CN105439096B - 环保型双氧水法二氧化氯工艺制备亚氯酸钠的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保型双氧水法二氧化氯工艺制备亚氯酸钠的方法及设备，该方法的发生器为单一容器立式发生器，原料双氧水预先用氯酸钠溶液混合稀释后再从发生器下循环管加入，硫酸从再沸器顶部出口的喉管加入，通过过滤系统把芒硝晶体过滤分离出来，滤出的母液返回发生器循环系统继续循环反应，被闪蒸出来二氧化氯混合气体从发生器顶部出口排气管经间冷器冷却后，进入一段亚氯酸钠制备塔，用烧碱和双氧水吸收二氧化氯气体，反应生成亚氯酸钠溶液，亚氯酸钠溶液被送进二段亚氯酸钠制备塔循环洗涤系统尾气。本发明方法采用的化学品原料转化效率高、反应速度快、产品纯度高，副产品是中性芒硝，可直接干燥成元明粉外卖，制备过程没有废酸排放，清洁环保。

Description

环保型双氧水法二氧化氯工艺制备亚氯酸钠的方法及设备

技术领域

本发明涉及亚氯酸钠生产领域，具体是一种环保型的双氧水法二氧化氯工艺制备亚氯酸钠方法及设备。

技术背景

亚氯酸钠分子式为NaClO₂，相当分子质量为：90.44，固体产品为白色或微带黄绿色结晶粉末或颗粒，液体产品为浅黄色溶液。亚氯酸钠有轻微的吸湿性，易溶于水，其稳定性尚好，常温下无日光照射和无杂质存在时可长期贮存。加热时会分解、与有机物或可燃物接触会着火爆炸。

亚氯酸钠是一种性能优越的固载二氧化氯，具有稳定性二氧化氯液体所有的优越性能，还克服稳定性二氧化氯液体制剂有效释放周期短，运输、贮存不方便等缺点。亚氯酸钠是一种优质的漂白剂和高效氧化剂。相当于漂白精的2倍和漂白粉的7倍。亚氯酸钠在应用广泛用，如用于纸浆、纸张、各类纤维如亚麻、棉、苇类等天然纤维以及人造纤维的漂白，既能出去色素杂质，也不损伤纤维。可作为食品加工助剂，用于樱桃、桃子、葡萄、砂糖、油脂、油膏、面粉、淀粉等方面的漂白，还有用于水处理、环境卫生、食品保鲜等方面的杀菌消毒和某些金属的表面处理等。

亚氯酸钠制备工艺可分为电解法和化学法。电解法是一种不产生三废清洁环保、低原料成本的制备工艺，但该方法固定投资大、装置复杂、维修更换费用昂贵，操作条件高、能耗大等缺点限制了该方法的推广和应用。所以，化学法是目前的主流制备工艺。经过多年的研究和发展，化学法制备工艺开发出来有多达十几种。化学法生产工艺可以分为两步，第一步是在酸性介质中还原氯酸钠，反应出二氧化氯气体；第二步是在还原剂作用下，用烧碱溶液吸收二氧化氯气体制得液体亚氯酸钠。目前，应用最广泛应用的是甲醇还原法，该方法产品纯度比较高、设备投资低、生产灵活，但因为产品中易含有毒的甲醇、甲醛和甲酸，限制了它在某些领域如食品方面的应用范围。另外一种广受欢迎的方法是R6法，该方法是低成本生产、无固废排放、无废酸排放的清洁环保的生产工艺，但该方法每得到1mol的二氧化氯同时会产生0.5mol的氯气，需要对产品进行特别处理。过氧化氢法制备二氧化氯有着其他方法无法比拟的优势是生成的气体产物中只有少量或者不形成氯气，产品纯度相当高，可达到食品使用级别，副产品氧气与二氧化氯一起对漂白对环保有利。且由于该方法原料来源方便、便宜，转化率高，发生速度快等特点，深受人们关注。但目前国内的双氧水法工艺基本都是采用多级曝气式发生器，在生产制备二氧化氯过程中，存在大量的废酸排放，对环境造成严重污染。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种环保型的双氧水法二氧化氯工艺制备亚氯酸钠的方法及设备，该方法实现制备过程没有废酸排放，清洁环保。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

本发明环保型双氧水法二氧化氯工艺制备亚氯酸钠方法，所述双氧水法二氧化氯工艺中的二氧化氯发生器采用单一容器立式发生器，二氧化氯发生器与再沸器之间通过循环管路连接，原料双氧水预先与氯酸钠溶液混合稀释后再从连接二氧化氯发生器底部出口与再沸器之间的管路加入，硫酸从再沸器顶部出口的喉管加入，加入的化学品不断地在再沸器与二氧化氯发生器之间循环，在二氧化氯发生器内反应、闪蒸，在较低酸度条件下反应生成二氧化氯、水、氧气和中性芒硝；二氧化氯、氧气、水蒸汽从液体中释放出来，芒硝溶在母液中，达到饱和之后，以晶体形式析出；为了保持生产的持续进行，通过过滤机供料泵将连接二氧化氯发生器底部出口与再沸器的管路中一部分母液抽出，送到过滤机过滤，把芒硝晶体过滤分离出来，滤出的母液返回该管路段继续进行循环反应，滤出的芒硝晶体进入芒硝干燥系统，烘干制成元明粉；被闪蒸出来的二氧化氯混合气体从二氧化氯发生器顶部出口进入排气管并经间冷器冷却后，进入一段亚氯酸钠制备塔，一段亚氯酸钠制备塔采用烧碱和双氧水吸收二氧化氯气体，反应生成亚氯酸钠溶液，将亚氯酸钠溶液送进二段亚氯酸钠制备塔洗涤从各种真空泵排出来的尾气以及从各个槽罐排气管抽吸出来的尾气，尾气洗涤达标后排空，洗涤后的亚氯酸钠溶液送去溶液贮存槽或结晶造粒车间。

本发明方法中，控制加入的双氧水溶液浓度为50％，常温；与双氧水混合的氯酸钠溶液浓度为640～680g/L，温度45～50℃；加入的硫酸在喷射进喉管前先用水稀释到60～65％的浓度，同时控制反应液中的硫酸在1.75—2.0mol/L，一段亚氯酸钠制备塔用于吸收二氧化氯的烧碱浓度控制在30～40％。

实施上述方法采用的设备结构包括二氧化氯发生器9、再沸器5、过滤机气液分离罐11、过滤机12、间冷器17、一段亚氯酸钠制备塔19和二亚氯酸钠制备塔23，二氧化氯发生器9与再沸器5之间通过上循环管8和下循环管15连接并形成循环，下循环管15连接发生器循环泵3、连通双氧水加入管2和氯酸纳加入管1的混合连接管、过滤机供料泵16以及过滤机12的液体回流管，过滤机供料泵16的出口连接过滤机12，过滤机12的气体出口端与过滤机气液分离罐11连接，过滤机气液分离罐11的一端与过滤机真空泵14连接，另一端连接过滤机12的液体回流管，过滤机12设有芒硝出料口13；再沸器5与上循环管8连接处与硫酸加入管7连接，二氧化氯发生器9顶部出口连接发生器排气管10，发生器排气管10的出口连接间冷器17，间冷器17的排水管接入一段亚氯酸钠制备塔19，一段亚氯酸钠制备塔19的顶部出口经管路连接发生器真空泵22，一段亚氯酸钠制备塔19的底部连接一段制备塔溶液泵21，一段制备塔溶液泵21、发生器真空泵22、过滤机真空泵14均接入二段亚氯酸钠制备塔23的下部，二段亚氯酸钠制备塔23的顶部出口连接二段制备塔风机27，连通双氧水加入管28和碱液加入管29的混合连接管接入一段亚氯酸钠制备塔19的上部和二段亚氯酸钠制备塔23的上部，二段亚氯酸钠制备塔23的底部连接二段制备塔溶液泵24。

本发明还可以在二段制备塔溶液泵24的输出端和一段制备塔溶液泵21的输出端与连通双氧水加入管28和碱液加入管29的混合连接管之间分别连接一个循环冷却器。

本发明方法固定投资低、生产灵活、化学品原料转化效率高、反应速度快。而且产品纯度高，可达到食品使用级别；副产品是中性芒硝，可直接干燥成元明粉外卖，不用固废处理；制备过程没有废酸排放，清洁环保。

附图说明

图1是本发明方法采用的设备结构及工艺流程图。

具体实施方式

下面结合图1对本发明方法及设备作进一步的描述：

本发明环保型的双氧水法二氧化氯工艺制备亚氯酸钠的方法主要由发生器循环泵3、再沸器5、上循环管8、二氧化氯发生器9、排气管10、过滤机气液分离罐11、过滤机12、过滤机真空泵14、下循环管15、过滤机供料泵16、间冷器17、一段亚氯酸钠制备塔19、一段制备循环冷却器20、一段制备塔溶液泵21、发生器真空泵22、二段亚氯酸钠制备塔23、二段制备塔溶液泵24、二段循环冷却器25、二段制备塔风机27和相关管线组成。二氧化氯发生器9与再沸器5之间通过上循环管8和下循环管15连接并形成循环，再沸器5的下部接冷凝水排水管4，上部接蒸汽加入管6。发生器循环泵3、连通双氧水加入管2和氯酸纳加入管1的混合连接管、过滤机供料泵16以及过滤机12的液体回流管分别接入下循环管15，过滤机供料泵16的出口连接过滤机12，过滤机12的气体出口端与过滤机气液分离罐11连接，过滤机气液分离罐11的一端与过滤机真空泵14连接，另一端连接过滤机12的液体回流管，过滤机12设有芒硝出料口13；再沸器5与上循环管8连接处与硫酸加入管7连接，二氧化氯发生器9顶部出口连接发生器排气管10，发生器排气管10的出口连接间冷器17，间冷器17的排水管接入一段亚氯酸钠制备塔19，一段亚氯酸钠制备塔19的顶部出口经管路连接发生器真空泵22，一段亚氯酸钠制备塔19的底部连接一段制备塔溶液泵21，一段制备塔溶液泵21、发生器真空泵22、过滤机真空泵14均接入二段亚氯酸钠制备塔23的下部，二段亚氯酸钠制备塔23的顶部出口连接二段制备塔风机27，连通双氧水加入管28和碱液加入管29的混合连接管接入一段亚氯酸钠制备塔19的上部和二段亚氯酸钠制备塔23的上部，二段亚氯酸钠制备塔23的底部连接二段制备塔溶液泵24；连通双氧水加入管28和碱液加入管29的混合连接管与二段制备塔溶液泵24的输出端之间连接有二段制备循环冷却器25，与一段制备塔溶液泵21的输出端之间连接二段制备循环冷却器20。

本发明采用的一段亚氯酸钠制备塔19和二段亚氯酸钠制备塔23都是一个真空填料吸收反应塔，塔的底部有一个泵槽，有一台循环泵，把泵槽中的溶液不断打循环，烧碱和双氧水直接加到亚氯酸钠制备塔顶部中，与循环液一起送到塔顶，从上往下淋，二氧化氯气体从塔下部进气口进入，沿着填料塔上升过程中与烧碱及双氧水接触被吸收并发生化学反应，得到亚氯酸钠溶液。

制备时，氯酸钠溶液经氯酸钠加入管1从下循环管15加入，与双氧水混合的氯酸钠溶液浓度为640～680g/L，温度45～50℃；硫酸经硫酸加入管7从再沸器5顶部出口的喉管喷射加入，循环混合形成反应母液，加入的硫酸在喷射进喉管前先用水稀释到60～65％的浓度，同时控制反应液中的硫酸在1.75—2.0mol/L；双氧水经双氧水加入管2加入到连通双氧水加入管2和氯酸纳加入管1的混合连接管，使双氧水预先被氯酸钠混合稀释降低浓度后进入下循环管15，一般控制加入的双氧水溶液浓度为50％，常温；化学品在循环泵3的作用下不断地在再沸器5与发生器9之间循环，在发生器9内反应、闪蒸。同时一段亚氯酸钠制备塔用于吸收二氧化氯的烧碱浓度控制在30～40％。在较低酸度条件下反应生成二氧化氯、水、氧气和中性芒硝，二氧化氯、氧气、水蒸汽就被从液体中释放出来，水蒸汽把二氧化氯气体稀释到分解浓度以内。芒硝则溶在母液中，达到饱和之后，以晶体形式析出。随着氯酸钠溶液、浓硫酸、双氧水溶液持续的加入，反应不断进行，产生的中性芒硝越来越多，从发生器母液中析出。为了保持生产的持续进行，通过过滤机供料泵16将下循环管15中一部分母液抽出，送到过滤机13过滤，把芒硝晶体过滤分离出来。滤出的母液返回发生器循环系统继续循环反应，滤出的芒硝晶体经芒硝出料口13进入芒硝干燥系统，烘干制成元明粉。被闪蒸出来二氧化氯混合气体从发生器排气管10经间冷器17用冷却水冷却，混合气体中蒸汽大部分被冷凝经间冷器排水管187排进废水收集池。二氧化氯气体则进入一段亚氯酸钠制备塔19，烧碱29和双氧水28在塔顶与循环液混合加入，吸收二氧化氯气体，反应生成亚氯酸钠溶液。亚氯酸钠溶液被送进二段亚氯酸钠制备塔23洗涤从过滤机真空泵14、发生器真空泵22排出来的尾气以及从各个槽罐排气管抽吸出来的尾气。尾气洗涤达标后排空，而亚氯酸钠溶液经输送管26送去溶液贮存槽或结晶造粒车间。

Claims (3)

1.环保型双氧水法二氧化氯工艺制备亚氯酸钠的方法，其特征在于，所述双氧水法二氧化氯工艺中的二氧化氯发生器采用单一容器立式发生器，二氧化氯发生器与再沸器之间通过循环管路连接，原料双氧水预先与氯酸钠溶液混合稀释后再从连接二氧化氯发生器底部出口与再沸器之间的管路加入，硫酸从再沸器顶部出口的喉管加入，加入的化学品不断地在再沸器与二氧化氯发生器之间循环，在二氧化氯发生器内反应、闪蒸，在较低酸度条件下反应生成二氧化氯、水、氧气和中性芒硝；二氧化氯、氧气、水蒸汽从液体中释放出来，芒硝溶在母液中，达到饱和之后，以晶体形式析出；为了保持生产的持续进行，通过过滤机供料泵将连接二氧化氯发生器底部出口与再沸器的管路中一部分母液抽出，送到过滤机过滤，把芒硝晶体过滤分离出来，滤出的母液返回该管路段继续进行循环反应，滤出的芒硝晶体进入芒硝干燥系统，烘干制成元明粉；被闪蒸出来的二氧化氯混合气体从二氧化氯发生器顶部出口进入排气管并经间冷器冷却后，进入一段亚氯酸钠制备塔，一段亚氯酸钠制备塔采用烧碱和双氧水吸收二氧化氯气体，反应生成亚氯酸钠溶液，将亚氯酸钠溶液送进二段亚氯酸钠制备塔洗涤从各种真空泵排出来的尾气以及从各个槽罐排气管抽吸出来的尾气，尾气洗涤达标后排空，洗涤后的亚氯酸钠溶液送去溶液贮存槽或结晶造粒车间；所述控制加入的双氧水溶液浓度为50％，常温；与双氧水混合的氯酸钠溶液浓度为640～680g/L，温度45～50℃；加入的硫酸在喷射进喉管前先用水稀释到60～65％的浓度，同时控制反应液中的硫酸在1.75—2.0mol/L，一段亚氯酸钠制备塔用于吸收二氧化氯的烧碱浓 度控制在30～40％。

2.环保型双氧水法二氧化氯工艺制备亚氯酸钠的设备，其特征在于，它包括二氧化氯发生器(9)、再沸器(5)、过滤机气液分离罐(11)、过滤机(12)、间冷器(17)、一段亚氯酸钠制备塔(19)和二亚氯酸钠制备塔(23)，二氧化氯发生器(9)与再沸器(5)之间通过上循环管(8)和下循环管(15)连接并形成循环，下循环管(15)连接发生器循环泵(3)、连通双氧水加入管(2)和氯酸钠加入管(1)的混合连接管、过滤机供料泵(16)以及过滤机(12)的液体回流管，过滤机供料泵(16)的出口连接过滤机(12)，过滤机(12)的气体出口端与过滤机气液分离罐(11)连接，过滤机气液分离罐(11)的一端与过滤机真空泵(14)连接，另一端连接过滤机(12)的液体回流管，过滤机(12)设有芒硝出料口(13)；再沸器(5)与上循环管(8)连接处与硫酸加入管(7)连接，二氧化氯发生器(9)顶部出口连接发生器排气管(10)，发生器排气管(10)的出口连接间冷器(17)，间冷器(17)的排水管接入一段亚氯酸钠制备塔(19)，一段亚氯酸钠制备塔(19)的顶部出口经管路连接发生器真空泵(22)，一段亚氯酸钠制备塔(19)的底部连接一段制备塔溶液泵(21)，一段制备塔溶液泵(21)、发生器真空泵(22)、过滤机真空泵(14)均接入二段亚氯酸钠制备塔(23)的下部，二段亚氯酸钠制备塔(23)的顶部出口连接二段制备塔风机(27)，连通双氧水加入管(28)和碱液加入管(29)的混合连接管接入一段亚氯酸钠制备塔(19)的上部和二段亚氯酸钠制备塔(23)的上部，二段亚氯酸钠制备塔(23)的底部连接二段制备塔溶液泵(24)。

3.根据权利要求2所述环保型双氧水法二氧化氯工艺制备亚氯酸钠的设备，其特征在于，二段制备塔溶液泵(24)的输出端和一段制备塔溶液泵(21)的输出端与连通双氧水加入管(28)和碱液加入管(29)的混合连接管之间分别连接一个循环冷却器。