CN111792625A

CN111792625A - 次氯酸钠的生产方法

Info

Publication number: CN111792625A
Application number: CN202010868484.7A
Authority: CN
Inventors: 石亚静; 米青青; 张永康; 康秀卿; 赵培楠
Original assignee: Hebei Zeshikang Environmental Protection Technology Co ltd
Current assignee: Hebei Zeshikang Environmental Protection Technology Co ltd
Priority date: 2020-08-26
Filing date: 2020-08-26
Publication date: 2020-10-20
Anticipated expiration: 2040-08-26
Also published as: CN111792625B

Abstract

本发明公开了一种次氯酸钠的生产方法，是采用质量浓度14±0.3％的氢氧化钠溶液与氯气连续反应生产次氯酸钠溶液，在连续反应过程，控制氢氧化钠溶液进入反应装置底部的流速为0.64～0.66L/s，控制氯气通入反应装置底部的流速为0.030～0.032L/s，控制物料在反应装置内的反应停留时间为1±0.1分钟，反应温度不超过45℃，反应体系pH值为12.5～13，在反应装置顶部溢流得到次氯酸钠产品。本发明的生产方法，成功实现能稳定获得质量浓度10.2～10.5％的次氯酸钠溶液的连续生产，既保证产品质量又极大节约生产成本，对于企业具有极大的应用价值。

Description

次氯酸钠的生产方法

技术领域

本发明涉及化工生产技术领域，尤其涉及一种次氯酸钠的生产方法。

背景技术

次氯酸钠是钠的次氯酸盐，为一种强氧化剂，可应用于纺织、造纸等行业的漂白，饮用水、游泳池、家用设备等的消毒，以及其它工业领域的氯化、氧化，用途十分广泛。在疫情期间，次氯酸钠作为一种广谱、高效、安全的消毒剂，广泛应用于医疗卫生防疫，是疫情防控使用的主要消毒剂原料。

次氯酸钠通常由氢氧化钠溶液与氯气反应得到，其生产工艺分为连续工艺和间歇工艺，无论是连续法还是间歇法，生产过程均采用质量浓度15％左右的氢氧化钠与氯气反应，生成有效氯含量>10％、氢氧化钠过碱量<1％的次氯酸钠产品。由于氢氧化钠与氯的反应过程会放出大量热，常规氯碱法生产次氯酸钠工艺对温度控制能力有限，容易造成次氯酸钠快速分解、发生过氯化反应或者游离碱超标等情况外，因此一般生产中为得到合格产品往往使产品中次氯酸钠的含量达到11％以上，较难控制在10.2～10.5％之间，对于使用效果而言，10％即可满足要求，超出的含量没有额外作用，但对于生产而言，日积月累的高含量会造成较多的生产成本浪费。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种次氯酸钠的生产方法，该方法通过协同控制反应中的各条件因素，实现次氯酸钠的连续生产，且获得的次氯酸钠产品其质量浓度能够稳定保持在10.2～10.5％的范围，既保证产品质量达到合格品要求，又极大节约生产成本。

为实现上述目的，本发明提供了一种次氯酸钠的生产方法，其采用质量浓度14±0.3％的氢氧化钠溶液与氯气连续反应生产次氯酸钠溶液，在连续反应过程，控制氢氧化钠溶液进入反应装置底部的流速为0.64～0.66L/s，控制氯气通入反应装置底部的流速为0.030～0.032L/s，控制物料在反应装置内的反应停留时间为1±0.1分钟，反应温度不超过45℃，反应体系pH值为12.5～13，在反应装置顶部溢流得到质量浓度10.2～10.5％的次氯酸钠溶液产品。

本发明的次氯酸钠生产方法，为连续生产工艺，在反应过程通过控制氢氧化钠溶液浓度、氢氧化钠溶液与氯气的通入流速以及反应停留时间，使氯气与氢氧化钠反应在达到产品含量要求后便从反应装置中溢出，避免副反应发生的同时也可避免次氯酸钠浓度的继续增加，保证产品质量的同时极大节约生产成本，同时还利于对反应温度的控制，能够防止过量反应导致温度过高而难以将温度控制在要求范围内增加副反应，进一步保证产品质量。

作为对上述技术方案的限定，制得的次氯酸钠溶液产品的游离碱含量≤0.5％。

作为对上述技术方案的限定，所述反应装置包括容积为0.049～0.059m³、且带有冷却装置的罐体，在罐体底部设置氯气分散盘，所述氯气分散盘的直径与罐体直径比为(178～215):250，所述罐体高度为1000～12000mm，在罐体顶面开设次氯酸钠溶液溢流口。

本发明提供的反应装置对于实现上述反应停留时间与反应温度、反应体系pH值的控制具有重要意义，利用反应装置容积与原料流速的配合，较好实现对反应停留时间的控制，同时利用氯气分散盘与罐体直径、高度的配合，使反应高效进行，再结合冷却，成功实现反应温度不超过45℃的控制，从而有效避免副反应，既保证产品合格率，又降低生产成本。

作为对上述技术方案的限定，所述冷却装置为盘绕在罐体外壁的冷却盘管，在冷却盘管内通入冷却液。

作为对上述技术方案的限定，在罐体顶部设置温度计，依据温度计测定的罐体内温度调控循环冷却液温度和流速，控制罐体内反应温度。

作为对上述技术方案的限定，在罐体顶部设置pH计，依据pH计测定的罐体内pH值调控氢氧化钠溶液流速，控制罐体内反应体系pH值

在反应装置设置温度计、pH计，根据反应温度调整冷却效果，以实现反应温度的有效控制，根据pH值调整氢氧化钠流速，有效控制反应体系的酸碱度。

综上所述，采用本发明的次氯酸钠生产方法，通过对氢氧化钠溶液浓度、氢氧化钠溶液与氯气的通入流速、反应停留时间、反应温度、反应pH值这些因素的协同控制，再结合反应装置容积及结构设计，成功实现能稳定获得质量浓度10.2～10.5％的次氯酸钠产品的连续生产，既保证产品质量又极大节约生产成本，同时还利于对反应温度的控制，避免温度过高造成副反应，进一步保证产品质量。另外，该生产方法易于操控、运行稳定，对于企业具有极大的应用价值。

附图说明

下面结合附图及具体实施例方式对本发明做更进一步详细说明：

图1为本发明实施例采用的反应装置结构示意图。

图中：1-罐体；11-冷却装置；2-氯气进口；3-液碱进口；4-氯气分散盘；5-填料层；6-次氯酸钠溶液溢流口；7-尾气出口；8-液碱槽；81-离心泵；82-回流口；9-温度计；10-pH计。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本实施例涉及次氯酸钠的连续生产，在图1所示的反应装置中进行，所述反应装置包括容积为0.049～0.059m³、且带有冷却装置11的罐体1，所述罐体1侧壁靠近底部处设置液碱进口3，在罐体1底部设置氯气进口2，所述氯气进口2经缓冲罐与氯气源相连。缓冲罐的设置，可对氯气实现稳压作用，为反应过程中液碱与氯气进料的自动配比提供条件。于罐体1内自下向上依次设置氯气分散盘4、及填料层5，所述填料层5为鲍尔环，鲍尔环为聚四氟乙烯材质。所述氯气分散盘4的直径与罐体1直径比为(178～215):250，所述罐体1高度为1000～1200mm，所述氯气分散盘4通过管道与氯气进口2相连；于所述罐体1顶面开设次氯酸钠溶液溢流口6，于所述罐体1顶部还设置温度计9，通过自动控制器电连接冷却装置11及温度计9，所述冷却装置11为盘绕在罐体1外壁的冷却盘管，在冷却盘管内通入经循环泵反复循环的冷却液，所述自动控制器电连接于循环泵，如此可根据罐体1内温度调控循环泵参数以调节冷却液的流速，保证罐体1内的反应温度。所述氯气分散盘4为刚玉曝气器，具体的刚玉曝气器包括由上拱形体和下拱形体一体构成的曝气器本体，于所述下拱形体中心处开设通孔，所述通孔内嵌接有通气接头，且与通气接头内壁上嵌设有止回止回阀。于所述液碱进口3处及氯气进口2处还分别设置用于控制氢氧化钠溶液和氯气流速的计量泵，且于罐体1顶部设置实时监测罐体1内pH值的pH计10，所述计量泵及pH计10均电连接于自动控制器，利用pH计10对罐体内pH实时监测，以调节液碱和氯气流速来控制反应体系pH值。

另外，于所述罐体1顶面设置尾气出口7，所述尾气出口7连接尾气回收装置。所述尾气回收装置包括通过管道依次连接的液碱槽8、及离心泵81，所述液碱槽8的输入端经管道与尾气出口7相连，于所述罐体1侧壁上设置回流口82，所述离心泵81输出端经管道与回流口82相连。如此，经尾气出口7出来的未反应的氯气可进入液碱槽8中，液碱槽8可吸收未反应的氯气，保证排出尾气的安全性；且氯气进入液碱槽8后可与液碱槽8内液碱反应生成次氯酸钠，如此在与液碱槽8连接的离心泵81作用下，含有次氯酸钠的液碱进入罐体1中继续参与反应，因此可有效节约资源及成本，并在液碱槽8上还设有碱液补给口。

具体反应操作如下：

在带有循环冷却盘管的混合器中调配液碱，得到氢氧化钠溶液的质量浓度为14±0.3％，作为生产反应原料，将氢氧化钠溶液连续通入至反应装置的液碱进口，通过管道上的计量泵调节控制氢氧化钠溶液的流速为0.64～0.66L/s；同时将经过缓冲罐的氯气连续通入至反应装置内的氯气分散盘，也通过计量泵控制氯气流速0.030～0.032L/s。氯气与氢氧化钠在反应装置中迅速进行放热反应，根据反应装置罐体顶部温度计显示的温度情况，调控循环冷却液的温度与流量，控制罐体内温度始终不超过45℃；根据反应装置罐体顶部pH计显示的pH值，调控氢氧化钠溶液流量，控制反应体系pH值在12.5～13之间。待反应原料通入1分钟后，从罐体顶部开始有产品不断溢出，监测产品的质量浓度和杂质含量。

生产过程，产品质量测定结果见下表：

反应时间	产品外观	有效氯含量ω/％	游离碱含量ω/％
				1min	浅黄色液体	10.3	0.5
1h	浅黄色液体	10.4	0.4
				10h	浅黄色液体	10.4	0.4

由上表可见，本发明的次氯酸钠生产方法，在控制好各项反应条件的情况下，可以稳定获得质量浓度为10.2～10.5％、游离碱含量<0.5％的次氯酸钠产品，较传统生产得到次氯酸钠质量浓度10～11％的产品，在两者都满足产品合格标准的前提下，本发明的生产方法对于企业每月可节约原料5吨32％的液碱(按25000吨年产量计算)，降低能耗成本5元/吨产品(年降低能耗成本12.5万元)，还实现了连续生产，降低劳动强度，提高了工艺的可控性。

实施例二

本实施例涉及反应条件对产品质量的影响，在实施例一的反应装置中进行次氯酸钠生产，调整反应条件因素，监测生产结果，具体见下表：

由上表可见，本发明的次氯酸钠生产方法中各项反应条件是相互关联、相互影响的，如反应原料浓度与流速影响反应进程及反应温度，反应停留时间影响反应进程与副反应，反应温度又反过来影响反应进程及副反应，只有在各项反应条件配合的前提下，才能既保障产品质量又利于生产的成本管理。

对比例1

传统次氯酸钠生产方法采用的传统反应装置为搪瓷釜，为间歇反应，存在温度不易控制，反应终点需要检测判断，经常因为检测不及时使得反应超时，发生副反应增加，有效含量降低的情况；也会发生防止超时，停止反应早，使得产品中游离碱含量偏高，既浪费原材料，增加成本，产品质量还有可能达不到国标规定的要求。

传统生产的次氯酸钠产品质量浓度为10～11.5％，游离碱含量为0.5～2％。

对比例2

在实施例一的反应装置基础上，等比例缩小反应装置到容积0.031m³，进行次氯酸钠生产(各生产条件调整至最佳)，采用质量浓度14±0.3％的氢氧化钠溶液与氯气连续反应生产次氯酸钠溶液，在连续反应过程，控制氢氧化钠溶液进入反应装置底部的流速为0.41～0.42L/s，控制氯气通入反应装置底部的流速为0.019～0.021L/s，控制物料在反应装置内的反应停留时间为1±0.1分钟，反应温度不超过45℃，反应体系pH值12.5～13，制得的次氯酸钠产品质量浓度为9.8～10.5％，杂质含量为0.1～1.0％。

对比例3

在实施例一的反应装置基础上，等比例放大反应装置到容积0.196m³，进行次氯酸钠生产(各生产条件调整至最佳)，采用质量浓度14±0.3％的氢氧化钠溶液与氯气连续反应生产次氯酸钠溶液，在连续反应过程，控制氢氧化钠溶液进入反应装置底部的流速为2.56～2.64L/s，控制氯气通入反应装置底部的流速为0.12～0.13L/s，控制物料在反应装置内的反应停留时间为1±0.1分钟，反应温度不超过45℃，反应体系pH值12.5～13，产品质量浓度为9.8～10.2％，杂质含量为0.5～1.5％。

对比例4

本对比例在容积0.049m³、罐体直径500mm，长度250，氯气分散盘的直径与罐体直径比为260:500，所述罐体高度为250mm，在罐体顶面开设次氯酸钠溶液溢流口的反应装置中进行次氯酸钠生产，各生产条件调整至最佳，即采用质量浓度14±0.3％的氢氧化钠溶液与氯气连续反应生产次氯酸钠溶液，在连续反应过程，控制氢氧化钠溶液进入反应装置底部的流速为0.60～0.64L/s，控制氯气通入反应装置底部的流速为0.028～0.031L/s，控制物料在反应装置内的反应停留时间为1±0.1分钟，反应温度不超过45℃，反应体系pH值12.5～13，得到的次氯酸钠产品质量浓度为9.2～9.6％，杂质含量为1～2％。

对比例5

本对比例在容积0.049m³、罐体直径150mm，长度2800，氯气分散盘的直径与罐体直径比为100:150，所述罐体高度为2800mm，在罐体顶面开设次氯酸钠溶液溢流口的反应装置中进行次氯酸钠生产，各生产条件调整至最佳，即采用质量浓度14±0.3％的氢氧化钠溶液与氯气连续反应生产次氯酸钠溶液，在连续反应过程，控制氢氧化钠溶液进入反应装置底部的流速为0.66～0.68L/s，控制氯气通入反应装置底部的流速为0.033～0.035L/s，控制物料在反应装置内的反应停留时间为1±0.1分钟，反应温度不超过45℃，反应体系pH值12.5～13，产品质量浓度为9.2～9.6％，杂质含量为1～2％。

上述对比例生产的次氯酸钠产品要么存在杂质含量高、生产成本高的问题，要么存在产品质量不稳定，有不满足产品质量标准，且杂质含量高的情况；要么生产规模不能满足需求等。对比实施例一与对比例1-5的结果，可见本发明的次氯酸钠生产方法，成功实现能稳定获得质量浓度10.2～10.5％的次氯酸钠溶液的连续生产，既保证产品质量又极大节约生产成本。

Claims

1.一种次氯酸钠的生产方法，其特征在于：采用质量浓度14±0.3％的氢氧化钠溶液与氯气连续反应生产次氯酸钠溶液，在连续反应过程，控制氢氧化钠溶液进入反应装置底部的流速为0.64～0.66L/s，控制氯气通入反应装置底部的流速为0.030～0.032L/s，控制物料在反应装置内的反应停留时间为1±0.1分钟，反应温度不超过45℃，反应体系pH值为12.5～13，在反应装置顶部溢流得到质量浓度10.2～10.5％的次氯酸钠溶液产品。

2.根据权利要求1所述的次氯酸钠的生产方法，其特征在于：制得的次氯酸钠溶液产品的游离碱含量≤0.5％。

3.根据权利要求1所述的次氯酸钠的生产方法，其特征在于：所述反应装置包括容积为0.049～0.059m³、且带有冷却装置的罐体，在罐体底部设置氯气分散盘，所述氯气分散盘的直径与罐体直径比为(178～215):250，所述罐体高度为1000～1200mm，在罐体顶面开设次氯酸钠溶液溢流口。

4.根据权利要求3所述的次氯酸钠的生产方法，其特征在于：所述冷却装置为盘绕在罐体外壁的冷却盘管，在冷却盘管内通入冷却液。

5.根据权利要求3所述的次氯酸钠的生产方法，其特征在于：在罐体顶部设置温度计，依据温度计测定的罐体内温度调控循环冷却液温度和流速，控制罐体内反应温度。

6.根据权利要求3所述的次氯酸钠的生产方法，其特征在于：在罐体顶部设置pH计，依据pH计测定的罐体内pH值调控氢氧化钠溶液流速，控制罐体内反应体系pH值。