CN105129733A

CN105129733A - 一种氯气的生产工艺

Info

Publication number: CN105129733A
Application number: CN201510604955.2A
Authority: CN
Inventors: 沈曙光; 王世周; 胡健豪; 任科恩
Original assignee: NINGBO OCEANKING CHEMICAL DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Zhenyang Development Co., Ltd
Priority date: 2015-09-21
Filing date: 2015-09-21
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2035-09-21
Also published as: CN105129733B

Abstract

一种氯气的生产工艺，其包括以下步骤，S1、淡盐水经过减压蒸馏处理，将淡盐水中的氯酸根离子进行浓缩；S2、将S1浓缩后的淡盐水以及浓盐酸分别进行预热；S3、将S2预热后的淡盐水和浓盐酸进行混合后输入至分解槽内；S4、向分解槽中均匀通入低压蒸汽，并间接将混合溶液的反应温度加热至90℃～100℃，反应时间保持9min～12min；S5、反应产生的氯气从分解槽的顶部输出。通过采用上述技术方案，首先将淡盐水进行减压蒸馏，从而提高了氯酸根的浓度，再加上低压蒸汽对混合溶液的加热，提高了氯酸根的分解产生氯气的速率。从而大量氯气离开液体时又可以对混合溶液进行混合，进而减少了二氧化氯的产生。而且，此时反应的平衡常数及反应速率都比较大。

Description

一种氯气的生产工艺

技术领域

本发明涉及一种氯气的生产工艺。

背景技术

氯是一种非金属元素，属于卤族之一。氯气常温常压下为黄绿色气体，化学性质十分活泼，具有毒性。氯以化合态的形式广泛存在于自然界当中，对人体的生理活动也有重要意义。同时，氯被用于许多日用产品。例如，它用于生产安全的饮用水、用于生产纸制品、用于纺织品生产、用于石油产品和化学制品、医药、杀菌剂、杀虫剂、食物、溶剂和清洁剂、油漆、塑料制品、致冷液、氯代甲烷、乙二醇、氯仿、四氯化碳和许多其它产品。

目前，氯碱行业生产氯气的主要工艺是离子膜电解，配套淡盐水脱氯生产氯气。目前，为降低电耗，在零极距电解槽迅猛发展的现状下，离子膜破损的概率也会同步增加，副反应产生的次氯酸根和氯酸根离子等大幅增加，会加大对管道设备等的腐蚀程度，但大部分厂家仍未有效及解决此问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种即能回收氯气，又可以起到节能减排效果的氯气生产工艺。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种氯气生产工艺，其包括以下步骤，S1、淡盐水经过减压蒸馏处理，将淡盐水中的氯酸根离子进行浓缩；S2、将S1浓缩后的淡盐水以及浓盐酸分别进行预热；S3、将S2预热后的淡盐水和浓盐酸进行混合后输入至分解槽内；S4、向分解槽中均匀通入低压蒸汽，并间接将混合溶液的反应温度加热至90℃～100℃,反应时间保持9min～12min；S5、反应产生的氯气从分解槽的顶部输出。

作为优选，经过S1处理后淡盐水中氯酸根离子的浓度大于0.27mol/L。

作为优选，S2中淡盐水和浓盐酸预热的温度为85℃～90℃。

作为优选，S3中淡盐水和浓盐酸的混合溶液中氯酸根离子和氢离子的摩尔比为1：8～10。

作为优选，S5中反应产生的氯气在从分解槽输出后会经过干燥剂，从而获得干燥的氯气。

作为优选，干燥剂可以为浓硫酸、无氧化二磷、硅胶、无水氯化钙，优选为无水氯化钙。

通过采用上述技术方案，首先将淡盐水进行减压蒸馏，通过采用上述技术方案，首先将淡盐水进行减压蒸馏，从而提高了氯酸根的浓度，再加上低压蒸汽对混合溶液的加热，提高了氯酸根的分解产生氯气的速率。从而大量氯气离开液体时又可以对混合溶液进行混合，进而减少了二氧化氯的产生。而且，此时反应的平衡常数及反应速率都比较大。再者也有利于延长下游工艺中的螯合树脂，管道、设备的使用寿命，提高了生产的安全性。

其次，氯酸根离子的浓度大于0.27mol/L，氯酸根离子和氢离子的摩尔浓度比为1：8～10，这样在十几分钟内就可以将50%以上的氯酸根离子分解成氯气。同时当氢离子和氯酸根离子的摩尔浓度比小于2时就会产生二氧化氯，因此起初混合溶液的氯酸根离子和氢离子的摩尔浓度比为1：8～10，所以可以有效的保证在十几分钟的反应过程中氢离子和氯酸根离子摩尔浓度比始终大于6，这样二氧化氯的产生量极少。由于二氧化氯在光和热等条件下，存在爆炸危险，反应式为:2ClO₂→Cl₂+2O₂。因此，此操作也大大降低了二氧化氯爆炸的可能性。

另外，在氯气离开分解槽的时候首先会经过干燥剂，而使用无水氯化钙作为干燥剂即可以有效的将氯气中的水份除去，又可以防止其他杂质混入氯气中，而且还可以防止干燥剂与氯气反应或吸收氯气，从而能够减少氯气损失及防止干燥剂变性。干燥后的氯气，其内水分的含量低于1%。

附图说明

图1为发明一种氯气的生产工艺的工艺流程图。

具体实施方式

参照图1对本发明实施例做进一步说明。

本发明一种氯气的生产工艺，包括以下步骤：

步骤1、将电解饱和氯化钠后的淡盐水加入到减压蒸馏釜中进行减压处理，将淡盐水中的氯酸根离子进行浓缩，浓缩后的氯酸根离子的浓度大于0.27mol/L,此处优选为0.35mol/L；步骤2、将31%的由盐酸合成炉生产的浓盐酸和步骤1获得的浓缩后的淡盐水分别通过换热器预热至85℃～90℃，此处优选为87℃；步骤3、将步骤2中换热器预热好的浓盐酸和淡盐水混合输送至分解槽中，此处混合溶液中的氢离子与氯酸根离子的摩尔浓度比为8～10：1，此处优选为9.2：1；步骤4、向进入分解槽内的混合溶液中间接通入压力为0.5MPa，温度为158℃的低压蒸汽，并保持溶液始终在蒸汽的作用下进行混合，且反应的温度保持在90℃～100℃，此处优选温度为94℃，反应时间为9min～12min；步骤5、步骤4中由氯酸根离子分解产生的氯气从分解槽顶部排出进入到氯气总管中，期间氯气首先会经过装有干燥剂的干燥装置，此处优选干燥剂为氯化钙，此时氯酸根离子的分解效率大于62%，氯气的纯度大于99%。步骤6、自步骤5后继续向分解槽内加入新的浓盐酸和浓度后的淡盐水，如此重复进行大大提高了氯气的生产效率。而当分解槽中内的混合溶液过多时可以将溶液输送至脱氯塔，假如混合溶液中氯酸根离子的浓度已经很低了，那么也可以将混合溶液回用至电解槽内。

将淡盐水溶液进行浓缩后，氯酸根离子在淡盐水中的浓度会逐渐增大，当氯酸根离子浓度达到0.27mol/L的时候，然后混合溶液中的氢离子浓度为氯酸根离子浓度的8倍时，氯酸根离子与氢离子在92℃反应温度下，10min钟左右的碰撞频率有所加大，分解反应速率有所提升，尤其当氯酸根离子的浓度达到0.35mol/L的时候，分解反应速率有一个明显的突越。然而当氯酸根离子的浓度超过0.35mol/L之后，分解反应速率增加比较缓慢，而加热所需的公用工程的能耗却增加的比较的快。

表1为淡盐水中氯酸根离子浓度与分解效率之间的关系

另外，浓盐酸中的氢离子浓度与淡盐水中的氯酸根离子浓度的比值直接影响着混合溶液中二氧化氯气体的产生以及氯酸根离子分解产生氯气的反应速率，而氢离子与氯酸根离子的摩尔浓度比为1：8～10时，这样就可以有效地保证氯酸根离子在短时间内分解过程中氢离子与氯酸根离子的摩尔浓度比始终大于6。由于，当气相带入二氧化氯的体积分数超过9.0%时，在光和热等条件下，就会存在爆炸危险或者当二氧化氯体积分数超过10%时，随着浓度的增大，最大爆炸压力也增高。二氧化氯压力达到41kPa时也会发生爆炸。因此，控制二氧化氯产生的量对于安全生产来说是至关重要的。

但当氢离子与氯酸根离子的摩尔浓度比超过10的时候，由于盐酸浓度过高就会发生挥发，这样氯化氢气体就会混杂在氯气中。进而造成氯气的不纯，且也会阻止氯气的产生。所以从表2中可知当氢离子浓度与氯酸根离子浓度的比值在9.2左右的时候，二氧化氯的含量相对较低，而氯酸根离子的分解效率接近最高值。因此，氢离子浓度与氯酸根离子浓度的比值为9.2可作为优选值。

表2为混合溶液中氢离子浓度与氯酸根离子浓度的比值与分解效率之间的关系

实施例一、

将淡盐水中的氯酸根离子在减压蒸馏釜中浓缩至0.35mol/L，然后31%的浓盐酸和浓缩后的淡盐水分别由换热器预热至87℃后混合输送至分解槽内，使混合液中的氢离子浓度与氯酸根离子浓度的摩尔比为8，接着向分解槽内间接通入压力为0.5MPa，温度为158℃的低压蒸汽，将混合溶液加热至94℃，反应时间保持为12min，将产生的氯气通过氯化钙。此时，氯酸根离子的分解效率为67.9%，氯气的纯度为99.16%。

实施例二、

将淡盐水中的氯酸根离子在减压蒸馏釜中浓缩至0.35mol/L，然后31%的浓盐酸和浓缩后的淡盐水分别由换热器预热至87℃后混合输送至分解槽内，使混合液中的氢离子浓度与氯酸根离子浓度的摩尔比为10，接着向分解槽内间接通入压力为0.5MPa，温度为158℃的低压蒸汽，将混合溶液加热至94℃，反应时间保持为12min，将产生的氯气通过氯化钙。此时，氯酸根离子的分解效率为75.1%，氯气的纯度为99.21%。

实施例三、

将淡盐水中的氯酸根离子在减压蒸馏釜中浓缩至0.35mol/L，然后31%的浓盐酸和浓缩后的淡盐水分别由换热器预热至87℃后混合输送至分解槽内，使混合液中的氢离子浓度与氯酸根离子浓度的摩尔比为9.2，接着向分解槽内间接通入压力为0.5MPa，温度为158℃的低压蒸汽，将混合溶液加热至94℃，反应时间保持为12min，将产生的氯气通过氯化钙。此时，氯酸根离子的分解效率为75.8%，氯气的纯度为99.17%。

实施例四、

将淡盐水中的氯酸根离子在减压蒸馏釜中浓缩至0.35mol/L，然后31%的浓盐酸和浓缩后的淡盐水分别由换热器预热至87℃后混合输送至分解槽内，使混合液中的氢离子浓度与氯酸根离子浓度的摩尔比为9.2，接着向分解槽内间接通入压力为0.5MPa，温度为158℃的低压蒸汽，将混合溶液加热至94℃，反应时间保持为9min，将产生的氯气通过氯化钙。此时，氯酸根离子的分解效率为72.4%，氯气的纯度为99.22%。

实施例五、

将淡盐水中的氯酸根离子在减压蒸馏釜中浓缩至0.35mol/L，然后31%的浓盐酸和浓缩后的淡盐水分别由换热器预热至87℃后混合输送至分解槽内，使混合液中的氢离子浓度与氯酸根离子浓度的摩尔比为9.2，接着向分解槽内间接通入压力为0.5MPa，温度为158℃的低压蒸汽，将混合溶液加热至94℃，反应时间保持为10min，将产生的氯气通过氯化钙。此时，氯酸根离子的分解效率为75.4%，氯气的纯度为99.16%。

实施例六、

将淡盐水中的氯酸根离子在减压蒸馏釜中浓缩至0.35mol/L，然后31%的浓盐酸和浓缩后的淡盐水分别由换热器预热至87℃后混合输送至分解槽内，使混合液中的氢离子浓度与氯酸根离子浓度的摩尔比为9.2，接着向分解槽内间接通入压力为0.5MPa，温度为158℃的低压蒸汽，将混合溶液加热至100℃，反应时间保持为12min，将产生的氯气通过氯化钙。此时，氯酸根离子的分解效率为76.1%，氯气的纯度为99.21%。

实施例七、

将淡盐水中的氯酸根离子在减压蒸馏釜中浓缩至0.35mol/L，然后31%的浓盐酸和浓缩后的淡盐水分别由换热器预热至87℃后混合输送至分解槽内，使混合液中的氢离子浓度与氯酸根离子浓度的摩尔比为9.2，接着向分解槽内间接通入压力为0.5MPa，温度为158℃的低压蒸汽，将混合溶液加热至90℃，反应时间保持为12min，将产生的氯气通过氯化钙。此时，氯酸根离子的分解效率为75.3%，氯气的纯度为99.17%。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种氯气的生产工艺，其包括以下步骤：

S1、淡盐水经过减压蒸馏处理，将淡盐水中的氯酸根离子进行浓缩；

S2、将S1浓缩后的淡盐水以及浓盐酸分别进行预热；

S3、将S2预热后的淡盐水和浓盐酸进行混合后输入至分解槽内；

S4、向分解槽中均匀通入低压蒸汽，并间接将混合溶液的反应温度加热至90℃～100℃，反应时间保持9min～12min；

S5、反应产生的氯气从分解槽的顶部输出。

2.根据权利要求1所述的一种氯气的生产工艺，其特征在于：经过S1处理后淡盐水中氯酸根离子的浓度大于0.27mol/L。

3.根据权利要求1或2所述的一种氯气的生产工艺，其特征在于：S2中淡盐水和浓盐酸预热的温度为85℃～90℃。

4.根据权利要求3所述的一种氯气的生产工艺，其特征在于：S3中淡盐水和浓盐酸的混合溶液中氯酸根离子和氢离子的摩尔比为1：8～10。

5.根据权利要求4所述的一种氯气的生产工艺，其特征在于：S5中反应产生的氯气在从分解槽输出后会经过干燥剂，从而获得干燥的氯气。

6.根据权利要求5所述的一种氯气的生产工艺，其特征在于：干燥剂可以为浓硫酸、无氧化二磷、硅胶、无水氯化钙，优选为无水氯化钙。