CN113713645A

CN113713645A - 高浓度次氯酸水制造机

Info

Publication number: CN113713645A
Application number: CN202111054827.7A
Authority: CN
Inventors: 陈国荣; 大森龙夫; 姜莉莉
Original assignee: Ningbo Huazhou Technology Co ltd
Current assignee: Pan Haiqing
Priority date: 2021-09-09
Filing date: 2021-09-09
Publication date: 2021-11-30

Abstract

本发明公开了一种高浓度次氯酸水制造机，包括至少两个分散器和一个第一混合器，所述的分散器具有供不同液体分散的内腔，以及与内腔连通的主流进口、支流进口和出口；两个分散器的出口汇聚后流至第一混合器。本发明的分散器，水从主流进口进入而药液从支流进口加入，从而在主流进口、支流进口和内腔主体的连接处产生涡流，药液从涡流区底面切线方向投加到涡流区，形成涡流的旋转，使药液在涡流区达到均匀分散的效果；水体在混合器内可维持充分的碰撞和乱流，大大提高混合效果，保证安全性和稳定性。

Description

高浓度次氯酸水制造机

技术领域

本发明属于化工设备技术领域，具体是混合式连续生成次氯酸（弱酸性，微酸性）水的需求，提供适合使用于制造高浓度（300ppm以下）次氯酸水的药液投加混合器和高效，安全的混合器的技术，提供高浓度（300ppm以下）且浓度和pH值非常稳定的次氯酸水制造机。

背景技术

次氯酸钠消毒液作为广谱，高效，安全的消毒液，不仅是已有许多国家认定为食品添加剂使用，而且包括自来水消毒，在医疗，农业，畜牧业以及日常生活中广为使用。而弱酸性次氯酸消毒液（含微酸性次氯酸），其消毒能力远比次氯酸钠高（几十倍以上），安全，对皮肤无损伤，无刺激，包括居室空间的消毒，使其的使用范围更为广泛，需求量越来越大。

在次氯酸水制造领域，由于混合法即次氯酸钠和盐酸混合生成次氯酸水的方法可以生产出浓度和pH值的相对准确稳定，生产量大，运行成本低而得到大力发展和推广。但由于次氯酸钠和盐酸混合时可能产生有毒的氯气（Cl₂），对安全，稳定，有效的混合技术要求很高，尤其是对高浓度的次氯酸水制造机，产生氯气的几率和危险大大提高，对pH值的控制难度也提高，对混合技术的要求更加严格，需要更加安全，高效稳定的混合技术。

目前，对次氯酸水制造机使用的混合方法和技术，经历了很长时间的研究和开发，取得了很大的进步和发展，但基本上还停留在适合于生产低浓度且单一浓度的次氯酸水制造机的技术。满足不了高浓度和多种浓度要求的领域的消毒和除臭目的和需求。

当前市场上流通的混合式次氯酸水制造机主要为生产相对低浓度（80ppm以下）的，且生成单一浓度次氯酸水的制造机，采用相对低浓度的次氯酸钠（3%-60%）和相对低浓度的盐酸（3%-6%）为原料的混合方式。

从化学反应的角度来说，制造次氯酸水的反应非常简单，即次氯酸钠和盐酸的置换反应；工业生产上的难度主要是反应控制，具体说就是要让两种物质尽量均匀地分散，而后充分地混合。由于反应物的浓度很低，且需要连续地制造次氯酸水，这里所说的均匀不光指空间上的均匀，也指时间上的均匀，即在反应器内的各个部分，反应物的浓度是基本一致的；在反应的过程当中，各个时点的反应物浓度也要基本一致。因此，次氯酸水的制造设备，基本都可以分为两部分：分散器和混合器，分散器将微量的反应物（药液）分散到水中，形成稳定的溶液；混合器将两者混合制造次氯酸水。

目前，比较先进的制造技术主要包括如图8所示的分散器和如图9所示的混合器。图8中的分散器为文丘里管式，包括第一进口81、第二进口82和第一出口83，可以较好地实现药液均匀投加，但因为需要管路流路截面大幅度缩小，形成小管径流路84，因而增加了流路阻力，提高设备的生产量受到一定的限制，而且药液的投加是对水流来讲是断续，不利于时间上的均匀。图9中的混合器，管路中设置了外缘流路91和中心流路94的交替流路构成了混合器，水体流过混合器时会产生一定的撞击混合效果，但混合器内达到满流时（实际在设备里使用时一定是满流），会形成水流的弯曲流动96，也即水流的”短路”现象，将会大大降低水流的撞击混合效果，当将混合器横向放置（在实际使用于设备时，受配管和空间的限制，混合器往往会横向放置）时，中心流路94的外缘挡板93的上部95会产生气体的集结和大块气体的形成，不仅会产生浓度和pH值的波动，而且当管路不十分密闭时，会有因大块氯气来不及被水全部吸收而产生泄漏和末端排放的危险。此种混合器在低浓度（80ppm以下），高pH值（pH6.5以上）时可认为是安全的，是有效的，但使用在生产高浓度（200ppm以上），低pH值（5.5以下）的产品时，存在有一定的隐患和危险。此种混合器在实际生产性方面，也存在着一定的不足。这是因为形成混合器的内部部件：外缘流挡板91，中心流挡板93及两个板的连接部件等，要求每个部件分别加工，安装时需要逐个连接固定，不能实现整体加工（如整体的注塑成形加工）和整体一次性组装，增加了加工和组装的不便和提高了成本。

发明内容

为了克服和改进上述现有技术的不足和短缺，本发明开发了适用于高浓度次氯酸水的制造机，当然其也可用于制备低浓度次氯酸水。

为此，本发明采用的技术方案是这样的：高浓度次氯酸水制造机，包括至少两个分散器和一个第一混合器，所述的分散器具有供不同液体分散的内腔，以及与内腔连通的主流进口、支流进口和出口；两个分散器的出口汇聚后流至第一混合器。

进一步地，还包括第二混合器和第三混合器，两个分散器的出口分别经过第二混合器、第三混合器后，汇聚后流至第一混合器。

进一步地，所述的混合器具有圆柱形的内腔，其内壁上固定有若干垂直于圆柱形轴线的半圆形挡板，各挡板间的间距一致。

相邻的两块挡板，其在周向上的位置互补，即其轴线投影拼合为一个完整的圆。

所述的混合器可水平设置或竖直设置，当水平设置时，其挡板的直边为竖直方向。

相邻两挡板间的距离为混合器内径的0.2-0.6倍；挡板数量为偶数块。

更进一步地，所述的分散器具有圆柱形的内腔主体，主流进口设在内腔主体的轴向前端，出口设在内腔主体的轴向后端，主流进口的截面直径小于内腔主体的截面直径；支流进口设在分散器的管壁上，位于内腔主体靠近主流进口的一端。

所述主流进口处的管壁向内延伸，伸入内腔主体，形成阻挡支流进口流路的环形壁；该环形壁至少阻挡支流进口内径的1/2。

所述的主流进口和支流进口之间还有外接旁通管路，用于分配部分主流进口的流量至支流进口，该部分流量可为主流进口流量的1-10%。

所述分散器的长度为其内腔主体直径的2-4倍；内腔主体直径为主流进口直径的1.5-3倍。

本发明中的分散器和混合器均可使用塑料材质加工，用塑料成形加工时可以一次成形加工，部件外套管件均可采用标准塑料管和标准管件，减少加工成本，简化组装工序，结构紧凑，适合于使用在次氯酸水制造机的制造。

本发明的混合器，水体在混合器内可维持充分的碰撞和乱流，大大提高混合效果，保证安全性和稳定性。当把混合器水平设置时，管内最高点为流路的一部分，因此不会产生气体的聚集，避免了反应中的安全隐患。这是本发明可使用高浓度原料的重要因素。

本发明的分散器，水从主流进口进入而药液从支流进口加入，从而在主流进口、支流进口和内腔主体的连接处产生涡流，药液从涡流区底面切线方向投加到涡流区；从主流水路中利用外接旁通管路，分流一少部分水与药液合流从支流进口进入涡流区，更有利于调节主流支流的比例，形成涡流的旋转，使药液在涡流区达到均匀分散，从主水流切面的全方位进入主水流中，达到连续、均匀、稳定分散的效果。

利用上述技术，可使用3%-12%的次氯酸钠溶液和3%-12%的盐酸溶液，能够满足安全，稳定的混合效果，扩大了使用药液的浓度范围，减少了药液的稀释等繁杂工作，并能连续稳定地生产次氯酸水。

附图说明

以下结合附图和本发明的实施方式来作进一步详细说明

图1为本发明第一种分散器的结构剖视图；

图2为本发明第一种分散器的横向截面示意图；

图3为本发明第二种分散器的结构剖视图；

图4为本发明混合器的结构剖视图；

图5为图4的横向截面旋转90后的视图；

图6为实施例1中高浓度次氯酸水制造机的结构图；

图7为实施例2中高浓度次氯酸水制造机的结构图；

图8为现有技术中分散器的结构剖视图；

图9为现有技术中混合器的结构剖视图。

图中标记为：分散器1、内腔主体2、主流进口3、支流进口4、出口5、外接旁通管路6、涡流区7、涡流8、药液9、向心流动10、主流线11、旋转流12、主流水体13、药液-水合流管件14、环形壁15、清水分流器16、混合器17、第一混合器171、第二混合器172、第三混合器173、第一挡板18、第二挡板19、主水流20、反向流动21、药液计量泵22、分流管23、合流管24、支流管25；

第一进口81、第二进口82、第一出口83、小管径流路84；

外缘流路91、外缘挡板93、中心流路94、挡板上部95、弯曲流动96。

具体实施方式

如图1、图2所示，所述的分散器1具有圆柱形的内腔主体2，内腔主体供不同液体分散，内腔主体上设有与内腔连通的主流进口3、支流进口4和出口5；主流进口3设在内腔主体2的轴向前端，出口5设在内腔主体2的轴向后端，主流进口3的截面直径小于内腔主体2的截面直径；支流进口4设在分散器1的管壁上，位于内腔主体靠近主流进口的一端。支流进口4前设有药液计量泵22。

所述的主流进口3和支流进口4之间还有外接旁通管路6，外接旁通管路6上设有清水分流器16，用于分配部分主流进口3的流量至支流进口4，该部分流量可为主流进口流量的1-10%。可采用选择分流管直径来调节流量，也可在外接旁通管路6上设一个手动调节阀来调节。

主流水体13（清水）通过主流进口3进入分散器1的内腔主体2时，因为流路截面的急剧扩张，流速变化大，在截面变化区的近处会产生负压的涡流区7，从而产生涡流8。支流进口4处注入的药液9，处于在涡流区底部的圆截面的切线方向，药液被涡流8搅拌扩散后形成向心流动10，进入到主流线11，得到进一步的扩散混合，从内腔主体的出口5流出进入到后续管路。

流量小，且断续的药液9在涡流中不断循环和稀释，形成为均匀连续的药液流，进入到主流水体（清水），到达均匀混合的效果。为促成涡流8在底部涡流区7形成相对主流垂直方向的旋转流12，使药液9从主流水体外侧通过向心流动10进入到主流水体，可进一步提高和保证药液的混合效果。

主流进口3和支流进口4之间还有外接旁通管路6，使一少部分主流水体13（清水）与药液9在支流进口4前的药液-水合流管件14中合流流进涡流区7。在合流水体的推动作用下，涡流区7可形成相对主流水体13垂直方向的旋转流12。因涡流区7的压力相对于内腔主体2的主流水体是负压，所以很容易形成分流水体，且进入方向是涡流垂直涡流区底部的切线方向，自然地产生涡流的旋转流12。

如图3所示，为更进一步促进涡流的形成和涡流的旋转流动，所述主流进口3处的管壁向内延伸，伸入内腔主体2，形成阻挡支流进口流路的环形壁15；该环形壁15至少阻挡支流进口4内径的1/2。

内腔主体部分和出口处的变径管均采用获取容易且价格便宜的标准塑料管和塑料管件以粘接方法加工组装，实际使用在设备时，具有组装方便，加工成本低的优点。

如图4、图5所示，所述的混合器17具有圆柱形的内腔，其内壁上固定有若干垂直于圆柱形轴线的半圆形挡板，分为第一挡板18和第二挡板19，第一挡板18和第二挡板19交错固定在混合器内壁的上下两端，各挡板间的间距一致。相邻的第一挡板18和第二挡板19，其在周向上的位置互补，即其轴线投影拼合为一个完整的圆。所述的混合器可水平设置或竖直设置，当水平设置时，其挡板的直边为竖直方向。相邻两挡板间的距离为混合器内径的0.2-0.6倍；挡板数量为偶数块，即第一挡板18和第二挡板19数量一致。混合器17的外套管的内直径，采用主流水管内径（流入混合器前的主流水管内径）的1.5倍至3倍。

药液和清水混合的主水流20进入混合器17后，流过内部第一挡板18、第二挡板19及混合器内壁形成的流路，流出混合器17后进入后续管路。此时，水流在改变流向时，由于受到流体的惯性力和流路壁面的反作用力，在流路的正面壁面上产生反向流动21，同时，这个反向流动21和正常流动的主水流20产生碰撞和乱流，得到药液的扩撒和混合。由于水流在第一挡板18、第二挡板19前后（上下）改变180°的流动方向，所产生的惯性力和反作用力大，主水流20和反向流动21的碰撞激烈，产生乱流和扩散，同时难以产生弯曲流（短路），达到稳定，高效的混合效果。混合器17里面的第一挡板18、第二挡板19是以混合器17外套管的中心线切割分开的，当把混合器以横向设置时，因管内最高点即为流路的一部分，所以不会产生气体的截留和聚集，使混合效果更安全，更稳定。混合器17的轴向标记很容易做到（如，组装时，在混合器17的套管外侧轴向顶部画上箭头或留下划痕等），在设备里需要横向设置混合器17时，可按标记安装。所以混合器在设备中不管竖向，横向设置，都不会产生管内气体的截留和聚集。

混合器外套管17采用标准塑料管，里面的第一挡板18、第二挡板19及连接轴设计成可以一体加工（如注塑成型加工，可以一次成形），加工容易，组装方便。

实施例1

如图6所示，本实施例所述的高浓度次氯酸水制造机，包括两个分散器1和三个混合器17。两个分散器1分为两路，两个分散器1的主流进口连接分流管23分流后的两个支路，两个分散器的出口分别经过第二混合器172、第三混合器173后，通过合流管24汇聚后流至第一混合器171。

清水（自来水等）流入分流管23后，分流流向两个支流管25，因后续的管路构成和长度基本相同，支流管中的流量自动达到接近一致（流量有所不一样，也不会带来影响）。分散器1位于对称的两路支流上，以其中一路为例：支流管25的清水经过清水分流器16分流后，主流清水流入分散器1，药液（次氯酸钠或盐酸）经药液计量泵22压入药液-清水合流管14与清水分流器16分流的少量清水混合后流入分散器1，药液与清水在分散器1上混合后，进入第二混合器172，药液和清水的混合水在第二混合器172里，在惯性和乱流碰撞的作用下进一步混合均匀后，通过支流管，进入两种液体合流管24；同样，另一路清水和药液经过同样的混合过程后，药液和清水的混合水进入两种液体合流管24；两路液体在合流管24合流后，流入第一混合器171，在此进行最终混合后排出。在排出水管路的末端设置pH计传感器，pH传感器的信号传送到逻辑控制器，逻辑控制器则根据所设浓度和相应pH值，以及系统的水流量和当前的pH值信号，进行调节和控制盐酸液的添加量，达到所设定的pH值。

实施例2

如图7所示，本实施例所述的高浓度次氯酸水制造机，包括两个分散器1和一个混合器17。两个分散器1分为两路，两个分散器1的主流进口连接分流管23分流后的两个支路，两个分散器的出口通过合流管24汇聚后流至混合器17。

清水（自来水等）流入分流管23后，分流流向两个支流管25，因后续的管路构成和长度基本相同，支流管中的流量自动达到接近一致（流量有所不一样，也不会带来影响）。分散器1位于对称的两路支流上，以其中一路为例：支流管25的清水经过清水分流器16分流后，主流清水流入分散器1，药液（次氯酸钠或盐酸）经药液计量泵22压入药液-清水合流管14与清水分流器16分流的少量清水混合后流入分散器1，药液与清水在分散器1上混合后，进入两种液体合流管24；同样，另一路清水和药液经过同样的混合过程后，药液和清水的混合水进入两种液体合流管24；两路液体在合流管24合流后，流入混合器17，在此进行最终混合后排出。在排出水管路的末端设置pH计传感器，pH传感器的信号传送到逻辑控制器，逻辑控制器则根据所设浓度和相应pH值，以及系统的水流量和当前的pH值信号，进行调节和控制盐酸液的添加量，达到所设定的pH值。

实施例1和实施例2这两种组合混合系统，均能满足稳定混合的效果。但实施例1中的系统略显更加稳定的倾向，适合于类似药液混合系统中，需要更严格要求的场合使用。在实际使用于次氯酸水制造机的场合，也可缩短惯性乱流式混合器的总长度使用。

Claims

1.高浓度次氯酸水制造机，其特征在于：包括至少两个分散器和一个第一混合器，所述的分散器具有供不同液体分散的内腔，以及与内腔连通的主流进口、支流进口和出口；两个分散器的出口汇聚后流至第一混合器。

2.如权利要求1所述的高浓度次氯酸水制造机，其特征在于：还包括第二混合器和第三混合器，两个分散器的出口分别经过第二混合器、第三混合器后，汇聚后流至第一混合器。

3.如权利要求1所述的高浓度次氯酸水制造机，其特征在于：所述的混合器具有圆柱形的内腔，其内壁上固定有若干垂直于圆柱形轴线的半圆形挡板，各挡板间的间距一致。

4.如权利要求3所述的高浓度次氯酸水制造机，其特征在于：相邻的两块挡板，其在周向上的位置互补，即其轴线投影拼合为一个完整的圆。

5.如权利要求3所述的高浓度次氯酸水制造机，其特征在于：所述的混合器可水平设置或竖直设置，当水平设置时，其挡板的直边为竖直方向。

6.如权利要求3所述的高浓度次氯酸水制造机，其特征在于：相邻两挡板间的距离为混合器内径的0.2-0.6倍；挡板数量为偶数块。

7.如权利要求1所述的高浓度次氯酸水制造机，其特征在于：所述的分散器具有圆柱形的内腔主体，主流进口设在内腔主体的轴向前端，出口设在内腔主体的轴向后端，主流进口的截面直径小于内腔主体的截面直径；支流进口设在分散器的管壁上，位于内腔主体靠近主流进口的一端。

8.如权利要求1所述的高浓度次氯酸水制造机，其特征在于：所述主流进口处的管壁向内延伸，伸入内腔主体，形成阻挡支流进口流路的环形壁；该环形壁至少阻挡支流进口内径的1/2。

9.如权利要求1所述的高浓度次氯酸水制造机，其特征在于：所述的主流进口和支流进口之间还有外接旁通管路，用于分配部分主流进口的流量至支流进口，该部分流量可为主流进口流量的1-10%。

10.如权利要求1所述的高浓度次氯酸水制造机，其特征在于：所述分散器的长度为其内腔主体直径的2-4倍；内腔主体直径为主流进口直径的1.5-3倍。