CN204917957U - 一种制备二氧化氯的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种制备二氧化氯的装置，其结构包括：依次串联的原料混合器、二氧化氯发生器和气液分离器；原料混合器入口连接原料液进口，原料混合器出口连接双螺旋反应管，双螺旋反应管在二氧化氯发生器内其出口连接气液分离器的分离器；气液分离器内二氧化氯气体与反应残液分离后通过二氧化氯气体排出管进入二氧化氯气点；在二氧化氯发生器内有水和对水加热的电加热器，双螺旋反应管浸泡在热水中对双螺旋反应管内原料液加热反应使之生成二氧化氯气体。本实用新型有益效果：将原料混合、反应和分离在三个操作单元，每个单元装置简单小型化；除液体输送需要动力外，无需任何形式的搅拌设施；二氧化氯收率到72-83％；二氧化氯纯度到98％以上。

Description

一种制备二氧化氯的装置

技术领域

本实用新型涉及的是一种制备二氧化氯的装置。

背景技术

目前，对于用氯酸钠(NaClO₃)、蔗糖(C₁₂H₂₂O₁₁)水溶液和硫酸(H₂SO₄)水溶液为原料制备二氧化氯的工艺方法称为HJL法。此工艺方法是利用氯酸钠(NaClO₃)、蔗糖(C₁₂H₂₂O₁₁)水溶液和硫酸(H₂SO₄)水溶液为原料在适当的物料比、反应温度、反应酸度、反应时间等条件下发生氯酸根还原反应，生产二氧化氯(CLO₂)。据有关资料介绍现有技术实施上述制备二氧化氯工艺方法的装置是由一体多级串联二氧化氯反应器或多体多级串联的二氧化氯反应器、自动投药系统、自动温控系统、自动排液系统和控制系统组成。多体多级串联的二氧化氯反应器则要备有各自的自动投药系统、自动温控系统、自动排液系统和控制系统，设备构造复杂，由于加热、反应和产品分离三个过程同时在一个反应器内进行，在一个反应器内三个过程必然互相影响，设备构造必须满足三个化工过程的所需必要条件，为了保证反应时间和气液分离(产品与剩余残液的分离)，反应器内必须具备足够大的反应空间和分离空间，造成设备占用空间大，构造复杂。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种反应原料液在双螺旋反应管内自下而上进行完全反应产生二氧化氯气体(CLO₂)，二氧化氯(CLO₂)气体再通过气液分离器及时与液相分离，最后进入输气管道的一种制备二氧化氯的装置。

解决上述技术问题的技术方案是：一种制备二氧化氯的装置，所述制备二氧化氯的装置包括：依次串联连接的原料混合器、二氧化氯发生器和气液分离器；所述原料混合器入口连接原料液进口，原料混合器出口密封连接二氧化氯发生器内侧下部的双螺旋反应管的入口，双螺旋反应管设置在二氧化氯发生器内，双螺旋反应管出口位于二氧化氯发生器上部且密封连接气液分离器的分离器进入管；进入气液分离器内的二氧化氯气体与反应残液进行分离，其中二氧化氯气体从其顶部的二氧化氯气体排出管排出进入二氧化氯气点，反应残液通过残液排出管插入残液水封罐内，由位于残液水封罐上部的残液出口管将残液排到水处理点；在二氧化氯发生器内设置有水和对水加热的电加热器，所述双螺旋反应管浸泡在被加热的水中，对双螺旋反应管内原料液加热反应使之生成二氧化氯气体。

优选方案是：在所述二氧化氯发生器的上盖上分别设置有如下部件的安装口：电加热器安装口、温度检测装置安装口、pH检测装置安装口和进水口的安装口；在二氧化氯发生器的筒体侧壁上部设置有满水观察管，筒体侧壁下部设置有排水管；所述电加热器、温度检测装置、pH检测装置分别连接控制装置。

优选方案是：所述气液分离器是由上气液分离器罐体和下气液分离器罐体密封结合组成；所述分离器进入管插入至下气液分离器罐体内；在下气液分离器罐体内的上部设置有气液分离格栅；所述残液排出管位于气液分离格栅下方。

优选方案是：所述原料混合器是一台文丘里喷射器式混合器，第一原料液和第二原料液分别从第一原料液进口管和第二原料液进口管进入文丘里喷射器式混合器的通道内充分混合后进入二氧化氯发生器中。

优选方案是：所述第一原料液进口管一端安装在进口对夹法兰中心孔中，装有第一原料液进口管的进口对夹法兰设置在文丘里喷射器式混合器入口端；所述第二原料液进口管一端插入连接在文丘里喷射器式混合器内部的喉道上。

优选方案是：所述第一原料液包括：氯酸钠(NaClO₃)和蔗糖(C₁₂H₂₂O₁₁)水溶液；第二原料液是：硫酸(H₂SO₄)水溶液。

本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型克服现有技术的缺陷，本实用新型将原料混合、加热反应和产品分离分为三个操作单元进行，使每一个操作单元的装置都按该单元过程的要求条件做最佳化处理，达到每个装置最简单化、小型化。

2.本实用新型除液体输送需要动力外，无需任何形式的搅拌设施。

3.本实用新型结构简单、能耗低，能实现连续生产和随时变量连续生产；反应器在同等的生产能力条件下体积明显缩小、无需进行多设备的串并联，一套本实用新型能满足目前小者几百克/小时或大到1000kg/h的生产要求。

4.本实用新型操作安全方便，运行可靠，能使二氧化氯的收率达到72-83％；使二氧化氯得纯度达到98％以上。

附图说明

图1是本发明连接结构示意图；

图2是图1中二氧化氯发生器结构剖视放大图；

图3是图2的俯视图；

图4是图2的B-B剖视图；

图5是图1中气液分离器结构放大示意图；

图6是图1中原料液混合器结构放大示意图。

《附图中序号说明》

1：上盖；2：温度检测装置；3：电加热器；4：进水口：5：pH检测装置；6：筒体；7：发生器排出管；8：出口密封法兰；9：双螺旋反应管；10：双螺旋反应管支架；11：排水管；12：底座；14：发生器原料液进口管；15：双螺旋反应管进口密封法兰；16：满水观察管；20：二氧化氯发生器；

30：气液分离器；31：分离器进入管；32：气液分离格栅；33a：上气液分离器罐体；33b：下气液分离器罐体；34：残液排出管；35：二氧化氯气体排出管；37：上筒体法兰；38：下筒体法兰；39：残液水封罐；39b：残液出口管；

40：原料液混合器；41：第一原料液进口管；42：进口对夹法兰；43：第二原料液进口管；44：文丘里喷射器式混合器；45：出口对夹法兰；46：收缩段；47：喉道；48：扩散段；F1：第一原料液；F2：第二原料液；

50：二氧化氯用气点。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例进一步详述。

本实用新型公开一种制备二氧化氯的装置，所述制备二氧化氯的装置包括：依次串联连接的原料混合器40、二氧化氯发生器20和气液分离器30。

所述原料混合器40入口连接第一原料液进口管41和第二原料液进口管43，原料混合器40出口密封连接二氧化氯发生器20内侧下部的双螺旋反应管9入口的双螺旋反应管进口密封法兰15，双螺旋反应管9设置在二氧化氯发生器20内，双螺旋反应管9出口位于二氧化氯发生器20上部通过发生器排出管7且密封连接气液分离器30的分离器进入管31。

进入气液分离器30内的二氧化氯(CLO₂)气体与反应残液进行分离，其中二氧化氯(CLO₂)气体从其顶部的二氧化氯气体排出管35排出进入二氧化氯气点50，反应残液通过残液排出管34插入残液水封罐39内，由位于残液水封罐39上部的残液出口管39b将残液排到水处理点。

在二氧化氯发生器20内设置有水和对水加热的电加热器3，所述双螺旋反应管9浸泡在被加热的水中，对双螺旋反应管9内原料液加热反应使之生成二氧化氯(CLO₂)气体。

在所述二氧化氯发生器20的上盖1上分别设置有如下部件的安装口：电加热器3的安装口、温度检测装置2的安装口、pH检测装置5的安装口和进水口4的安装口。

在所述二氧化氯发生器20的筒体6侧壁上部设置有满水观察管16，筒体6侧壁下部设置有排水管11；所述电加热器3、温度检测装置2、pH检测装置5分别连接控制装置。

所述气液分离器30是由上气液分离器罐体33a和下气液分离器罐体33b之间通过上筒体法兰37和下筒体法兰38密封结合组成；所述分离器进入管31插入至下气液分离器罐体33b内；在下气液分离器罐体33b内的上部设置有气液分离格栅32；所述残液排出管34位于气液分离格栅32下方。二氧化氯气体通过气液分离格栅32后进入二氧化氯气体排出管35，再通过二氧化氯气体排出管35排出进入二氧化氯气点50。

所述原料混合器40是一台文丘里喷射器式混合器44，第一原料液F1和第二原料液F2分别从第一原料液进口管41和第二原料液进口管43进入文丘里喷射器式混合器44的通道内充分混合后进入二氧化氯发生器20中。

所述第一原料液进口管41一端安装在进口对夹法兰42中心孔中，装有第一原料液进口管41的进口对夹法兰42设置在文丘里喷射器式混合器44入口端；所述第二原料液进口管43一端插入连接在文丘里喷射器式混合器44内部的喉道47上。

所述第一原料液F1包括：氯酸钠(NaClO₃)和蔗糖(C₁₂H₂₂O₁₁)水溶液；第二原料液F2是：硫酸(H₂SO₄)水溶液。

更具体的说，文丘里喷射器式混合器44入口端的收缩段46通过进口对夹法兰42连接第一原料液进口管41；文丘里喷射器式混合器44出口端的扩散段48通过出口对夹法兰45密封连接双螺旋反应管进口密封法兰15。

如图6所示，下面结合第一原料液F1和第二原料液F2在文丘里喷射器式混合器44内的收缩段46、喉道47和扩散段48混合情况进行如下说明：

第一原料液F1是氯酸钠(NaClO₃)和蔗糖(C₁₂H₂₂O₁₁)水溶液，第一原料液进口管41正对文丘里喷射器式混合器44入口端带锥度的收缩段46，氯酸钠(NaClO₃)和蔗糖(C₁₂H₂₂O₁₁)水溶液经过第一原料液进口管41进入收缩段46、喉道47提高了流动速度；第二原料液F2是硫酸(H₂SO₄)水溶液，硫酸(H₂SO₄)水溶液通过第二原料液进口管43直接进入喉道47，氯酸钠(NaClO₃)和蔗糖(C₁₂H₂₂O₁₁)水溶液与硫酸(H₂SO₄)水溶液在喉道47中通过高度湍动得到混合后进入扩散段48，氯酸钠(NaClO₃)、蔗糖(C₁₂H₂₂O₁₁)水溶液和硫酸(H₂SO₄)水溶液在扩散段48通过速度变化过程达到充分混合成为合格反应料液状态，随后直接进入二氧化氯发生器20中。

在二氧化氯发生器20内设置有双螺旋反应管支架10，双螺旋反应管支架10将双螺旋反应管9固定在二氧化氯发生器20内；二氧化氯发生器20整体材质可以是304不锈钢、或聚偏二氟乙烯、或聚四氟乙烯、或聚丙烯。

所述二氧化氯发生器20包括：上盖1、筒体6和底座12，底座12设置有预制保温支架；筒体6下部设置有与文丘里喷射器式混合器44出口端相连接的发生器原料液进口管14，

筒体6上部设置有发生器排出管7和连接发生器排出管7的出口密封法兰8，出口密封法兰8密封连接装有分离器进入管31的法兰，使二氧化氯发生器20与气液分离器30密封连接。

下面对本实用新型的工艺过程进行说明：

1.第一原料液F1的氯酸钠(NaClO₃)、蔗糖(C₁₂H₂₂O₁₁)水溶液和第二原料液F2的硫酸(H₂SO₄)水溶液分别从第一原料液进口管41和第二原料液进口管43进入文丘里喷射器式混合器44内充分混合后，通过发生器原料液进口管14进入位于二氧化氯发生器20内侧下部的双螺旋反应管9中；

2.二氧化氯发生器20内的电加热器3将水加热，使双螺旋反应管9内的上述原料液充分反应生成二氧化氯气体与反应后的残余液体(下称残液)同时沿双螺旋反应管9上升进入气液分离器30，

3.进入气液分离器30的二氧化氯气体与反应残液通过分离器进入管31进到气液分离器的下气液分离器罐体33b底部，由于二氧化氯气体的浮力作用快速上升脱离液相通过气液分离格栅32进一步将夹带的液滴分离后以二氧化氯气体状态通过二氧化氯气体排出管35进入二氧化氯用气点50；

4.分离过二氧化氯气体后的剩余残液通过残液排出管34排入残液水封罐39，通过残液水封罐39上部的残液出口管39b进入污水处理系统。

Claims (6)

1.一种制备二氧化氯的装置，其特征在于，所述制备二氧化氯的装置包括：依次串联连接的原料混合器(40)、二氧化氯发生器(20)和气液分离器(30)；所述原料混合器(40)入口连接原料液进口(41,43)，原料混合器(40)出口密封连接二氧化氯发生器(20)内侧下部的双螺旋反应管(9)的入口，双螺旋反应管(9)设置在二氧化氯发生器(20)内，双螺旋反应管(9)出口位于二氧化氯发生器(20)上部且密封连接气液分离器(30)的分离器进入管(31)；

进入气液分离器(30)内的二氧化氯CLO₂气体与反应残液进行分离，其中二氧化氯CLO₂气体从其顶部的二氧化氯气体排出管(35)排出进入二氧化氯气点(50)，反应残液通过残液排出管(34)插入残液水封罐(39)内，由位于残液水封罐(39)上部的残液出口管(39b)将残液排到水处理点；

在二氧化氯发生器(20)内设置有水和对水加热的电加热器(3)，所述双螺旋反应管(9)浸泡在被加热的水中，对双螺旋反应管(9)内原料液加热反应使之生成二氧化氯CLO₂气体。

2.根据权利要求1中所述的一种制备二氧化氯的装置，其特征在于，在所述二氧化氯发生器(20)的上盖(1)上分别设置有如下部件的安装口：电加热器(3)安装口、温度检测装置(2)安装口、pH检测装置(5)安装口和进水口(4)的安装口；在二氧化氯发生器(20)的筒体(6)侧壁上部设置有满水观察管(16)，筒体(6)侧壁下部设置有排水管(11)；所述电加热器(3)、温度检测装置(2)、pH检测装置(5)分别连接控制装置。

3.根据权利要求1中所述的一种制备二氧化氯的装置，其特征在于，所述气液分离器(30)是由上气液分离器罐体(33a)和下气液分离器罐体(33b)密封结合组成；所述分离器进入管(31)插入至下气液分离器罐体(33b)内；在下气液分离器罐体(33b)内的上部设置有气液分离格栅(32)；所述残液排出管(34)位于气液分离格栅(32)下方。

4.根据权利要求1中所述的一种制备二氧化氯的装置，其特征在于，所述原料混合器(40)是一台文丘里喷射器式混合器(44)，第一原料液(F1)和第二原料液(F2)分别从第一原料液进口管(41)和第二原料液进口管(43)进入文丘里喷射器式混合器(44)的通道内充分混合后进入二氧化氯发生器(20)中。

5.根据权利要求4中所述的一种制备二氧化氯的装置，其特征在于，所述第一原料液进口管(41)一端安装在进口对夹法兰(42)中心孔中，装有第一原料液进口管(41)的进口对夹法兰(42)设置在文丘里喷射器式混合器(44)入口端；所述第二原料液进口管(43)一端插入连接在文丘里喷射器式混合器(44)内部的喉道(47)上。

6.根据权利要求4中所述的一种制备二氧化氯的装置，其特征在于，所述第一原料液(F1)包括：氯酸钠NaClO₃和蔗糖C₁₂H₂₂O₁₁水溶液；第二原料液(F2)是：硫酸H₂SO₄水溶液。