要求达到较高的效率，以提高整个系统的反应效率和二氧化氯转化率，并保证反应安全。这种方式的主要缺陷在于：第一，气液混合和气液分离二者本身是互相矛盾对立的步骤，从系统整体构成来看，文氏管和气液分离器的效率越高，整个系统中用于互相抵消的功就越高，即使出于成本和防腐性能的考虑而使用分离效率较低的折流式气液分离器，也仍有相当部分的功损耗在先进行气液混合再进行气液分离这个过程之中；第二，通常情况下，系统负压是由二氧化氯投加到水体处的水射器提供的，驱动原料进入文氏管的各种原料泵/阀所提供的正压对系统压力不仅没有贡献，还需要水射器提供额外的负压予以抵销，才能使系统负压保持在额定的范围之内，无形中增加了整个系统对于能量的需求；第三，从系统结构上来看，投料管/泵→文氏管气液混合器→气液分离器→反应釜这一系列系统构成较为复杂，各子系统的工作效率都不能达到或接近各自的最佳，而只能取系统整体平衡下的折衷值。

发明内容

本发明的第一个目的是为了克服上述现有技术中的缺陷，取消了加料系统中的文氏管和气液分离器，提供一种高效的加料方法。

本发明所采用的技术方案为：一种制备二氧化氯的加料方法，包括如下步骤：首先经硫酸输液管和氯酸钠混合液输液管分别将两种液体原料硫酸和氯酸钠混合液输送至混合加料管的两条支管中；

所述硫酸和氯酸钠混合液分别在各自的支管中进行雾化，成为气液混合状态；两种雾化的液体原料最终将在所述混合加料管内混合并开始初步反应，经初步反应所产生的二氧化氯气体由在混合加料管的管壁上开设的透气孔导入加料器中；

经在混合加料管内初步反应的液体原料在重力作用下从加料器进入反应釜中进行主反应。

本发明的第二个目的是提供一种能实现上述方法的混合加料管，本发明所采用的技术方案为：一种混合加料管，包括两条支管，所述两条支管在各自的末端合并在一起形成使均处于被雾化的硫酸和氯酸钠混合液进行初步反应的合成段；所述合成段的管壁上开有用于将初步反应所产生的二氧化氯气体排出的透气孔。

优选地，所述合成段包括位于初始合并处的初始段和位于末端的扩张段，所述初始段与扩张段之间通过沿液体原料流动方向逐渐扩张的渐扩段承接。

优选地，所述支管包括扩散段和与扩散段承接的收敛段，两条支管在各自的收敛段的底部合并在一起形成所述合成段。

本发明的第三个目的是提供一种具有上述混合加料管的加料器，该加料器包括可与反应釜安装在一起的外壳，所述外壳上安装有热空气输入管和上述的混合加料管；其中，所述热空气输入管和所述混合加料管的两条支管均从所述外壳向外伸出；所述外壳的形状使得位于反应釜顶部中央位置处的导气管位于其内部，并从外壳伸出；所述外壳上设置有用于将经初步反应所产生的二氧化氯气体排入所述反应釜的导气管内的排气孔。

本发明具有如下有益效果：

一方面，加料器通过混合加料管进行混料，将混液初反应生成的二氧化氯气体直接输送到气体输出管中，无需使用现有技术中的文氏管和气液分离器，使反应系统更加简化，可有效提高反应效率和整个系统的能量利用率；

另一方面，混合加料管通过设置支管和合成段，使得作为出口的合成段处的压力较作为入口的支管处的压力低，使得液体原料在两端压力差的作用下产生深度汽蚀而迅速雾化，成为气液混合状态，该雾化原理与文氏管相同；两种雾化的液体原料在混合加料管的合成段混合并开始进行初反应，所产生的二氧化氯气体由合成段的管壁上开设的透气孔迅速导出，初反应效率更高。

附图说明

图1是示出了包含本发明所述加热器的整套二氧化氯制备系统的结构示意图；

图2是图1所示加料器与反应釜连接为整体后的顶视图；

图3A至图3F分别是本发明所述加料器的混合加料管的俯视图、仰视图、前视图、后视图、右视图和左视图。

结合附图在其上标记以下附图标记：

1-反应釜，2-加料器，3-连通管，4-混合加料器(其中4-1为扩散段；4-2为收敛段；4-3为合成段，4-4为透气孔，4-5为渐扩段)，6-热空气输入管，13-紧急排液口，14-曝气管，17-导气管，29-紧急排液阀，30-水浴加温器，32-原料泵，34-止回阀，36-空气加热器，37-加热器温控装置，38-温控装置，40-压力传感器，41-安全阀，42-排液管道，43-热空气输送管，44-硫酸输料管，45-氯酸钠混合液输料管，46-气体输出管。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

本发明所涉及的二氧化氯制备系统采用氯酸钠和硫酸作为原料，过氧化氢作为还原剂制备二氧化氯，制备原料时通常将氯酸钠与过氧化氢配置为氯酸钠混合液。

如图1和2所示，本发明涉及的实现高转换率的二氧化氯制备系统包括两条输送管道，即硫酸输料管44和氯酸钠混合液输料管45，每条输送管道顺序连接有原料泵32、水浴加温器30和止回阀34，水浴加温器30由温控装置38进行控制。本发明所述的加料器2安装在反应釜1顶部，并与反应釜1成一整体结构，所述加料器2包括一可与所述反应釜1成一体结构的外壳，所述外壳上安装有热空气输入管6和混合加料管4，所述混合加料管4的两条支管分别连接硫酸输料管44和氯酸钠混合液输料管45的止回阀34的出口端。所述热空气输入管6与热空气输送管43连接，热空气输送管43前端设有用于加热和控制热空气温度的空气加热器36和加热器温控装置37。热空气输送管43同时与位于反应釜底部的曝气管14连接。反应釜1侧壁上设紧急排液口13，底部设排液管道42。反应釜顶部中央设有导气管17，所述导气管17位于加热器2内部，并从加热器2的顶部伸出，所述导气管17与加热器2之间通过一连通管3连通，以导出混合加料管4中产生的二氧化氯气体。导气管17连接到气体输出管46，气体输出管46上设有压力传感器40和安全阀41，安全阀41可以保证意外情况下及时排出反应釜1内的二氧化氯气体。

如图3A至3F所示，为了便于与外部连接，所述混合加料管4的两条支管可以分别包括扩散段4-1和与各自支管的扩散段承接的收敛段4-2，在本实施例中，两条支管的扩散段4-1彼此平行，而两条支管的收敛段4-2彼此逐渐靠拢，进而形成“Y”型的混合加料管4；两条支管在各自的收敛段4-2的底部合并在一起形成合成段4-3；所述合成段4-3可以包括位于初始合并处的初始段和位于末端的扩张段，所述初始段与扩张段之间通过沿液体原料流动方向逐渐扩张的渐扩段4-5承接，即扩张段的横截面积大于初始段的横截面积。混合加料管4的合成段4-3的管壁上均开有若干透气孔4-4，以便导出混合加料管4内产生的二氧化氯气体。其中，两个支管的扩散段4-1均从加料器2的外壳向外伸出，以便于连接硫酸输料管44和氯酸钠混合液输料管45，而混合加料管4的其它部分位于加料器2的内部。

本发明涉及的实现高转换率的二氧化氯制备系统工作时，首先通过各自的原料泵32经硫酸输液管44和氯酸钠混合液输液管45将两种液体原料泵入各自的水浴加温器30，将相应的液体原料加热至所需温度；然后经过各自的止回阀34向加料器2输送。液体原料进入加料器2后，由于作为出口的合成段4-3处的压力较收敛段4-2处的压力低，使得液体原料在两端压力差的作用下产生深度汽蚀而迅速雾化，成为气液混合状态。两种雾化的液体原料在混合加料管4的合成段4-3混合并开始进行初反应，所产生的二氧化氯气体由合成段4-3的管壁上开设的透气孔4-4导入加料器2中，并被经热空气输入管6所导入的热空气带出加料器2，由导气管17送入气体输出管46(该过程可在水射器或泵的作用下在负压下进行)。反应釜1的顶部设置有与加料器2连通的顶部下料管，以使初步反应后的液体原料经顶部下料管从加料器2进入反应釜1中进行主反应。

本发明的加料器2通过混合加料管进行混料，将混液初反应生成的二氧化氯气体直接输送到气体输出管中，无需使用现有技术中的文氏管和气液分离器，使反应系统更加简化，提高了系统的工作效率。

以上公开的仅为本发明的一个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员在本实施例的基础上进行的等效变形都应落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种制备二氧化氯的加料方法，其特征在于：包括如下步骤，

首先经硫酸输液管和氯酸钠混合液输液管分别将两种液体原料硫酸和氯酸钠混合液输送至混合加料管的两条支管中；

2.一种混合加料管，其特征在于：包括两条支管，所述两条支管在各自的末端合并在一起形成使均处于被雾化的硫酸和氯酸钠混合液进行初步反应的合成段；所述合成段的管壁上开有用于将初步反应所产生的二氧化氯气体排出的透气孔。

3.根据权利要求1所述的混合加料管，其特征在于：所述合成段包括位于初始合并处的初始段和位于末端的扩张段，所述初始段与扩张段之间通过沿液体原料流动方向逐渐扩张的渐扩段承接。

4.根据权利要求2或3所述的混合加料管，其特征在于：所述支管包括扩散段和收敛段，两条支管在各自的收敛段的底部合并在一起形成所述合成段。

5.一种加料器，其特征在于：包括可与反应釜安装在一起的外壳，所述外壳上安装有热空气输入管和权利要求2所述的混合加料管；其中，所述热空气输入管和所述混合加料管的两条支管均从所述外壳向外伸出；所述外壳的形状使得位于反应釜顶部中央位置处的导气管位于其内部，并从外壳伸出；所述外壳上设置有用于将经初步反应所产生的二氧化氯气体排入所述反应釜的导气管内的排气孔。

6.根据权利要求5所述的一种加料器，其特征在于：所述混合加料管的合成段包括位于初始合并处的初始段和位于末端的扩张段，所述初始段与扩张段之间通过沿液体原料流动方向逐渐扩张的渐扩段承接。

7.根据权利要求5或6所述的一种加料器，其特征在于：所述支管包括扩散段和与扩散段承接的收敛段，两条支管在各自的收敛段的底部合并在一起形成所述合成段；所述支管的扩散段从所述外壳向外伸出。