CN105435591A - 一种二氧化氯和氯气的分离方法和分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二氧化氯和氯气的分离方法及装置，该方法包括：1)将吸收气提塔内的真空控制在-69～-75kPa，将二氧化氯混合气体冷却至45℃后送入吸收气提塔内，稀二氧化氯溶液从吸收气提塔的顶部进入，形成二氧化氯溶液，通入空气将溶液中的氯气剥离出来；2)将解吸塔塔内真空控制在120mmHg，将二氧化氯溶液经吸收气提塔溶液泵送至解吸塔顶部内自上往下喷淋，通入空气将二氧化氯气体从溶液中吹出来，二氧化氯气体经解吸塔真空泵送去亚氯酸钠制备单元，而低浓度的稀二氧化氯溶液则经解吸塔溶液泵送去冷却器冷却后回到吸收气提塔作为冷冻水循环使用，从而实现二氧化氯和氯气的分离，而且分离效果好，同时降低生产成本耗量，且没有废气、废酸的排放。

Description

一种二氧化氯和氯气的分离方法和分离装置

技术领域

本发明涉及二氧化氯和亚氯酸钠生产领域，具体是一种二氧化氯和氯气的分离方法和分离装置。

背景技术

氯气作为一种成熟的消毒剂已有百年的应用历史，因其消毒成本低，设备简单等优点，被广泛应用。但使用氯气消毒具有以下缺点：氯气会与水中的腐殖物质酸类物质反应形成致癌的卤代烃；与酚类反应形成具有异味的氯酚；与水中的氨反应形成消毒效力低下的氯胺；在PH值较高时消毒效率大幅度下降；长期使用会使某些微生物出现抗药性等等。签于此，人们对其他代用消毒、漂白剂进行了广泛的研究，其中二氧化氯的作为一种强氧化剂，其优越的杀菌消毒性能、极佳的漂白效果且有高度的安全性。在实际应用中替代氯气已经成为一种共识。二氧化氯被世界卫生组织和世界粮农组织推荐为A1级广谱、安全和高效的消毒剂。目前广泛应用于纸浆、纤维的漂白；饮用水、医院污水、工业污水的处理；还有食品防腐保鲜、家禽宰杀、水产养殖等方面的杀菌消毒。

二氧化氯的制备方法经过多年的研究和发展，有多达十几种。主要分为两大类：电解法与化学法。电解法是将食盐水电解得到的氯酸钠在装置内直接与盐酸反应产生二氧化氯。70年代以来国外先后开发了以氯化钠、氯酸钠和亚氯酸钠为电解质电解合成二氧化氯的新方法，该法设备投入大，工艺复杂，当前还没有得到推广。目前，化学法是二氧化氯制备的的主流方法，而化学法中的R6法也称综合法，该方法低成本生产、无固废排放、无废酸排放的清洁环保的生产工艺，是应用最广泛的方法之一。

综合法二氧化氯制备包括三个主要合成单元，即NaClO3合成单元、HCl合成单元和ClO2合成单元。ClO2合成单元是用氯酸盐和盐酸反应生成氯化钠、二氧化氯、氯气和水，其中盐酸既作为还原剂又作为反应的酸性介质，反应式为:

NaC10₃+2HCl—C10₂+l/2Cl₂+H₂0+NaCl

综合法制备二氧化氯，从反应器出来的二氧化氯混合气体含有大量的氯气，每得到1mol的二氧化氯同时会产生0.5mol的氯气。鉴于氯气使用所带来的一系列的环境健康问题，必须将混合气体中的氯气有效分离，提高二氧化氯纯度，方可输送去下个工序使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种分离效果好的二氧化氯和氯气的分离方法和分离装置。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

本发明二氧化氯和氯气的分离方法，包括如下操作步骤：

1)混合气体的吸收剥氯：将吸收气提塔内的真空控制在-69～-75kPa，将二氧化氯反应单元送过来含有大量氯气的二氧化氯混合气体在间冷器冷却至45℃后从吸收气提塔吸收段底部进入吸收气提塔内，稀二氧化氯溶液从吸收气提塔的顶部进入，两种物质逆流接触，形成浓度合格的二氧化氯溶液，在吸收气提塔下部通入空气将溶液中的氯气剥离出来，剥离出来的氯气被送去盐酸合成单元，而夹带的水汽通过气水分离罐自重力经排气冷却器冷却返回吸收气提塔中；

2)将二氧化氯溶液中的二氧化氯气体重新解吸：解吸塔塔内真空控制在120mmHg，将经吸收剥氯处理后的二氧化氯溶液经吸收气提塔溶液泵送至解吸塔顶部内自上往下喷淋，从解吸塔的下部通入空气将二氧化氯气体从溶液中吹出来，二氧化氯气体经解吸塔真空泵送去亚氯酸钠制备单元，而低浓度的稀二氧化氯溶液则经解吸塔溶液泵送去冷却器冷却后回到吸收气提塔作为冷冻水循环使用，从而实现二氧化氯和氯气的分离。

本发明二氧化氯和氯气的分离方法所采用的分离装置，包括吸收气提塔和解吸塔，吸收气提塔和解吸塔的顶部分别设有喷淋装置和液体分配器，液体分配器位于喷淋装置的下方，吸收气提塔和解吸塔的下部分别设有储液槽，储液槽分别连接空气加入管；吸收气提塔的储液槽下部接吸收气提塔溶液泵，储液槽的上方连接二氧化氯混合气体输入管，吸收气提塔顶部经管路连接气提塔真空泵，气提塔真空泵连接气水分离罐，气水分离罐的液体出口连接排液冷却器，排液冷却器的出口连接吸收气提塔；吸收气提塔溶液泵的出口连接解吸塔的喷淋装置，解吸塔的顶部连接解吸塔真空泵，解吸塔的储液槽下部连接解吸塔溶液泵，解吸塔溶液泵的出口连接解吸塔冷却器，解吸塔冷却器的出口经管路连接吸收气提塔的喷淋装置。

所述吸收气提塔溶液泵的出口并联有一条溶液回流管接入吸收气提塔的储液槽。

所述吸收气提塔顶部的喷淋装置并联连接冰水输入管。

本发明主要是通过对二氧化氯混合气体先吸收剥氯再真空解吸的方法，实现二氧化氯和氯气的分离，而且分离效果好，同时降低生产成本耗量，且没有废气、废酸的排放。

附图说明

图1是本发明分离装置的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明装置由吸收气提塔1、间冷器4、气提塔真空泵7、气水分离罐9、排液冷却器12、吸收气提塔溶液泵16、解吸塔真空泵19、解吸塔23、解吸塔溶液泵26、解吸塔冷却器28及各设备间连接的工艺管线组成。吸收气提塔1的顶部设有喷淋装置6，喷淋装置6的下方设有液体分配器5，解吸塔23的顶部设有喷淋装置21，喷淋装置21的下方设有液体分配器22，吸收气提塔1和解吸塔23的下部分别设有储液槽，吸收气提塔1和解吸塔23的储液槽分别连接空气加入管2和空气加入管24；吸收气提塔1的储液槽下部经管路15串接吸收气提塔溶液泵16，储液槽的上方连接二氧化氯混合气体输入管3，从二氧化氯反应单元送过来含有大量氯气的二氧化氯混合气体经间冷器4冷却至45℃后经二氧化氯混合气体输入管3进入吸收气提塔1。吸收气提塔1顶部经管路8连接气提塔真空泵7，气提塔真空泵7连接气水分离罐9，气水分离罐9的液体出口连接排液冷却器12，排液冷却器12的出口连接吸收气提塔1；吸收气提塔溶液泵16的出口连接解吸塔23的喷淋装置21，解吸塔23的顶部经抽气管20连接解吸塔真空泵19，解吸塔23的储液槽下部经管路25串接解吸塔溶液泵26，解吸塔溶液泵26的出口连接解吸塔冷却器28，解吸塔冷却器28的出口经管路27连接吸收气提塔1的喷淋装置6。

为了防止泵过热，在吸收气提塔溶液泵16的出口并联有一条溶液回流管14接入吸收气提塔1的储液槽。

吸收气提塔1有时需要补充冰水，因此，在吸收气提塔顶部的喷淋装置6可并联连接冰水输入管13，冰水输入管1与用于解吸塔冷却器28的冰水输入管29相通。

本发明装置的工作原理如下：

从解吸塔23底部经解吸塔溶液泵26抽出并经冷却器28冷却到符合温度要求的稀二氧化氯溶液从管路27进入吸收气提塔1顶部的喷淋装置6，再经液体分配器5向下喷洒，液体不够时也可经管路13补充少量冰水。二氧化氯混合气体在间冷器4冷却后经管路3进入吸收气提塔1吸收段底部，并向塔体方向上升，与自上往下喷淋的冰水逆流接触，并被完全吸收。空气经管路2进入吸收气提塔1剥氯段，降低氯气在溶液中的分压，使氯气从溶液中剥离。剥离出来的氯气被气提塔真空泵7从塔顶的管路8抽出进入气水分离罐9，氯气再经管路10送去盐酸合成单元作为合成氯化氢的原料，而夹带的水汽在气水分离罐9自重力经管路11进入排液冷却器12用冰水冷却后返回吸收气提塔1中。二氧化氯溶液则经与吸收气提塔1底部的管路15串接的吸收气提塔溶液泵16抽出并经管路17送至二氧化氯解吸塔23顶部内往下淋。小部分二氧化氯溶液经管路14返回吸收气提塔1泵槽中，防止泵过热。解吸塔23利用解吸塔真空泵19经管路20维持塔内真空，在真空作用下，部分二氧化氯气体会从水中挥发出来，空气从管路24通入塔底部把还溶在水中的二氧化氯气体绝大部分吹出来，解吸出来的二氧化氯气体被解吸塔真空泵19经管路18送至亚氯酸钠制备单元。而解吸后的稀二氧化氯水溶液经与管路25串接的解吸塔溶液泵26送至解吸冷却器28，冰水则经管路29进入解吸冷却器28与稀二氧化氯溶液进行热量交换，冷却后的稀二氧化氯溶液经管路27回到吸收气提塔1中。

本发明二氧化氯和氯气的分离方法，主要包括以下两个操作步骤：

第一步是混合气体的吸收剥氯：

利用气提塔真空泵1保持吸收气提塔内真空在-69～-75kPa，通过解吸塔溶液泵26送7℃冰水从吸收气提塔上部进入，二氧化氯混合气体在间冷器冷却至45℃后从吸收气提塔1吸收段底部吸入，二氧化氯混合气体在塔内被冰水充分吸收形成高含氯的二氧化氯溶液。溶解有氯气的二氧化氯溶液在吸收气提塔中持续下落到剥氯段(即储液槽)时，从剥氯段进入的空气，可以有效降低氯气在溶液中的分压，使氯气从溶液中解吸出来。同时也有一些二氧化氯被抽提出来，但在吸收段被重新吸收，最终获得含氯气小于0.1g/l的二氧化氯溶液。剥离出来的氯气经气提塔真空泵7送去盐酸合成单元，而夹带的水汽在气水分离罐9自重力经排液冷却器12冷却(用7℃以下的冷冻水作为冷却水)后返回吸收气提塔1中。

第二步是从溶液中将二氧化氯气体重新解吸：

利用解吸塔真空泵19控制解吸塔塔23内真空在120mmHg(绝压)，吸收气提塔1中的二氧化氯溶液经吸收气提塔溶液泵16送至解吸塔23顶部，自上往下喷淋。在真空的作用下，一部分二氧化氯气体即从水中挥发出来，而从塔底部通入一定量空气把还溶在水中的二氧化氯气体绝大部分吹出来，使解吸后的水溶液ClO2浓度将低于1g/L。解吸出来的二氧化氯气体经解吸塔真空泵19送至亚氯酸钠制备单元。而解吸后的解吸塔溶液先经过解吸塔冷却器28降温至9℃以下(用7℃以下的冷冻水作为冷却水)，再送到吸收气提塔1用于吸收二氧化氯，循环使用。在实现二氧化氯和氯气的分离过程中，分离出来的氯气作为氯化氢合成原料返回盐酸合成单元，而经解吸后稀二氧化氯溶液经冷却后作为冷冻水送去吸收气提塔循环使用，实现降低生产成本耗量，且没有废气、废酸的排放。

Claims (4)

1.一种二氧化氯和氯气的分离方法，其特征在于，该方法包括：

1)混合气体的吸收剥氯：将吸收气提塔内的真空控制在-69～-75kPa，将二氧化氯反应单元送过来含有大量氯气的二氧化氯混合气体在间冷器冷却至45℃后从吸收气提塔吸收段底部进入吸收气提塔内，稀二氧化氯溶液从吸收气提塔的顶部进入，两种物质逆流接触，形成浓度合格的二氧化氯溶液，在吸收气提塔下部通入空气将溶液中的氯气剥离出来，剥离出来的氯气被送去盐酸合成单元，而夹带的水汽通过气水分离罐自重力经排气冷却器冷却返回吸收气提塔中；

2)将二氧化氯溶液中的二氧化氯气体重新解吸：解吸塔塔内真空控制在120mmHg，将经吸收剥氯处理后的二氧化氯溶液经吸收气提塔溶液泵送至解吸塔顶部内自上往下喷淋，从解吸塔的下部通入空气将二氧化氯气体从溶液中吹出来，二氧化氯气体经解吸塔真空泵送去亚氯酸钠制备单元，而低浓度的稀二氧化氯溶液则经解吸塔溶液泵送去冷却器冷却后回到吸收气提塔作为冷冻水循环使用，从而实现二氧化氯和氯气的分离。

2.根据权利要求1所述二氧化氯和氯气的分离方法所采用的分离装置，其特征在于，它包括吸收气提塔和解吸塔，吸收气提塔和解吸塔的顶部分别设有喷淋装置和液体分配器，液体分配器位于喷淋装置的下方，吸收气提塔和解吸塔的下部分别设有储液槽，储液槽分别连接空气加入管；吸收气提塔的储液槽下部接吸收气提塔溶液泵，储液槽的上方连接二氧化氯混合气体输入管，吸收气提塔顶部经管路连接气提塔真空泵，气提塔真空泵连接气水分离罐，气水分离罐的液体出口连接排液冷却器，排液冷却器的出口连接吸收气提塔；吸收气提塔溶液泵的出口连接解吸塔的喷淋装置，解吸塔的顶部连接解吸塔真空泵，解吸塔的储液槽下部连接解吸塔溶液泵，解吸塔溶液泵的出口连接解吸塔冷却器，解吸塔冷却器的出口经管路连接吸收气提塔的喷淋装置。

3.根据权利要求2所述二氧化氯和氯气的分离方法所采用的分离装置，其特征在于，所述吸收气提塔溶液泵的出口并联有一条溶液回流管接入吸收气提塔的储液槽。

4.根据权利要求2所述二氧化氯和氯气的分离方法所采用的分离装置，其特征在于，所述吸收气提塔顶部的喷淋装置并联连接冰水输入管。