CN206266717U - 一种能回收氯气的制氯酸钠装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种能回收氯气的制氯酸钠装置，包括通过管道依次连接的电解槽、换热器、碱洗塔和滴滤塔，所述电解槽上设有进料口，所述滴滤塔顶部设有排气口，电解槽还通过管道连接有反应器，所述反应器上设有出水管，所述换热器还设有与反应器连接的冷凝水回流管，所述碱洗塔内设有碱液循环喷淋装置，碱洗塔还通过管道连接有碱液储存桶，所述滴滤塔内设有喷淋管和设置在喷淋管下部的填料，滴滤塔外部设有与喷淋管连通的耐碱泵，滴滤塔底部通过管道与碱液储存桶连通，所述耐碱泵还与滴滤塔内底部连通，电解槽与反应器、换热器与反应器、碱液储存桶与碱洗塔之间的管道上均设有提升泵和阀门。本实用新型结构简单实用、运行可靠、经济实用。
Description
技术领域
本实用新型涉及化工设备领域，具体是指一种能回收氯气的制氯酸钠装置。
背景技术
氯化钠电解成氯酸钠过程中，电解槽产生氯酸钠尾气，其主要成分为氢气、水蒸气，还含有少量的氧气和氯气。现有氯酸钠尾气回收技术不仅电耗大，而且尾气中有氯气排放，不利于节能环保。本项目实施有助于降低氯酸钠工艺中电解电耗，节约电能；同时，可减少氯酸钠尾气中的氯气排放，达到了节能环保的作用。提供一种结构简单、运行可靠、经济实用的一种电解尾气中氯气回收装置是非常有必要的。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：提供一种带有电解尾气中氯气回收功能的制氯酸钠装置，生产氯酸钠工艺中副产的尾气中氯气的回收技术，采用换热器将大部分氯酸钠尾气中的氯气溶于冷凝水中并送回反应器中进行反应，从而提高氯气的利用率。
本实用新型通过下述技术方案实现：一种能回收氯气的制氯酸钠装置，包括通过管道依次连接的电解槽、换热器、碱洗塔和滴滤塔，所述电解槽上设有进料口，所述滴滤塔顶部设有排气口，电解槽还通过管道连接有反应器，所述反应器上设有出水管，所述换热器还设有与反应器连接的冷凝水回流管，所述碱洗塔内设有碱液循环喷淋装置，碱洗塔还通过管道连接有碱液储存桶，所述滴滤塔内设有喷淋管和设置在喷淋管下部的填料，滴滤塔外部设有与喷淋管连通的耐碱泵，滴滤塔底部通过管道与碱液储存桶连通，所述耐碱泵还与滴滤塔内底部连通，电解槽与反应器、换热器与反应器、碱液储存桶与碱洗塔之间的管道上均设有提升泵和阀门。本实用新型是一种制备粗氯酸钠溶液的装置，只是制备氯酸钠晶体工艺中的一部分。首先本实用新型的进料端在电解槽的进料口处，而进入电解槽的原料为经过精制的工业盐水，所述精制工业盐水进入电解槽后便通过电解从而得到含有氯酸钠的混合溶液，所述的电解槽为无隔膜电解槽，其中电解原理为：
阳极反应：2Cl- → Cl2 + 2e-；
阴极反应：2H2O + 2e- → H2↑+ 2OH-；
液相反应：Cl2 + H2O ⇄ HClO + H+ + Cl-
HClO ⇄ H+ + ClO-
2HClO + ClO- → ClO3 - + 2H+ + 2Cl-；
总反应：NaCl + 3H2O + 6F → NaClO3 + 3H2↑；
其中F表示电能，也就是说通过加入精制工业盐水电离然后产生含有氯酸钠的混合溶液和氢气，然后再把含有氯酸钠的混合溶液送入反应器进一步反应，而电解槽排出的气体中不仅仅包含有氢气，还含有部分水蒸气和氯气，而如果将这部分气体直接收集会导致得到的氢气不纯，所以本实用新型设置一套装置能够处理制氯酸钠产生的尾气。
所述的尾气首先通过管道进入换热器中，所述换热器是采用循环冷却水的方式来进行降温，也就是冷凝管原理，而经过换热器冷却的尾气能够尽可能的回收水和氯气，因为水蒸气经过冷却变成液态冷凝水，而大量氯气也溶解于冷凝水中，而本装置将冷凝水通过提升泵输送到反应器当中进行反应，能够有效回收氯气，提高氯的利用率，增加氯酸钠的产率。而经过换热器冷凝后的尾气还含有少量的氯气，然后通过管道进入碱洗塔中进行进一步地中和吸收，通过碱洗塔的碱液循环喷淋装置将碱液变成微小液滴并于尾气接触，而所述的碱液循环喷淋装置不仅提高了气液两相的接触面积，提高氯气的吸收效率，而且还能够通过循环喷淋的方式提高碱液的吸收效率，减少药剂的使用量，从而降低运行成本；处理后的尾气从碱洗塔的顶部排出，并进入滴滤塔进行最后一步的清洗，而反复循环吸收氯气的碱液在使用一定时间后，便以盐溶液的形式排出，而所述的盐溶液还可以收集后通入电解槽再次电解，再进一步提高氯酸钠的产率。然后进入滴滤塔的尾气再经过滴滤塔的洗涤，进一步减少尾气中的氯气，也稀释了碱雾，从而能够得到较为纯净的氢气，而滴滤塔中的洗涤剂为脱盐水，脱盐水在水洗塔中与电解尾气逆流接触深度吸收其中的氯气和少量的碱液后，向其中加入片碱，获得30%的碱液，碱液在碱洗塔与电解尾气逆流接触吸收其中的氯气，获得的废碱然后可送入建业储存桶中进行碱洗。其中，换热器的原理为公知常识，也是本领域技术人员的常用技术，所以这里不对其原理和结构进行过多阐述。
为更好的实现本实用新型，进一步地，所述反应器为反应釜，所述反应釜内设有搅拌装置和分布器，换热器与反应器连通的管道穿过反应器并与分布器连通。所述的反应釜通过搅拌来充分混合反应器中的液体，而所述的分布器是用来将回流的冷凝液均匀的分布在反应器内，所述的冷凝液中含有HCl，而在在HCl高浓度情况下发生副反应2NaClO3 + 4HCL→ 2ClO2 + CL2 + 2NaCl + 2H2O，生成二氧化氯，对电解带来危害。所以通过分布器和搅拌装置能够防止局部出现过高浓度的HCl情况发生。而且可以在反应器中通入一定含量的惰性气体，从而进一步提高分布器的分布效率。其中所述的反应釜和分布器均为本领域技术人员常用的装置，其原理和具体结构均为现有技术，这里不再赘述。
进一步地，所述换热器为内部设有钛管的翅片式换热器。钛管质量轻，强度高，机械性能优越，它广泛应用于热交换设备，而且本装置处理的尾气含有氯气这种腐蚀性气体，若采用普通材质的金属管材容易出现被腐蚀的问题，而钛材质的导热管具有良好的抗腐蚀性能；而所述的翅片式散热器是气体与液体热交换器中使用最为广泛的一种换热设备。它通过在普通的基管上加装翅片来达到强化传热的目的，与普通的换热器相比具有较好的热交换性能，能够提高冷凝效果增加回流的冷凝水量，从而进一步提高氯气回收率。
进一步地，所述滴滤塔内部设有两层喷淋管，耐碱泵通过一根管道分别与两层喷淋管连通，喷淋管之间和下层的喷淋管下部均设有一层填料，所述填料为花环式填料。花环填料的主要特点是填料的空隙率大，不易被堵塞，还有通量大、阻力小等优点，花环填料也称梅花环填料，是由许多圆环结绕而成，由于填料的空隙处能有较高的持液量，由于这种填料的间隙处能有较高的滞液量，可使塔内液体停留时间较长，从而增加了气液的接触时间，提高了填料的传质效率。
进一步地，所述滴滤塔外部还设有与耐碱泵连接的储液箱。所述的储液箱是用来储存脱盐水的装置。
进一步地，所述电解槽内设有一层钛材质的保护层。
进一步地，所述碱液循环喷淋装置包括设置在碱洗塔内部的多层耐碱喷淋管，所述碱液储存桶与碱洗塔连通的管道穿过碱洗塔并分别于每层耐碱喷淋管连通，碱液储存桶与碱洗塔连通的管道主管上设有的提升泵与碱洗塔底部连通。
进一步地，所述滴滤塔外部还设有观察窗。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
（1）本实用新型结构简单实用、运行可靠、经济实用，本实用新型较现有的制备氯酸钠工艺中间装置，不仅具有较高的粗氯酸钠液体产率，而且通过设有的尾气处理装置能够高效的处理电解槽排出的尾气，提高氯气的回收率和氢气的纯度；
（2）本实用新型通过采用换热器降低氯酸钠尾气温度，大部分氯酸钠尾气中的氯气溶于冷凝水中，含氯的冷凝水返回到反应器中，使得排放的氯气回收85%以上。同时降低了后续的碱洗塔中碱液的耗量；
（3）本实用新型通过选择合适的分布器类型、通过增加搅拌机搅拌、通入惰性气体等方式来使冷凝液均匀分布与反应器中，避免了二氧化氯的产生，提高量装置的安全性。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其他特征、目的和优点将会变得更为明显：
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的功能示意图。
其中：1—电解槽，2—换热器，3—碱洗塔，4—滴滤塔，5—进料口，6—排气口，7—反应器，8—冷凝水回流管，9—碱液储存桶，10—喷淋管，11—填料，12—耐碱泵，13—出水管，14—分布器，15—储液箱，16—耐碱喷淋管，17—观察窗。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多层”的含义是两个或两个以上。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；也可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
实施例1：
本实施例的一种能回收氯气的制氯酸钠装置，如图1和图2所示，包括电解槽1和反应器7，所述电解槽1为无隔膜电解槽1，电解槽1上设有进料口5，而进入电解槽1的原料为精制工业盐水；而电解槽1的底部通过管道与反应器7连通，且在管道上设有提升泵A和阀门，通过阀门可断开电解槽1与反应器7的连接状态，而所述的反应器7为带有搅拌装置的反应釜，且反应器7上还设有出水管13，用于排出反应后的粗制氯酸钠溶液。而电解槽1排气口6上连接有尾气处理系统，所述的尾气处理系统包括换热器2、碱洗塔3和滴滤塔4，所述的换热器2的进气口通过管道与电解槽1的排气口6连接，而换热器2一侧的排气口6通过管道与碱洗塔3连通，而碱洗塔3顶部的排气端设有管道与滴滤塔4连通，最后在滴滤塔4的上部设有排气口6，用于排出处理后的尾气。
换热器2为翅片式换热器2，其上端设有循环水进口，下部设有循环水出口，通过循环水来实现冷凝效果，而本实施例中进入换热器2的尾气一般温度变化值为85℃降低至55℃，而换热器2下部的冷凝管还设有冷凝水回流管8与反应器7连通，所得到的冷凝液通过冷凝水回流管8上设有的提升泵送入反应器7中，而换热器2与反应器7连接的管道上也设有阀门。
实施例2：
本实施例是在上述实施例1的基础上，进一步地限定，所述的碱洗塔3外部设有碱液储存桶9，而碱洗塔3内还等距设有三层耐碱喷淋管16，碱洗塔3内底部为盛放喷淋液的储液池，所述储液池一侧设有管道穿过碱洗塔3并连接有带有阀门的提升泵B，而提升泵B设有管道分别于每一层耐碱喷淋管16连通。而所述的碱洗塔3的碱洗液为NaOH溶液。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。
实施例3：
本实施例是在上述实施例的基础上，进一步地限定，所述的滴滤塔4具体为玻璃钢吸收塔，而滴滤塔4内设有两层喷淋管10，两层喷淋管10之间设有花环式的填料11，而下部的喷淋管10的下面也设有花环式的填料11，而滴滤塔4内底部也设有用于盛放滴滤液的池体，而池体一侧设有穿出的滴滤塔4的管道，穿出滴滤塔4的管道的右端连接有耐碱泵12，而耐碱泵12通过管道分别与每一层喷淋管10连通，为其输送滴滤液。而所述的滴滤液为脱盐水。而滴滤塔4外壁上还设有与耐碱泵12连通的储液箱15，而滴滤塔4外壁上部还设有两个用于检查清洗情况的观察窗17，每个观察窗17与每层喷淋管10的位置相对应。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。
实施例4：
本实施例是在上述实施例的基础上，进一步地限定，所述尾气处理系统还包括有碱液储存桶9，而所述的碱液储存桶9通过管道与碱洗塔3底部连通，而碱液储存桶9与碱洗塔3连通的管道上设有提升泵C，而碱液储存桶9还通过管道与滴滤塔4底部连通，而在碱液储存桶9与滴滤塔4连通的管道上设有阀门。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。
实施例5：
本实施例是在上述实施例的基础上，进一步地限定，所述反应器7为反应釜，所述反应釜内设有搅拌装置和分布器14，换热器2与反应器7连通的管道穿过反应器7并与分布器14连通。所述的反应釜通过搅拌来充分混合反应器7中的液体，而所述的分布器14是用来将回流的冷凝液均匀的分布在反应器7内，所述的冷凝液中含有HCl，而在在HCl高浓度情况下发生副反应2NaClO3 + 4HCL → 2ClO2 + CL2 + 2NaCl + 2H2O，生成二氧化氯，对电解带来危害。所以通过分布器14和搅拌装置能够防止局部出现过高浓度的HCl情况发生。而且可以在反应器7中通入一定含量的惰性气体，从而进一步提高分布器14的分布效率。其中所述的反应釜和分布器14均为本领域技术人员常用的装置，其原理和具体结构均为现有技术，这里不再赘述。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。
实施例6：
本实施例是在上述实施例的基础上，进一步地限定，所述电解槽1内设有一层钛材质的保护层。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。
可以理解的是，根据本实用新型实施例的反应釜、换热器和电解槽，其工作原理和工作过程都是现有技术，且为本领域的技术人员所熟知，这里就不再进行详细描述。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种能回收氯气的制氯酸钠装置，包括通过管道依次连接的电解槽（1）、换热器（2）、碱洗塔（3）和滴滤塔（4），所述电解槽（1）上设有进料口（5），所述滴滤塔（4）顶部设有排气口（6），电解槽还通过管道连接有反应器（7），所述反应器（7）上设有出水管（13），其特征在于：所述换热器（2）还设有与反应器（7）连接的冷凝水回流管（8），所述碱洗塔（3）内设有碱液循环喷淋装置，碱洗塔（3）还通过管道连接有碱液储存桶（9），所述滴滤塔（4）内设有喷淋管（10）和设置在喷淋管（10）下部的填料（11），滴滤塔（4）外部设有与喷淋管（10）连通的耐碱泵（12），滴滤塔（4）底部通过管道与碱液储存桶（9）连通，所述耐碱泵（12）还与滴滤塔（4）内底部连通，电解槽（1）与反应器（7）、换热器（2）与反应器（7）、碱液储存桶与碱洗塔（3）之间的管道上均设有提升泵和阀门。
2.根据权利要求1所述的一种能回收氯气的制氯酸钠装置，其特征在于：所述反应器（7）为反应釜，所述反应釜内设有搅拌装置和分布器（14），换热器（2）与反应器（7）连通的管道穿过反应器（7）并与分布器（14）连通。
3.根据权利要求1或2所述的一种能回收氯气的制氯酸钠装置，其特征在于：所述换热器（2）为内部设有钛管的翅片式换热器。
4.根据权利要求1或2所述的一种能回收氯气的制氯酸钠装置，其特征在于：所述滴滤塔（4）内部设有两层喷淋管（10），耐碱泵（12）通过一根管道分别与两层喷淋管（10）连通，喷淋管（10）之间和下层的喷淋管（10）下部均设有一层填料（11），所述填料（11）为花环式填料。
5.根据权利要求1或2所述的一种能回收氯气的制氯酸钠装置，其特征在于：所述滴滤塔（4）外部还设有与耐碱泵（12）连接的储液箱（15）。
6.根据权利要求1或2所述的一种能回收氯气的制氯酸钠装置，其特征在于：所述电解槽（1）内设有一层钛材质的保护层。
7.根据权利要求1或2所述的一种能回收氯气的制氯酸钠装置，其特征在于：所述碱液循环喷淋装置包括设置在碱洗塔（3）内部的多层耐碱喷淋管（16），所述碱液储存桶（9）与碱洗塔（3）连通的管道穿过碱洗塔（3）并分别于每层耐碱喷淋管（16）连通，碱液储存桶（9）和碱洗塔（3）连通管道上设有的提升泵还通过管道与碱洗塔（3）底部连通。
8.根据权利要求1或2所述的一种能回收氯气的制氯酸钠装置，其特征在于：所述滴滤塔（4）外部还设有观察窗（17）。
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