CN103332656A

CN103332656A - 高产复合二氧化氯的方法及专用设备

Info

Publication number: CN103332656A
Application number: CN2013103241433A
Authority: CN
Inventors: 崔永顺; 陈祥衡; 包肖文; 石杨; 孙玉
Original assignee: SHENZHEN OUTAIHUA ENGINEERING EQUIPMENT Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN OUTAIHUA ENGINEERING EQUIPMENT Co Ltd
Priority date: 2013-07-29
Filing date: 2013-07-29
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2033-07-29
Also published as: CN103332656B

Abstract

本发明涉及一种高产复合二氧化氯的制备方法及实现该方法的专用设备，是将氯酸钠溶液和盐酸溶液加入到组合反应器中逐级进行反应，在一定温度、负压下，通过不断曝气产生复合二氧化氯气体；所述组合反应器包括至少三个级别的反应器，且所述三个级别的反应器结构不同。本发明利用三级不同的反应器结构形式，控制不同的温度，改变反应母液的流动历程及混合状态，强化反应速率，使原料转化率达到90%以上。同时本发明提供的设备设计独特，结构紧凑，体积小，有效的解决了小设备制备高产量二氧化氯的难点。在自动控制下，不仅产量高，转化率高，而且安全可靠，运行稳定，是一种新型高产反应器，填补了国内空白。

Description

高产复合二氧化氯的方法及专用设备

技术领域

本发明涉及无机化工技术领域，尤其是涉及一种新型复合二氧化氯的制备方法，及实现该制备方法的专用设备。

背景技术

二氧化氯发生器自上个世纪八十年代起，在我国就开始进行研发，至今已经二十多年了，各种制备技术（主要指化学法）都有了长足的进展，主要应用于饮用水、中水回用、工业循环水、医院污水、城市污水、工业废水等水处理领域。对于当时刚进入我国的二氧化氯制备技术，起步就是针对复合二氧化氯的制备进行研发的，因此，我国二氧化氯制备技术的研发历程，也就是复合二氧化氯制备技术的研发历程，所以，目前市场上的二氧化氯发生器大多数仍然都是以复合型二氧化氯发生器为主，在水处理领域里发挥着非常重要的作用。

但是，复合二氧化氯发生器发展至今，无论采用何种制备技术，其制备能力都没有一个很高的突破，目前最大的产量为20000g/h（折有效氯）的设备。当前，随着国民经济的快速发展，市场上需求高产量二氧化氯发生器的呼声已越来越高，20000g/h的设备已不能满足市场的需要，这是今后发生器的一个发展方向。可是，业内人士都非常清楚，由于采用发生器设备来提高二氧化氯的制备能力，要涉及到安全、转化率及反应器容积等关键问题，特别是安全问题，所以，目前还很少有人研发，20000g/h制备能力被当时业内人士认为是发生器制备能力的上限，再提高产量就是发生器研发的禁区了。因此，到目前为止市场上几乎很少有大于20000g/h的设备，50000g/h的设备就更是无人问津的了，所以，这是国内二氧化氯发生器的一个空白。

发明内容

本发明所解决的技术目的首先是提供一种利用传统二元物料进行合理配比，通过三级不同结构的反应器组合在一起制备高产量复合二氧化氯气体的方法。

本发明进一步的技术目的是提供一种实现上述制备方法的专用设备。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高产复合二氧化氯的方法，是将氯酸钠溶液和盐酸溶液加入到组合反应器中逐级进行反应，在一定温度、负压下，通过不断曝气产生复合二氧化氯气体；所述组合反应器包括至少三个级别的反应器，且所述三个级别的反应器结构不同。

本发明是以氯酸钠和盐酸为原料，采用至少三级反应器，三种不同结构，在一定的温度梯度下，控制一定的负压、一定的原料摩尔比，使反应按照以下反应式进行：

NaClO₃+2HCl=ClO₂+1/2Cl₂＋NaCl+H₂O

最终制备出高产复合二氧化氯气体。产生的复合二氧化氯气体可由所引入的空气将其带出反应器，送至水处理场所消毒。

本发明的方法，其中所述组合反应器优选包括三级反应器，一级反应器为塔式反应器，二级反应器为环形反应器，三级反应器为管式反应器；一级反应器内置于二级反应器的中心，组合成一体。

上述方法中，依据反应工程理论及该反应机理，按照反应过程中的温度梯度（即温度水平和温度序列）和浓度梯度的变化，划分为三级反应，并采用三个不同反应器进行，在高产量下保证物料停留时间，最大限度增加反应母液的流动历程，并通过三级反应器的不同结构，不断改变、增强宏观混合效果，既有降流，也有升流，加速反应母液的混合状态和反应效果。再利用二级反应器（环形反应器）中的母液回混现象，更加促进整体反应速率，提高反应效果，可使原料转化率为90%以上，复合二氧化氯的产量达到30000～50000g/h，达到了国外相同制备技术的先进水平。

为了达到更好的技术效果，优选的，按50000g/h的制备能力，将浓度为40.3%的氯酸钠溶液和浓度为31%的盐酸溶液按照摩尔比为1：1.96～2.16的比例加入到一级反应器中进行反应，经二级反应器和三级反应器反应得到高产复合二氧化氯气体。

本发明继续提供一种用于所述方法的专用设备，包括一级反应器，二级反应器，三级反应器，溢流管，泄压管和曝气管与一级反应器进口相连接；抽气管和泄压管与三级反应器的出口相连接；溢流管与二级反应器和三级反应器之间相连接；电磁感应加热器分别位于二级反应器和三级反应器上；所述一级反应器为塔式反应器，二级反应器为环形反应器，三级反应器为管式反应器，一级反应器内置于二级反应器的中心，组合成一体，一同加热，分别反应，也有效地利用了设备空间。

上述专用设备，所述的曝气管位于一级反应器的顶部，与盐酸输送管的出口相连接。

上述专用设备，还包括压力传送器，在线监测发生器的负压，压力传送器与一级反应器的上部相连接；优选的，所述的溢流管与二级反应器与三级反应器之间的上部相连接。反应采用负压曝气法进行制备，在发生器上我们首次采用压力传送器，可在线监测发生器的负压，并实施连锁控制，确保设备安全运行。在负压下适宜地曝气，不断地将反应气体迅速地抽出反应器，控制负压值为0.006～0.025MPa。

上述专用设备，所述的电磁感应加热器位于二级反应器和三级反应器的外侧中部紧密放置。在反应中，我们改变行业内原传统的加热方式，采用电磁感应加热，实施三温双控，使反应更加快速、有效，其中，二级反应器在加热的同时，通过母液传热给一级反应器进行初级反应，三级反应器在进一步提高温度下，使反应得到充分进行；其中，二级反应器的温度优选为48～52℃，三级反应器的温度优选为71～73℃。

本发明提供的专用设备与市场上发生器设备的最大区别就是产量高。该复合二氧化氯发生器改变了原单一简单的反应器形式，采用了三级、特殊材料制成的三种结构的反应器，并采用内置式反应器的组合形式，安全性强，产量高，结构紧凑，设备体积小，使反应母液的运动和混合状态在反应中不断发生改变，并伴有回混现象，更加增强了反应的快速、顺利进行，大大促进了原料转化率的提高，是一种新型高产量反应器。

本发明的复合二氧化氯发生器通过采用三级不同结构的反应器，很好地解决了在安全条件下的高产量、高转化率问题，三个反应器高效利用狭小空间，不仅增加了反应液的流动历程，同时不断改变着混合状态，使混合充分、理想，最大限度地增加了传热的面积，加速了反应的快速进行，保证了物料停留时间，保证了热量的充足供给，以达到反应的最终进行。真正实现了结构体积小，产量高的目的。是一次突破性的尝试，一改国内发生器设计的固有模式，与原复合发生器相比，不仅产量高，转化率高。而且安全性强，自控水平高，操作简便，运行稳定，杀菌、消毒效果理想，可以满足更多的用户及大型水处理用户的需要。

附图说明

图1是本发明制备方法的专用设备的示意图；其中1、曝气管；2、氯酸钠输送管；3、氯酸钠溶液;4、泄压管；5、一级反应器；6、折流板；7、二级反应器；8、电磁感应加热器；9、溢流管；10、三级反应器；11、竖折流板；12、压力传送器；13、抽气管；14、泄压管；15、盐酸；16、盐酸输送管。

具体实施方式

为进一步说明本发明，结合以下实施例具体说明：

以下实施例中的方法均采用下述专用设备进行：

一种复合二氧化氯发生器，由一级反应器5，二级反应器7，三级反应器10，溢流管9所组成，其中泄压管4和曝气管1与一级反应器5进口相连接；抽气管13和泄压管14与三级反应器10的出口相连接，溢流管9与二级反应器7和三级反应器10之间的上部相连接；一级反应器5为塔式反应器，二级反应器7为环形反应器，三级反应器10为管式反应器，一级反应器5内置于二级反应器7的中心，相互组合成一体，一同加热，有效地利用了设备空间。曝气管1位于一级反应器5的顶部，与氯酸钠输送管2、盐酸输送管16相连接。压力传送器12与一级反应器5的上部相连接。电磁感应加热器8位于二级反应器7和三级反应器10的外侧中部紧密放置。

实施例1

进行高产复合二氧化氯的制备，将40.3%的氯酸钠溶液和31%的盐酸溶液按照摩尔比为1：1.98的比例加入到复合二氧化氯发生器中进行逐级反应，采用电磁感应加热进行三温双控，二级反应器温度为49℃，三级反应器温度为70℃。控制负压0.015MPa。制备中采用三级反应器进行，通过三种不同结构的反应器，不断改变、增强宏观混合效果，加速反应母液的混合状态和反应效果，最终得到复合二氧化氯气体，直接送至消毒场所。

在制备过程中，现场对组合反应器进行取样分析检测。

检测结果：复合二氧化氯气体产量为50002g/h，原料转化率为90.02%。

实施例2

进行高产复合二氧化氯的制备，将40.3%的氯酸钠溶液和31%的盐酸溶液按照摩尔比为1：2.13的比例加入到复合二氧化氯发生器中进行反应，采用电磁感应加热进行三温双控，二级反应器温度为50℃，三级反应器温度为72℃。控制负压0.018MPa。制备中采用三级反应器进行，通过三种不同结构的反应器，不断改变、增强宏观混合效果，加速反应母液的混合状态和反应效果，最终得到复合二氧化氯气体，直接送至消毒场所。

在制备过程中，现场对组合反应器进行取样分析检测。

检测结果：复合二氧化氯气体产量50006g/h，原料转化率90.08%。

实施例3

进行高产复合二氧化氯的制备，将40.3%的氯酸钠溶液和31%的盐酸溶液按照摩尔比为1：2.05的比例加入到复合二氧化氯发生器中进行反应，采用电磁感应加热进行三温双控，二级反应器温度为52℃，三级反应器温度为71℃。控制负压0.022MPa。制备中采用三级反应器进行，通过三种不同结构的反应器，不断改变、增强宏观混合效果，加速反应母液的混合状态和反应效果，最终得到复合二氧化氯气体，直接送至消毒场所。

在制备过程中，现场对组合反应器进行取样分析检测。

检测结果：复合二氧化氯气体产量50003g/h，原料转化率90.03%。

实施例4

进行高产复合二氧化氯的制备，将40.3%的氯酸钠溶液和31%的盐酸溶液按照摩尔比为1：2.08的比例加入到复合二氧化氯发生器中进行反应，采用电磁感应加热进行三温双控，二级反应器温度为50℃，三级反应器温度为72℃。控制负压0.015MPa。制备中采用三级反应器进行，通过三种不同结构的反应器，不断改变、增强宏观混合效果，加速反应母液的混合状态和反应效果，最终得到复合二氧化氯气体，直接送至消毒场所。

在制备过程中，现场对组合反应器进行取样分析检测。

检测结果：复合二氧化氯气体产量50003g/h，原料转化率90.05%。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.高产复合二氧化氯的方法，其特征在于：将氯酸钠溶液和盐酸溶液加入到组合反应器中逐级进行反应，在一定温度、负压下，通过不断曝气产生复合二氧化氯气体；所述组合反应器包括至少三个级别的反应器，且所述三个级别的反应器结构不同。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述组合反应器包括三级反应器，一级反应器为塔式反应器，二级反应器为环形反应器，三级反应器为管式反应器；一级反应器内置于二级反应器的中心，组合成一体。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：反应过程中控制负压为0.006～0.025MPa，二级反应器的温度为48～52℃，三级反应器的温度为71～73℃。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于：所述氯酸钠溶液为浓度为40.3%的氯酸钠溶液；所述盐酸溶液为浓度为31.0%的盐酸溶液。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述氯酸钠溶液和盐酸溶液的摩尔比为1：1.96～2.16，按比例加入一级反应器中，经多级反应后得到复合二氧化氯气体。

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于：所述复合二氧化氯的产量达到30000～50000g/h；所述原料的转化率达到90%以上。

7.用于权利要求1所述方法的专用设备，其特征在于：包括一级反应器（5），二级反应器（7），三级反应器（10），溢流管（9），泄压管（4）和曝气管（1）与一级反应器（5）进口相连接；抽气管（13）和泄压管（14）与三级反应器（10）的出口相连接；溢流管（9）与二级反应器（7）和三级反应器（10）之间相连接；电磁感应加热器（8）分别位于二级反应器（7）和三级反应器（10）上；所述一级反应器（5）为塔式反应器，二级反应器（7）为环形反应器，三级反应器（10）为管式反应器，一级反应器（5）内置于二级反应器（7）的中心，组合成一体，一同加热，分别反应。

8.根据权利要求7所述的专用设备，其特征在于：所述的曝气管（1）位于一级反应器（5）的顶部，与盐酸输送管（16）的出口相连接。

9.根据权利要求7所述的专用设备，其特征在于：还包括压力传送器（12），在线监测发生器的负压，压力传送器（12）与一级反应器（5）的上部相连接；所述的溢流管（9）与二级反应器（7）与三级反应器（10）之间的上部相连接。

10.根据权利要求7所述的专用设备，其特征在于：所述的电磁感应加热器（8）位于二级反应器（7）和三级反应器（10）的外侧中部紧密放置。