CN110255504A - 塔式连续法生产次氯酸钠的系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种塔式连续法生产次氯酸钠的系统及工艺，所述系统包括次氯酸钠反应装置以及尾氯吸收装置，次氯酸钠反应装置包括顺次连通的次氯酸钠反应塔、次氯酸钠循环槽、次氯酸钠循环泵、次氯酸钠冷却器，尾氯吸收装置包括顺次连通的尾氯吸收塔、碱液循环槽、碱液循环泵、碱液冷却器；次氯酸钠冷却器与次氯酸钠反应塔上部相连通，次氯酸钠反应塔还分别与氯气管道、ORP检测仪相连通；碱液冷却器与尾氯吸收塔上部相连通，次氯酸钠反应塔的顶部与尾氯吸收塔下部相连通。本发明引进ORP在线检测仪器，保证系统产出的次氯酸钠符合产品质量要求；本发明具有低能耗、高效率、高质量、连续化稳定生产等优点。

Description

塔式连续法生产次氯酸钠的系统及工艺

技术领域

本发明涉及一种生产次氯酸钠的系统，尤其是涉及一种塔式连续法生产次氯酸钠的系统及工艺。

背景技术

次氯酸钠是一种多用途、多功能的化工产品，可用于消毒、杀菌以及用作纺织和造纸工业的漂白剂，在有机化工产品生产中作为氯化剂氧化合成水合肼、偶氮二甲酰胺、氯代异氰尿酸。随着我国城市化建设不断发展，城市供水系统越来越多的采用次氯酸钠消毒杀菌工艺替代氯气消毒杀菌工艺，对次氯酸钠生产大型化、优质化提出更高的要求。我国对次氯酸钠的需求量及其质量要求决定了次氯酸钠的生产技术必须具有低能耗、高效率、高质量、连续化功能。

次氯酸钠生产方式一般有两种方法：一是电解法，二是化学法。化学法中采用液碱与氯气反应是我国主要生产方式，化学法生产可分为间隙法与连续法。

间隙法生产次氯酸钠一般用于氯碱企业环保装置，副产次氯酸钠，不仅产量较小，而且质量不好控制。连续法生产次氯酸钠一般用液碱降膜吸收氯气，降膜吸收器系贵金属制造，投资大，工艺难控制，产品质量不稳定，尾气排放超标。用液碱填料塔内吸收氯气同样具有产品质量不稳，易集盐堵塞等缺陷。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明提供了一种塔式连续法生产次氯酸钠的系统及工艺，达到低能耗，高效率、高质量、连续化稳定生产。

本发明采用的技术方案为：

一种塔式连续法生产次氯酸钠的系统，所述系统包括次氯酸钠反应装置以及尾氯吸收装置，所述次氯酸钠反应装置包括次氯酸钠反应塔、次氯酸钠循环槽、次氯酸钠循环泵、次氯酸钠冷却器，所述尾氯吸收装置包括尾氯吸收塔、碱液循环槽、碱液循环泵、碱液冷却器，所述次氯酸钠循环槽顺次通过次氯酸钠循环泵、次氯酸钠冷却器与次氯酸钠反应塔上部相连通，次氯酸钠反应塔下部与次氯酸钠循环槽相连通，所述次氯酸钠反应塔还分别与氯气管道、ORP检测仪相连通；所述碱液循环槽顺次通过碱液循环泵、碱液冷却器与尾氯吸收塔上部相连通，尾氯吸收塔下部与碱液循环槽相连通；所述次氯酸钠反应塔的顶部与尾氯吸收塔下部相连通。

作为优选，所述次氯酸钠反应塔上部与碱液循环泵相连通，所述次氯酸钠冷却器下部与冷却水循环上水管相连通，次氯酸钠冷却器上部与冷却水循环回水管相连通。通过与碱液循环泵相连通进而与碱液循环槽相连通，可以为次氯酸钠反应塔连续不断补充碱液；次氯酸钠冷却器可以采用板式换热器，可以有效控制氯化反应温度，使得制备得到的次氯酸钠质量稳定，为连续化大产量生产符合一等品品质的次氯酸钠提供有效保障。

作为优选，所述氯气管道与次氯酸钠反应塔之间设有氯气缓冲罐。可以实现氯气稳压作用，为液碱与氯气进料时的摩尔自动配比提供条件。

作为优选，所述次氯酸钠循环槽还分别与尾氯吸收塔、碱液补充管相连通。通过与尾氯吸收塔相连通，可以使得其中次氯酸钠过氯分解的氯气得到净化吸收，保证排出尾气的安全性；通过与碱液补充管相连通，可以连续不断地补充其所需要浓度的碱液，为连续化生产提供保障。

作为优选，所述尾氯吸收塔顶部与外排管相连通，所述外排管与引风机相连；所述尾氯吸收塔上部还与碱液补充管相连通。被完全吸收氯气后的尾气经引风机作用，通过外排管排出，达到安全排放；尾氯吸收塔通过与碱液补充管相连通，可以连续不断的补充其所需的碱液，为连续化生产提供保障。

作为优选，所述碱液循环槽还分别与碱液补充管、碱液事故罐相连通。碱液循环槽通过与碱液补充管相连通，可以连续不断的补充其所需的碱液，为连续化生产提供保障；通过与碱液事故罐相连通，便于在发生事故时进行相应处理。

作为优选，所述碱液补充管通过静态混合器分别与碱液管道、纯水管道相连通，所述碱液管道上设有碱液控制阀，纯水管道上设有纯水控制阀。通过控制碱液管道上的控制阀以及纯水管道上的控制阀，可以根据加入碱液浓度控制要求，进行流量调配。

本发明中涉及的各种控制阀、阀门、循环泵等均由远程控制系统控制，整套系统现场无需人员值守，全由远程DCS控制，有效降低人工操作。

一种塔式连续法生产次氯酸钠的工艺，采用上述装置，包括下述步骤：

(1)运行前，在次氯酸钠循环罐、碱液循环罐内分别加入足量的碱液，启动次氯酸钠循环泵，开启次氯酸钠冷却器进出水阀门，启动碱液循环泵，开启碱液冷却器进出水阀门；

(2)来自氯气管道的氯气进入次氯酸钠反应塔，通过控制阀门开启调节氯气使用流量，氯气进入次氯酸钠反应塔与冷却后的次氯酸钠溶液中的未反应的氢氧化钠进行氯化反应，生成次氯酸钠，产生热量由循环次氯酸钠溶液带出，升温后次氯酸钠溶液进入次氯酸钠循环罐，由次氯酸钠循环泵提升至次氯酸钠冷却器冷却，进入塔顶的液体分布器，形成次氯酸钠溶液的循环；

氯化反应过程中，次氯酸钠的浓度由在线ORP检测仪检测，电位仪控制在500～600mv；

(3)未被吸收的氯气进入尾氯吸收塔，与冷却后的循环碱液逆流接触，生成次氯酸钠，产生热量由循环碱液带出，升温后次氯酸钠溶液进入碱液循环罐，由碱液循环泵提升至碱液冷却器冷却，进入塔顶的液体分布器，形成碱液溶液的循环吸收；

(4)气体中氯气被完全吸收，内部的惰性气体经风机直接排空。

本发明改变了原有塔的内部结构，创造优良的传质传热条件，加上工艺各项参数精准控制，达到低能耗、高效率、高质量、连续化稳定生产。其化学反应式：

2NaOH+Cl₂—NaClO+NaCl+H₂O

作为优选，步骤(2)中，氯化反应温度控制为10～20℃，有效氯值控制在10.5以上；当次氯酸钠循环罐内液体液位超过规定液位，次氯酸钠循环泵旁路管道开启，往外输送合格次氯酸钠。

作为优选，步骤(3)中，当碱液循环槽中碱液液位降至控制范围下限时，液位联锁启动打开碱液控制阀与纯水控制阀，并根据加入碱液浓度控制要求，进行流量调配，经静态混合器混合后进入碱液循环槽，碱液浓度达到17％。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明根据有效氯值与电位之间的关系，通过引进ORP在线检测仪器来对有效氯值进行控制，可以实现液碱与氯气进料摩尔自动配比，保证系统产出的次氯酸钠符合产品质量要求，使次氯酸钠生产具有高产量、高质量、连续化等优点；

(2)本发明通过次氯酸钠反应装置以及尾氯吸收装置中的双塔设置，不仅可以实现次氯酸钠的连续稳定生产，而且可以使得尾气得到充分净化吸收，节能环保性好；

(3)本发明通过次氯酸钠反应装置以及尾氯吸收装置中相应冷却器的设置，可以有效控制氯化温度，使得制备得到的次氯酸钠质量稳定，为连续化大产量生产符合一等品品质的次氯酸钠提供有效保障。

附图说明

图1是本发明次氯酸钠反应机构的结构示意图；

图2是本发明次氯酸钠反应塔与次氯酸钠循环槽连接的结构示意图；

图3是本发明尾氯吸收机构的结构示意图；

图4是本发明尾氯吸收塔与碱液循环槽连接的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。

参照图1～4，一种塔式连续法生产次氯酸钠的装置，所述装置包括次氯酸钠反应机构以及尾氯吸收机构，所述次氯酸钠反应机构包括次氯酸钠反应塔1、次氯酸钠循环槽2、次氯酸钠循环泵3、次氯酸钠冷却器4，所述尾氯吸收机构包括尾氯吸收塔5、碱液循环槽6、碱液循环泵7、碱液冷却器8，所述次氯酸钠循环槽2顺次通过次氯酸钠循环泵3、次氯酸钠冷却器4与次氯酸钠反应塔1上部相连通，次氯酸钠反应塔1下部与次氯酸钠循环槽2相连通，所述次氯酸钠反应塔1还分别与氯气管道9、ORP检测仪10相连通；所述碱液循环槽6顺次通过碱液循环泵7、碱液冷却器8与尾氯吸收塔5上部相连通，尾氯吸收塔5下部与碱液循环槽6相连通；所述次氯酸钠反应塔1的顶部通过尾氯排出管28与尾氯吸收塔5下部相连通。

所述次氯酸钠反应塔1上部与碱液循环泵7相连通，通过与碱液循环泵7相连通进而与碱液循环槽6相连通，可以为次氯酸钠反应塔1连续不断补充碱液；所述次氯酸钠冷却器4下部与冷却水循环上水管11相连通，次氯酸钠冷却器4上部与冷却水循环回水管12相连通；次氯酸钠冷却器可以采用板式换热器，可以有效控制氯化反应温度，使得制备得到的次氯酸钠质量稳定，为连续化大产量生产符合一等品品质的次氯酸钠提供有效保障。

所述氯气管道9与次氯酸钠反应塔1之间设有氯气缓冲罐13，可以实现氯气稳压作用，为液碱与氯气进料时的摩尔自动配比提供条件。

所述次氯酸钠循环槽2通过第一管道14与尾氯吸收塔5相连通，通过与尾氯吸收塔5相连通，可以使得其中次氯酸钠过氯分解的氯气得到净化吸收，保证排出尾气的安全性；次氯酸钠循环槽2通过第二管道15与碱液补充管16相连通；通过与碱液补充管16相连通，可以连续不断地补充其所需要浓度的碱液，为连续化生产提供保障。

所述尾氯吸收塔5顶部与外排管17相连通，所述外排管17与引风机18相连；被完全吸收氯气后的尾气经引风机18作用，通过外排管17排出，达到安全排放；所述尾氯吸收塔5上部还与碱液补充管16相连通，尾氯吸收塔5通过与碱液补充管16相连通，可以连续不断的补充其所需的碱液，为连续化生产提供保障。

所述碱液循环槽6还分别与碱液补充管16、碱液事故罐19相连通。碱液循环槽通过与碱液补充管相连通，可以连续不断的补充其所需的碱液，为连续化生产提供保障；通过与碱液事故罐相连通，便于在发生事故时进行相应处理。

所述碱液补充管16通过静态混合器20分别与30％碱液管道21、纯水管道22相连通，所述30％碱液管道上设有30％碱液控制阀23，纯水管道上设有纯水控制阀24。通过控制碱液管道上的控制阀23以及纯水管道上的控制阀24，可以根据加入碱液浓度控制要求，进行流量调配。

一种塔式连续法生产次氯酸钠的工艺，采用上述系统，包括下述步骤：

(1)运行前，在次氯酸钠循环罐2、碱液循环罐6内分别加入足量的碱液，启动次氯酸钠循环泵3，开启次氯酸钠冷却器4进出水阀门，启动碱液循环泵7，开启碱液冷却器8进出水阀门；

(2)来自氯气管道9的氯气进入次氯酸钠反应塔1，通过控制阀门开启调节氯气使用流量，氯气进入次氯酸钠反应塔1与冷却后的次氯酸钠溶液中的未反应的氢氧化钠进行氯化反应，生成次氯酸钠，产生热量由循环次氯酸钠溶液带出，升温后次氯酸钠溶液进入次氯酸钠循环罐2，由次氯酸钠循环泵3提升至次氯酸钠冷却器4冷却，进入塔顶的液体分布器25，形成次氯酸钠溶液的循环；

氯化反应过程中，次氯酸钠的浓度由在线ORP检测仪10检测，电位仪控制在500～600mv；通过打开或关闭碱液补充管的控制阀门补充碱液并进行流量计量；

氯化反应温度控制为10～20℃，有效氯值控制在10.5以上；当次氯酸钠循环罐2内液体液位超过规定液位，次氯酸钠循环泵旁路管道26开启，往外输送合格次氯酸钠；本塔承担氯气吸收任务的95％以上；

(3)未被吸收的氯气进入尾氯吸收塔5，与冷却后的循环碱液逆流接触，生成次氯酸钠，产生热量由循环碱液带出，升温后次氯酸钠溶液进入碱液循环罐6，由碱液循环泵7提升至碱液冷却器8冷却，进入塔顶的液体分布器，形成碱液溶液的循环吸收；

由于次氯酸钠反应塔1需连续不断补充尾氯吸收塔5的碱液(次氯酸钠反应塔1上部通过第三管道27与碱液循环槽6相连通)，导致碱液循环槽6碱液不断下降，当碱液循环槽6中碱液液位降至控制范围下限时，液位联锁启动打开30％碱液控制阀23与纯水控制阀24，并根据加入碱液浓度控制要求，进行流量调配，经静态混合器20混合后进入碱液循环槽，碱液浓度达到17％；

(4)气体中氯气被完全吸收，内部的惰性气体经风机18直接排空。

本发明中涉及的各种控制阀、阀门、循环泵、液位联锁等的启动/关闭均由远程控制系统控制，整套系统现场无需人员值守，全由远程DCS控制，有效降低人工操作。

本发明可以连续稳定生产出符合一等品规格的次氯酸钠，本发明在研究过程中发现了有效氯值与电位之间存在的一定关系，并根据有效氯值与电位之间的关系，通过引进ORP在线检测仪器来对有效氯值进行控制，可以实现液碱与氯气进料摩尔自动配比，保证系统产出的次氯酸钠符合产品质量要求，使次氯酸钠生产具有高产量、高质量、连续化等优点；另外，本发明通过次氯酸钠反应装置以及尾氯吸收装置中的双塔设置，不仅可以实现次氯酸钠的连续稳定生产，而且可以使得尾气得到充分净化吸收，节能环保性好。

Claims (10)

1.一种塔式连续法生产次氯酸钠的系统，其特征在于：所述系统包括次氯酸钠反应装置以及尾氯吸收装置，所述次氯酸钠反应装置包括次氯酸钠反应塔、次氯酸钠循环槽、次氯酸钠循环泵、次氯酸钠冷却器，所述尾氯吸收装置包括尾氯吸收塔、碱液循环槽、碱液循环泵、碱液冷却器，所述次氯酸钠循环槽顺次通过次氯酸钠循环泵、次氯酸钠冷却器与次氯酸钠反应塔上部相连通，次氯酸钠反应塔下部与次氯酸钠循环槽相连通，所述次氯酸钠反应塔还分别与氯气管道、ORP检测仪相连通；所述碱液循环槽顺次通过碱液循环泵、碱液冷却器与尾氯吸收塔上部相连通，尾氯吸收塔下部与碱液循环槽相连通；所述次氯酸钠反应塔的顶部与尾氯吸收塔下部相连通。

2.根据权利要求1所述塔式连续法生产次氯酸钠的系统，其特征在于：所述次氯酸钠反应塔上部与碱液循环泵相连通，所述次氯酸钠冷却器下部与冷却水循环上水管相连通，次氯酸钠冷却器上部与冷却水循环回水管相连通。

3.根据权利要求1所述塔式连续法生产次氯酸钠的系统，其特征在于：所述氯气管道与次氯酸钠反应塔之间设有氯气缓冲罐。

4.根据权利要求1所述塔式连续法生产次氯酸钠的系统，其特征在于：所述次氯酸钠循环槽还分别与尾氯吸收塔、碱液补充管相连通。

5.根据权利要求1所述塔式连续法生产次氯酸钠的系统，其特征在于：所述尾氯吸收塔顶部与外排管相连通，所述外排管与引风机相连；所述尾氯吸收塔上部还与碱液补充管相连通。

6.根据权利要求1所述塔式连续法生产次氯酸钠的系统，其特征在于：所述碱液循环槽还分别与碱液补充管、碱液事故罐相连通。

7.根据权利要求4或6所述塔式连续法生产次氯酸钠的系统，其特征在于：所述碱液补充管通过静态混合器分别与碱液管道、纯水管道相连通，所述碱液管道上设有碱液控制阀，纯水管道上设有纯水控制阀。

8.一种塔式连续法生产次氯酸钠的工艺，其特征在于：采用权利要求1所述系统，包括下述步骤：

(1)运行前，在次氯酸钠循环罐、碱液循环罐内分别加入足量的碱液，启动次氯酸钠循环泵，开启次氯酸钠冷却器进出水阀门，启动碱液循环泵，开启碱液冷却器进出水阀门；

(2)来自氯气管道的氯气进入次氯酸钠反应塔，通过控制阀门开启调节氯气使用流量，氯气进入次氯酸钠反应塔与冷却后的次氯酸钠溶液中的未反应的氢氧化钠进行氯化反应，生成次氯酸钠，产生热量由循环次氯酸钠溶液带出，升温后次氯酸钠溶液进入次氯酸钠循环罐，由次氯酸钠循环泵提升至次氯酸钠冷却器冷却，进入塔顶的液体分布器，形成次氯酸钠溶液的循环；

氯化反应过程中，次氯酸钠的浓度由在线ORP检测仪检测，电位仪控制在500～600mv；

(3)未被吸收的氯气进入尾氯吸收塔，与冷却后的循环碱液逆流接触，生成次氯酸钠，产生热量由循环碱液带出，升温后次氯酸钠溶液进入碱液循环罐，由碱液循环泵提升至碱液冷却器冷却，进入塔顶的液体分布器，形成碱液溶液的循环吸收；

(4)气体中氯气被完全吸收，内部的惰性气体经风机直接排空。

9.根据权利要求8所述塔式连续法生产次氯酸钠的工艺，其特征在于：步骤(2)中，氯化反应温度控制为10～20℃，有效氯值控制在10.5以上；当次氯酸钠循环罐内液体液位超过规定液位，次氯酸钠循环泵旁路管道开启，往外输送合格次氯酸钠。

10.根据权利要求8所述塔式连续法生产次氯酸钠的工艺，其特征在于：步骤(3)中，当碱液循环槽中碱液液位降至控制范围下限时，液位联锁启动打开碱液控制阀与纯水控制阀，并根据加入碱液浓度控制要求，进行流量调配，经静态混合器混合后进入碱液循环槽，碱液浓度达到17％。