CN102491276B - 二次加碱生产次氯酸钠的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种次氯酸钠的生产方法，特别是二次加碱生产次氯酸钠的方法，属于次氯酸钠生产技术领域。本发明目的在于减少次氯酸钠生产过程中次氯酸钠的分解，达到降低碱液和氯气消耗的目的。具体由以下步骤完成：a、第一次碱液配制：控制配碱过程中碱液温度15～25℃，氢氧化钠的质量百分比浓度为7-12wt％；b、第一次通氯：控制碱液温度20±2℃，通氯气，当碱度为30～50g/L时，停止通氯；c、第二次碱液配制：步骤b的反应液冷却至15～20℃，加入碱液至反应液中氢氧化钠的质量百分比浓度为7-12wt％，有效氯为4.5-8.2wt％；d、第二次通氯：步骤c所得反应液冷却至20℃±2℃，进行第二次通氯气，氯气流量10-40m3/h；通氯气过程控制反应液温度≤25℃。
Description
技术领域
本发明涉及一种次氯酸钠的生产方法，特别是二次加碱生产次氯酸钠的方法，属于次氯酸钠生产技术领域。
背景技术
目前，次氯酸钠溶液广泛应用于纺织、造纸等行业的漂白剂；饮用水、游泳池等的消毒剂；以及其它工业领域用作氯化剂、氧化剂，用途十分广泛。
次氯酸钠的生产主要是通过氢氧化钠溶液与氯气反应得到次氯酸钠溶液。其生产工艺可分为连续生产工艺和间歇生产工艺。连续法生产所用的主要的反应器有塔式反应器、文丘里反应器，间歇法生产所用的主要的反应器有塔式反应器、反应釜。无论是连续法的还是间歇法，生产过程均采用15％左右的氢氧化钠与氯气反应，生成有效氯含量＞10％，氢氧化钠过碱量＜1％的次氯酸钠产品。
中国专利申请(申请号：200810151824.3)公开了一种用含氯尾气被碱液吸收生产次氯酸钠的方法，其特征在于从碱位槽加碱到循环槽，配置10％的液碱，用泵打至冷却器冷却后到吸收塔内从上到下喷淋，清洗10-20分钟后的含氯尾气从上至下被碱液吸收，吸收塔下来的次氯酸钠溶液加热温度40-50℃，流至循环槽，如此循环4-5次，得到10-12％有效率的次氯酸钠溶液，密封保存。
中国专利申请(申请号：201010549237.7)公开了次氯酸钠连续化制备方法，包括如下步骤：
a，氢氧化钠溶液配置：按照预定浓度在配碱槽内配置氢氧化钠溶液；
b，一级混合：将步骤a所得氢氧化钠溶液与次氯酸钠母液在一级循环槽内充分混合；
c，一级吸收反应：将步骤b中所得混合液通入一级吸收塔内，与滤器进行一级吸收反应；
d，二级混合：将步骤c中所得的反应液与次氯酸钠母液在二级循环槽内充分混合；
e，二级吸收反应：将步骤d所得混合液通入二级吸收塔与氯气进行二级吸收反应后即可完成次氯酸钠的制备。
现有方法中，所需要的氢氧化钠碱液均是一次性加入，即使是二级或多级吸收，也是一次性加入碱液。由于氯气与次氯酸钠反应是放热反应，一次性加入碱液，由于反应初期碱液浓度较高，与氯气反应时发热量较大，将导致次氯酸钠分解加快；而现有技术均没有想到反应过程产生的热量使反应过程中生成的次氯酸钠受热分解，分解为NaCl，从而消耗碱液和氯气，造成碱和氯的消耗加大，次氯酸钠成本较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：减少次氯酸钠生产过程中次氯酸钠的分解，达到降低碱液和氯气消耗的目的。
解决上述问题的技术方案是：采用一只喷淋塔作为反应器，碱液的配置采用氯碱生产过程中产生的氯水，通过二次加碱，二次通氯气的方式生产次氯酸钠。发明人意外地发现，得到的次氯酸钠产品更加稳定，存放过程中有效氯下降的更少。
本发明二次加碱、二次通氯生产次氯酸钠的方法经过以下步骤：
a、第一次碱液配制
控制配碱过程中碱液温度15～25℃，氢氧化钠的质量百分比浓度为7-12wt％；
b、第一次通氯
控制碱液温度20±2℃，通氯气，当碱度为30～50g/L时，停止通氯；
c、第二次碱液配制
步骤b的反应液冷却至15～20℃，加入碱液至反应液中氢氧化钠的质量百分比浓度为7-12wt％，有效氯为4.5-8.2wt％；
d、第二次通氯
步骤c所得反应液冷却至20℃±2℃，进行第二次通氯气，氯气流量10-40m3/h；通氯气过程控制反应液温度≤25℃。
作为本发明优选的方案：步骤a配碱时采用氯碱生产过程中产生的氯水，将氯水冷却至15～20℃，加入氢氧化钠溶液，使得配制好的碱液中碱的质量百分比浓度为7-12wt％，有效氯为0.7-3.5wt％。
作为本发明优选的方案：b步骤通氯气时，第一小时氯气流量20～30m3/h，以后氯气流量35-45m3/h。
作为本发明优选的方案：d步骤通氯气终点控制指标：有效氯≥10％，碱度≤1.0％。
吸收接近终点时，应适当减少通氯量。
本发明二次加减、二次通氯生产工艺与一次加碱生产工艺相比，具有以下优点：
1、本发明工艺降低了次氯酸钠生产的碱和氯气的消耗。
10月～12月次氯酸钠一次加碱工艺与次年10月～12月，改进为二次加碱工艺后的碱消耗相比，每生产一吨次氯酸钠产品碱消耗，二次加减工艺比原工艺碱消耗减少25Kg(按NaOH折100％计算)。以次氯酸钠年产量1886.007吨计，年节约碱47.1T(按NaOH折100％计算)，氯气41.8T。
2、本发明工艺降低了次氯酸钠产品中的盐含量，盐含量从250-303g/L降至152-220g/L，提高次氯酸钠产品的质量。由于二次加减生产工艺生产的次氯酸钠产品含盐低，设备工艺管道不发生堵塞，减少了设备工艺管道的清洗，节约了次氯酸钠产品生产过程的水消耗。
3、本发明工艺提高了次氯酸钠产品在环境温度下的存放期。对次氯酸钠产品进行了在环境温度下的存放实验，通过实验确认，次氯酸钠二次加碱工艺生产的产品在平均环境33.4℃下存放一个月，次氯酸钠产品有效氯下降34.2％，而一次加碱生产工艺所得产品在环境温度30～34度下存放五天，其有效氯下降了50％。
4、本发明工艺解决了一次加碱生产工艺反应不均带来的次氯酸钠产品外观不合格的问题。
附图说明
图1是次氯酸钠生产工艺流程图。其中，1代表氯水槽；2代表吸收塔；3代表循环槽；4代表碱液计量槽。
氯碱生产过程产生的氯水储存于氯水槽1中，生产次氯酸钠时，开启氯水槽1氯水出口阀，启动循环泵将氯水储槽中的氯水送至循环槽3，完毕停循环泵，关闭氯水槽1氯水出口阀。开启冷却器5℃水进出口阀，向冷却器供5℃水。开循环槽出口阀，启动循环槽循环泵，开循环泵出口阀，氯水通过循环泵送至冷却器吸收塔2，由吸收塔2回流至循环槽3，将循环槽中氯水冷却至15～20℃。开碱液计量槽4碱液出口阀，向循环槽供浓度45％碱液600L，边进边冷却。当碱液温度达到20±2℃时，开氯气流量计出口阀，以氯气流量计进口阀控制氯气流量，进行次氯酸钠生产吸收。当取样分析碱度为30～50g/L时，关闭氯气流量计进出口阀停止通氯，进行第二次加减。开碱液计量槽4碱液出口阀，向循环槽供碱液，加碱完毕关闭碱液槽出口阀，进行第二次通氯。当循环液温度达到20±2℃时，开氯气流量计出口阀，以氯气流量计进口阀控制氯气流量，进行第二次通氯吸收，控制吸收循环温度≤25℃。根据取样分析数据，吸收接近终点时，应适当减少通氯量。取样分析有效氯、碱度含量合格时，关闭氯气流量计进出口阀，将合格次氯酸钠送至次氯酸钠成品储槽，停循环泵，关闭循环泵进出口阀，循环槽3出口阀，冷却器5℃水进出口阀。
具体实施方式
本发明采用一只喷淋塔作为反应器，碱液的配置采用氯碱生产过程中产生的氯水，通过二次加碱，二次通氯气的方式生产次氯酸钠。发明人意外地发现，得到的次氯酸钠产品更加稳定，存放过程中有效氯下降的更少。
本发明二次加碱、二次通氯生产次氯酸钠的方法经过以下步骤，流程图详见图1：
a、第一次碱液配制
氯碱生产过程中产生的氯水冷却至15～20℃，加入氢氧化钠溶液，使得配制好的碱液中碱的质量百分比浓度为7-12wt％，有效氯为0.7-3.5wt％；控制配碱过程中碱液温度15～25℃；
b、第一次通氯
控制碱液温度20±2℃，通氯气，第一小时氯气流量20～30m3/h，以后氯气流量35-45m3/h。由于氯水与碱液配制过程，是放热过程，通氯量过大而不能及时移走反应热，会造成次氯酸钠分解，因此第一小时通氯流量控制在20～30m3/h。
当碱度为30～50g/L时，停止通氯；通氯气过程，控制反应液的温度≤25℃；
c、第二次碱液配制
步骤b的反应液冷却至15～20℃，加入碱液至反应液中碱(氢氧化钠)的质量百分比浓度为7-12wt％，有效氯为4.5-8.2wt％；，
d、第二次通氯
步骤c所得反应液冷却至20℃±2℃，进行第二次通氯气，氯气流量10-40m3/h，终点控制指标：有效氯≥10％，碱度≤1.0％；通氯气过程控制反应液温度≤25℃。
吸收接近终点时，应适当减少通氯量。
以下是具体实施例。
实施例1
第一次碱液配制：
在循环槽中加入2500L氯水，将其冷却至15～20℃。边冷却边加入45％600L碱液，控制配碱过程碱液温度15～25℃。碱液配制槽液位不足4000L时加氯水至4000L，将配制好的碱液取样分析碱液浓度为9.74％、有效氯为1.18％。
第一次通氯：
通氯前将循环槽碱液冷却至20±2℃，才能通氯。第一小时通氯量20～30m3/h，其它时间40m3/h，控制通氯过程循环液温度≤25℃。当取样分析碱度30～50g/L时，停止通氯，将循环液冷却至15～20℃准备第二次加碱液。
第二次碱液配制：
当循环液冷却至15～20℃时，在不停循环泵的条件下加入45％500L碱液。加入碱液完毕将循环液冷却至20±2℃，取样分析：碱液浓度为11.84％、有效氯为4.82％。
第二次通氯
当循环液冷却至20±2℃时，进行第二次通氯，控制通氯过程循环液温度≤25℃。吸收接近终点时，应适当减少通氯量，终点取样分析：有效氯12.09％，碱度0.98％。
本发明采用氯水配制碱液二次加碱与氯气反应，降低了与氯气反应的碱液浓度，解决了喷淋塔不能及时移走反应热，氯气分布不均匀而导致局部过氯化反应，引起的次氯酸钠生产过程部分分解，降低了次氯酸钠产品生产过程碱和氯的消耗。采用二次加碱生产工艺与一次加减生产工艺相比，二次加碱生产工艺比一次加减工艺每吨次氯酸钠节约碱25Kg(以NaOH折100％计)。
某年10月～12月次氯酸钠一次加碱工艺与次年10月～12月次氯酸钠二次加碱工艺碱消耗相比，详见表1。
表1
说明：表1中碱液消耗以及吨产品碱液消耗，碱液已折为100％(NaOH)。
次氯酸钠交验产品质量详见表2。
表2
以2006年次氯酸钠产量计(2006年次氯酸钠产量为：1886.007吨)，年节约碱液47.1T(按NaOH折100％计)，氯气41.8T。碱液、氯气价格以2007年公司消耗定额计划价格计算：
碱液(按NaOH折100％计)年节约价值：47.1×1330＝6.246万元；氯气年节约价值：41.8×850＝3.533万元。年节约碱液、氯气价值：6.246+3.553＝9.817万元。
另外，通过实验确认，次氯酸钠二次加碱工艺生产的产品在平均环境33.4℃下存放一个月，次氯酸钠产品有效氯下降34.2％，而一次加碱生产工艺所得产品在环境温度30～34度下存放五天，其有效氯下降了50％，由此可见本发明工艺提高了次氯酸钠产品在环境温度下的存放期。
实施例2
第一次碱液配制：
在循环槽中加入2700L氯水，将其冷却至16.9℃。边冷却边加入45％600L碱液，控制配碱过程碱液温度22.8℃。碱液配制槽液位不足4000L时加氯水至4000L，将配制好的碱液取样分析碱液浓度为8.11％、有效氯为2.76％。
第一次通氯：
通氯前将循环槽碱液冷却至20±2℃，才能通氯。第一小时通氯量22m3/h，其它时间40m3/h，控制通氯过程循环液温度≤25℃。当取样分析碱度30～50g/L时，停止通氯，将循环液冷却至15～20℃准备第二次加碱液。
第二次碱液配制：
当循环液冷却至15～20℃时，在不停循环泵的条件下加入45％500L碱液。加入碱液完毕将循环液冷却至20±2℃，取样分析：碱液浓度为7.09％、有效氯为8.08％。
第二次通氯
当循环液冷却至20±2℃时，进行第二次通氯，控制通氯过程循环液温度≤25℃。吸收接近终点时，应适当减少通氯量，终点取样分析：有效氯11.70％，碱度0.95％。
实施例3
第一次碱液配制：
在循环槽中加入2800L氯水，将其冷却至13.7℃。边冷却边加入45％600L碱液，控制配碱过程碱液温度18.7℃。碱液配制槽液位不足4000L时加氯水至4000L，将配制好的碱液取样分析碱液浓度为7.10％、有效氯为3.32％。
第一次通氯：
通氯前将循环槽碱液冷却至20±2℃，才能通氯。第一小时通氯量26m3/h，其它时间40m3/h，控制通氯过程循环液温度≤25℃。当取样分析碱度30～50g/L时，停止通氯，将循环液冷却至15～20℃准备第二次加碱液。
第二次碱液配制：
当循环液冷却至15～20℃时，在不停循环泵的条件下加入45％500L碱液。加入碱液完毕将循环液冷却至20±2℃，取样分析：碱液浓度为8.87％、有效氯为6.21％。
第二次通氯
当循环液冷却至20±2℃时，进行第二次通氯，控制通氯过程循环液温度≤25℃。吸收接近终点时，应适当减少通氯量，终点取样分析：有效氯12.48％，碱度0.31％。
实施例4
第一次碱液配制：
在循环槽中加入3000L氯水，将其冷却至13.1℃。边冷却边加入45％600L碱液，控制配碱过程碱液温度18.4℃。碱液配制槽液位不足4000L时加氯水至4000L，将配制好的碱液取样分析碱液浓度为7.55％、有效氯为2.73％。第一次通氯：
通氯前将循环槽碱液冷却至20±2℃，才能通氯。第一小时通氯量23m3/h，其它时间40m3/h，控制通氯过程循环液温度≤25℃。当取样分析碱度30～50g/L时，停止通氯，将循环液冷却至15～20℃准备第二次加碱液。
第二次碱液配制：
当循环液冷却至15～20℃时，在不停循环泵的条件下加入45％500L碱液。加入碱液完毕将循环液冷却至20±2℃，取样分析：碱液浓度为11.15％、有效氯为4.88％。
第二次通氯
当循环液冷却至20±2℃时，进行第二次通氯，控制通氯过程循环液温度≤25℃。吸收接近终点时，应适当减少通氯量，终点取样分析：有效氯11.98％，碱度0.96％。
Claims (3)
1.二次加碱生产次氯酸钠的方法，其特征在于经过由步骤完成：
a、第一次碱液配制
控制配碱过程中碱液温度15～25℃，氢氧化钠的质量百分比浓度为7-12wt%；
b、第一次通氯
控制碱液温度20±2℃，通氯气，当碱度为30～50g/L时，停止通氯；
c、第二次碱液配制
步骤b的反应液冷却至15～20℃，加入碱液至反应液中氢氧化钠的质量百分比浓度为7-12wt%，有效氯为4.5-8.2wt%；
d、第二次通氯
步骤c所得反应液冷却至20℃±2℃，进行第二次通氯气，氯气流量10-40m3/h；通氯气过程控制反应液温度≤25℃；通氯气终点控制指标：有效氯≥10%，碱度≤1.0%。
2.根据权利要求1所述的二次加碱生产次氯酸钠的方法，其特征在于：步骤a配碱时采用氯碱生产过程中产生的氯水，将氯水冷却至15～20℃，加入氢氧化钠溶液，使得配制好的碱液中碱的质量百分比浓度为7-12wt%，有效氯为0.7-3.5wt%。
3.根据权利要求1或2所述的二次加碱生产次氯酸钠的方法，其特征在于：b步骤通氯气时，第一小时氯气流量20～30m3/h，以后氯气流量35-45m3/h。
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