CN204079477U - 反应釜及采用该反应釜的二氧化氯发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种反应釜，包括具有内腔的壳体，内腔被分隔成内层、中层和外层；内层通过分隔件分隔成相互连通的混合腔和第一反应腔，混合腔位于第一反应腔的上方，中层设为加热腔，外层设为第二反应腔；第一反应腔与第二反应腔之间在底部开孔通过反应液连接管连通，混合腔与第二反应腔之间在顶部开孔通过空气连接管连通；在壳体的顶部设有分别与混合腔连通的第一加药口、第二加药口、出气口；在壳体的顶部设有与加热腔连通的加水口、加热口；在壳体上部设有与第二反应腔连通的进气口。本实用新型还公开了采用该反应釜的二氧化氯发生器。本实用新型具有结构紧凑、体积小、产物转化率稳定且高、产物收率较高的特点,避免密封腐蚀失效难题。

Description

反应釜及采用该反应釜的二氧化氯发生器

技术领域

本实用新型涉及一种化学反应设备，特别是涉及一种反应釜及采用该反应釜的二氧化氯发生器。

背景技术

目前,二氧化氯发生器品牌较多，按照发生产物分为高纯二氧化氯发生器和二氧化氯与氯混合消毒剂发生器两种，应用得较多的发生器为后者。二氧化氯与氯混合消毒剂发生器现存主要问题有以下几点：1、传统的二氧化氯发生器所采用的反应釜多为塔状结构，转化率不高，很多都在70％-85％左右，而为了提高转化率，一般是采用多个反应釜用管道连接的方式，存在结构复杂、体积大的缺点；2、二氧化氯收率和纯度不高；3、残液中含有未反应的原材料氯酸盐或亚氯酸盐与气体一起投加到水体中去，容易导致氯酸根、亚氯酸根超标；4、反应容器质量参差不齐，主要材质是聚四氟乙烯、钛合金等，前者使用寿命不长，后者价格较高。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的之一是为了提供一种结构紧凑、体积小、产物转化率稳定且高、产物收率较高的反应釜。

本实用新型的目的之一还可以提供一种反应釜，采用高硼硅玻璃一体成型，避免了各连接部分在二氧化氯、氯气和盐酸等强腐蚀性和高温下的密封腐蚀失效难题，提高使用寿命。

本实用新型的目的之二是为了提供一种采用上述反应釜的二氧化氯发生器，能够将残液与气体进行分离，有效避免了残液投加水体带来的消毒副产物超标风险；另外，本装置采用独特的药剂控制系统,实现药剂投加比例自动比对调节,从而保证设备运行的稳定性。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

反应釜，包括具有内腔的壳体，其特征在于：

1)所述反应釜的内腔被分隔成内层、中层和外层，形成三层嵌套式结构；

2)所述反应釜采用如下两种结构中的任意一种：

a)内层通过分隔件分隔成相互连通的混合腔和第一反应腔，混合腔位于第一反应腔的上方，中层设为加热腔，外层设为第二反应腔；

b)外层通过分隔件分隔成相互连通的混合腔和第一反应腔，混合腔位于第一反应腔的上方，中层设为加热腔，内层设为第二反应腔；

3)所述第一反应腔与第二反应腔之间在底部开孔通过反应液连接管连通，所述混合腔与第二反应腔之间在顶部开孔通过空气连接管连通；在壳体的顶部设有分别与混合腔连通的第一加药口、第二加药口、出气口；在壳体的顶部设有与加热腔连通的加水口、加热口；在壳体上部设有与第二反应腔连通的进气口。

实现本实用新型的一种实施方式是：所述反应釜为采用高硼硅玻璃制作而成的反应釜，其为一体成型结构。

实现本实用新型的一种实施方式是：所述分隔件由若干个由上往下依次交替设置的第一分隔板和第二分隔板构成，其中，第一分隔板和第二分隔板的中部均设有向上延伸出的圆环柱体，在第一分隔板上位于圆环柱体内部的位置设有贯穿的通孔，在第二分隔板上位于圆环柱体外侧的位置设有环形孔。

实现本实用新型的一种实施方式是：在壳体的顶部还设有与混合腔连通的压力测量口。

实现本实用新型的一种实施方式是：在壳体的顶部还设有分别与加热腔连通的溢流口和液位监测口。

实现本实用新型的一种实施方式是：在壳体上部还设有分别与第二反应腔连通的水冲口、残液口和测温口。

实现本实用新型的一种实施方式是：在壳体的底部还设有与第一反应腔连通的排空口。

实现本实用新型的一种实施方式是：在壳体的侧壁上还设有分别与加热腔和第二反应腔连通的第一液位观测管和第二液位观测管。

二氧化氯发生器，其特征在于：包括反应釜、控制系统和投加系统；

1)所述反应釜为本实用新型的目的之一所述的反应釜；

2)所述控制系统包括控制器、加热器、第一温度传感器、第二温度传感器、负压传感器、液位计；所述加热器设置于反应釜的加热腔中，其信号输入端与控制器的信号输出端连接；所述第一温度传感器设置于反应釜的加热腔内，其信号输出端与控制器的信号输入端连接；所述第二温度传感器设置于反应釜的第二反应腔内，其信号输出端与控制器的信号输入端连接；所述负压传感器设置于反应釜的混合腔内，其信号输出端与控制器的信号输入端连接；所述液位计设置于反应釜的加热腔内，其信号输出端与控制器的信号输入端连接；

3)所述投加系统包括药剂投加系统和二氧化氯气体投加系统；

3-1)所述药剂投加系统包括带有第一超声波液位计的氯酸钠储存罐，带有第二超声波液位计的盐酸储存罐；所述氯酸钠储存罐的输出端通过计量泵与反应釜的第一加药口连接，所述盐酸储存罐的输出端通过计量泵与反应釜的第二加药口连接；第一超声波液位计和第二超声波液位计分别与控制系统的控制器连接；两个计量泵的信号输入端分别与控制器的信号输出端连接；

3-2)所述二氧化氯气体投加系统包括分配器和水射器；分配器的进气端与反应釜的出气口连接，其出气端与水射器的进气端连接。

实现本实用新型的一种实施方式是：所述控制系统还包括安全报警器，所述安全报警器的信号输入端分别与第一温度传感器、第二温度传感器、负压传感器、液位计的信号输出端连接。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型结构上更为紧凑，体积更小，有别于传统的二氧化氯反应釜的塔状结构，采用嵌套式结构，反应釜分内中外三层，包括混合腔、第一反应腔、加热腔和第二反应腔；各层之间的连接通过在内部开孔接管连接，减少了外部的管路连接，采用高硼硅玻璃一体成型，避免了各连接部分在二氧化氯、氯气和盐酸等强腐蚀性和高温下的密封腐蚀失效难题。

2、本实用新型在反应釜材料上，有别于其他二氧化氯发生器厂家采用的聚四氟乙烯、钛合金、高氯化聚氯乙烯等材料，独创使用高硼硅玻璃进行制作，为二氧化氯发生器的制作选材提供了一条有益的思路。高硼硅玻璃具有更强的抗断裂性能；耐酸耐碱耐水，抗腐蚀性能优越，拥有良好的热稳定性、化学稳定性和电学性能，具有抗化学侵蚀性、抗热冲击性、承受高温等特性，加工性能良好，可以形成各种复杂的形状结构，虽有脆性较大，不抗机械冲击，对运输要求较高的特点，但随着交通物流业的发展运输的局限性已经大为降低，未来应用前景广泛。

3、本实用新型通过三级三温反应，独特的水浴加热结构，传热面积的不同使得混合腔、第一反应腔和第二反应腔的温度不同，提高了二氧化氯收率，同时三级反应保证足够的反应时间(最长90min),从而使得二氧化氯转化率达到93％以上。

4、二氧化氯发生器盐酸与氯酸钠药剂配比是否精确对于二氧化氯的转化率影响较大，本实用新型采用独特的药剂控制系统，通过储罐的超声波液位计监测液位变化情况计算出一定时间内的药剂的实际消耗量L、一定时间内投加水体需要的理论药剂量除以固定冲程下每脉冲的打药量得到计量泵该时间段内计量泵的脉冲数N，以实际消耗量L除以脉冲数N得到当前冲程下的每脉冲打药量m,实现药剂投加比例自动比对调节。本实用新型能够将残液与气体进行分离，有效避免了残液投加水体带来的消毒副产物超标风险；本装置实现药剂投加比例自动比对调节,从而进一步提高二氧化氯转化率。

综上所述，本实用新型提供一种高可靠性、高效率的反应釜及二氧化氯发生器。该反应釜采用一体成型的高硼硅玻璃制作，耐高温耐腐蚀，拥有独特结构的三级三温的二氧化氯发生工艺和精确的药剂控制与安全报警系统，确保反应时间达到60分钟以上，最长达到90min，水浴加热方式简单、稳定和温和，避免加热器腐蚀问题，二氧化氯转化率稳定且高，多级多温的工艺使得二氧化氯收率较高，采用气液分离器(分配器及水射器)把残液与气体进行分离，有效避免了残液投加水体带来的消毒副产物超标风险。在二氧化氯发生器制作材料上区别于其他二氧化氯设备厂家，选用了高硼硅玻璃，属于首创。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的反应釜的剖视图。

图2为本实用新型实施例1的反应釜的俯视结构示意图。

图3为本实用新型实施例1的二氧化氯发生器的系统结构示意图。

其中：1、壳体；11、混合腔；111、第一加药口；112、第二加药口；113、出气口；114、压力测量口；12、第一反应腔；121、排空口；13、加热腔；131、加水口；132、加热口；133、溢流口；134、第一液位监测口；135、第二液位监测口；14、第二反应腔；141、进气口；142、水冲口；143、残液口；144、测温口；15、反应液连接管；16、空气连接管；17、第一分隔板；171、通孔；18、第二分隔板；181、环形孔；19、第一液位观测管；20、第二液位观察管；21、控制器；22、加热器；23、第一温度传感器；24、第二温度传感器；25、负压传感器；26、液位计；31、氯酸钠储存罐；32、盐酸储存罐；33、第一超声波液位计；34、第二超声波液位计；35、计量泵；41、分配器；42、水射器。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：

实施例1：

参照图1和图2，本实施例所述反应釜，包括具有内腔的壳体1，

1)所述反应釜的内腔被分隔成内层、中层和外层，形成三层嵌套式结构；

2)所述反应釜采用如下结构：a)内层通过分隔件分隔成相互连通的混合腔11和第一反应腔12，混合腔11位于第一反应腔12的上方，中层设为加热腔13，外层设为第二反应腔14；

3)所述第一反应腔12与第二反应腔14之间在底部开孔通过反应液连接管15连通，所述混合腔11与第二反应腔14之间在顶部开孔通过空气连接管16连通；在壳体1的顶部设有分别与混合腔11连通的第一加药口111、第二加药口112、出气口113；在壳体1的顶部设有与加热腔13连通的加水口131、加热口132；在壳体1上部设有与第二反应腔14连通的进气口141。

所述反应釜为采用高硼硅玻璃制作而成的反应釜，其为一体成型结构。

所述分隔件由若干个由上往下依次交替设置的第一分隔板17和第二分隔板18构成，其中，第一分隔板17和第二分隔板18的中部均设有向上延伸出的圆环柱体，在第一分隔板17上位于圆环柱体内部的位置设有贯穿的通孔171，在第二分隔板18上位于圆环柱体外侧的位置设有环形孔181。采用这种结构能够增加药液的混合及吸热的时间，使得药液混合更加均匀，并实现部分反应。所述第一分隔板17的数量为三个，所述第二分隔板18的数量为三个。

在壳体1的顶部还设有与混合腔11连通的压力测量口114。

在壳体1的顶部还设有分别与加热腔13连通的溢流口133和第一液位监测口134和第二液位检测口135。

在壳体1上部还设有分别与第二反应腔14连通的水冲口142、残液口143和测温口144。

在壳体1的底部还设有与第一反应腔12连通的排空口121。

在壳体1的侧壁上还设有分别与加热腔13和第二反应腔14连通的第一液位观测管19和第二液位观测管20。参照图3，二氧化氯发生器，包括反应釜、控制系统和投加系统；

1)所述反应釜为本实用新型的目的之一所述的反应釜；

2)所述控制系统包括控制器21、加热器22、第一温度传感器23、第二温度传感器24、负压传感器25、液位计26；所述加热器22设置于反应釜的加热腔13中，其信号输入端与控制器21的信号输出端连接；所述第一温度传感器23设置于反应釜的加热腔13内，其信号输出端与控制器21的信号输入端连接；所述第二温度传感器24设置于反应釜的第二反应腔14内，其信号输出端与控制器21的信号输入端连接；所述负压传感器25设置于反应釜的混合腔11内，其信号输出端与控制器21的信号输入端连接；所述液位计26设置于反应釜的加热腔13内，其信号输出端与控制器21的信号输入端连接；

3)所述投加系统包括药剂投加系统和二氧化氯气体投加系统；

3-1)所述药剂投加系统包括带有第一超声波液位计33的氯酸钠储存罐31，带有第二超声波液位计34的盐酸储存罐32；所述氯酸钠储存罐31的输出端通过计量泵35与反应釜的第一加药口111连接，所述盐酸储存罐32的输出端通过计量泵35与反应釜的第二加药口112连接；第一超声波液位计33和第二超声波液位计34分别与控制系统的控制器21连接；两个计量泵35的信号输入端分别与控制器21的信号输出端连接；

3-2)所述二氧化氯气体投加系统包括分配器41和水射器42；分配器41的进气端与反应釜的出气口113连接，其出气端与水射器42的进气端连接。

所述控制系统还包括安全报警器，所述安全报警器的信号输入端分别与第一温度传感器23、第二温度传感器24、负压传感器25、液位计26的信号输出端连接。

本装置的工作原理是一定浓度的氯酸钠溶液和浓盐酸在一定温度下进行反应得到二氧化氯与氯气的混合气体，通过混合腔、反应腔温度的不同的多级多温反应提高二氧化氯收率，通过提高反应时间(最大达到90min),提高二氧化氯转化率。

本装置工作过程如下：

1、通过加水口往加热区加水，水达到设定液位后启动加热口的加热器(两用两备)使得加热区水温达到预设温度75℃；

2、启动图3中的水射器，使得反应釜内部形成一定真空；

3、启动图3中的盐酸与氯酸钠计量泵把药剂按照盐酸：氯酸钠＝2:1的体积比通过第一加药口和第二加药口投加到反应釜中去；

4、盐酸和氯酸钠在反应釜内经过图1混合区的多个第一分隔板和第二分隔板进行混合、吸热、部分反应(温度40-50℃)，然后重力自流到第一反应腔吸热继续进行反应(温度60-70℃)，再通过反应釜底部的反应液连接管流到第二反应腔吸热继续进行反应(温度60-70℃)，第二反应腔的液位逐渐达到残液口的高度后溢流到残液桶中进行储存，反应过程中产生二氧化氯与氯气混合气体。

5、整个反应过程中通过进气口往第二反应腔通入空气，然后气体通过空气连接管进入反应釜混合腔的顶部，空气把反应釜内二氧化氯气体浓度稀释到10％以下，产生的二氧化氯、氯气和空气混合气体通过出气口用水射器抽出后投加到水体中去。

6、反应过程中通过加热腔的液位监测口的液位计控制加热区高低液位，缺水时通过电动阀自动补偿，水过多时通过溢流口溢流到反应釜外；另通过测温口的温度探头监测反应釜反应液体温度和加热腔温度，当反应液体温度低于设定值时，提高加热腔温度(不高于最高设定值)，从而保证反应温度的稳定。

7、反应过程中反应釜内需要保证足够的真空度，在真空度过低或其他故障时，打开排空口和水冲口，进行排空清洗。

实施例2：

本实施例的特点是：所述反应釜采用如下结构：

b)外层通过分隔件分隔成相互连通的混合腔和第一反应腔，混合腔位于第一反应腔的上方，中层设为加热腔，内层设为第二反应腔；

其他与实施例1相同。

其他实施例：

本实用新型所述的反应釜最内层混合区采用隔板混合，也可换成其他的混合形式，例如拉西环、波纹填料等；

本实用新型所述的反应釜的第一反应腔、第二反应腔可以增加填料加强混合反应效果；最内层和最外层之间的联通管可以结合需要进行增加。

本实用新型所述的反应釜除用于盐酸与氯酸钠反应制备二氧化氯与氯气混合气体外，还适用于多种药剂在加热条件下进行反应，产物为气体的化工过程。

还可以使用多个本实用新型所述的反应釜连接在一起，形成的多级多温反应。

与本实用新型所述的反应釜结构相同或类似的三层玻璃反应釜制作的生化制备装置。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.反应釜，包括具有内腔的壳体，其特征在于：

1)所述反应釜的内腔被分隔成内层、中层和外层，形成三层嵌套式结构；

2)所述反应釜采用如下两种结构中的任意一种：

a)内层通过分隔件分隔成相互连通的混合腔和第一反应腔，混合腔位于第一反应腔的上方，中层设为加热腔，外层设为第二反应腔；

b)外层通过分隔件分隔成相互连通的混合腔和第一反应腔，混合腔位于第一反应腔的上方，中层设为加热腔，内层设为第二反应腔；

3)所述第一反应腔与第二反应腔之间在底部开孔通过反应液连接管连通，所述混合腔与第二反应腔之间在顶部开孔通过空气连接管连通；在壳体的顶部设有分别与混合腔连通的第一加药口、第二加药口、出气口；在壳体的顶部设有与加热腔连通的加水口、加热口；在壳体上部设有与第二反应腔连通的进气口。

2.根据权利要求1所述的反应釜，其特征在于：所述反应釜为采用高硼硅玻璃制作而成的反应釜，其为一体成型结构。

3.根据权利要求1所述的反应釜，其特征在于：所述分隔件由若干个由上往下依次交替设置的第一分隔板和第二分隔板构成，其中，第一分隔板和第二分隔板的中部均设有向上延伸出的圆环柱体，在第一分隔板上位于圆环柱体内部的位置设有贯穿的通孔，在第二分隔板上位于圆环柱体外侧的位置设有环形孔。

4.根据权利要求1所述的反应釜，其特征在于：在壳体的顶部还设有与混合腔连通的压力测量口。

5.根据权利要求1所述的反应釜，其特征在于：在壳体的顶部还设有分别与加热腔连通的溢流口和液位监测口。

6.根据权利要求1所述的反应釜，其特征在于：在壳体侧面还设有分别与第二反应腔连通的水冲口、残液口和测温口。

7.根据权利要求1所述的反应釜，其特征在于：在壳体的底部还设有与第一反应腔连通的排空口。

8.根据权利要求1所述的反应釜，其特征在于：在壳体的侧壁上还设有分别与加热腔和第二反应腔连通的第一液位观测管和第二液位观测管。

9.二氧化氯发生器，其特征在于：包括反应釜、控制系统和投加系统；

1)所述反应釜为权利要求1-8中任意一项所述的反应釜；

2)所述控制系统包括控制器、加热器、第一温度传感器、第二温度传感器、负压传感器、液位计；所述加热器设置于反应釜的加热腔中，其信号输入端与控制器的信号输出端连接；所述第一温度传感器设置于反应釜的加热腔内，其信号输出端与控制器的信号输入端连接；所述第二温度传感器设置于反应釜的第二反应腔内，其信号输出端与控制器的信号输入端连接；所述负压传感器设置于反应釜的混合腔上部，其信号输出端与控制器的信号输入端连接；所述液位计设置于反应釜的加热腔内，其信号输出端与控制器的信号输入端连接；

3)所述投加系统包括药剂投加系统和二氧化氯气体投加系统；

3-1)所述药剂投加系统包括带有第一超声波液位计的氯酸钠储存罐，带有第二超声波液位计的盐酸储存罐；所述氯酸钠储存罐的输出端通过计量泵与反应釜的第一加药口连接，所述盐酸储存罐的输出端通过计量泵与反应釜的第二加药口连接；第一超声波液位计和第二超声波液位计分别与控制系统的控制器连接；两个计量泵的信号输入端分别与控制器的信号输出端连接；

3-2)所述二氧化氯气体投加系统包括分配器和水射器；分配器的进气端与反应釜的出气口连接，其出气端与水射器的进气端连接。

10.根据权利要求9所述的二氧化氯发生器，其特征在于：所述控制系统还包括安全报警器，所述安全报警器的信号输入端分别与第一温度传感器、第二温度传感器、负压传感器、液位计的信号输出端连接。