CN2169622Y

CN2169622Y - 可自控的二氧化氯发生装置系统

Info

Publication number: CN2169622Y
Application number: CN 93201383
Authority: CN
Inventors: 韩宝华; 李伯骥
Original assignee: Dalian University of Technology
Current assignee: Dalian University of Technology
Priority date: 1993-01-12
Filing date: 1993-01-12
Publication date: 1994-06-22
Anticipated expiration: 2003-01-12

Abstract

本实用新型是一种可自控的二氧化氯发生装置系统，它是由加料器，再沸器，循环泵，反应器，冷却器和具有特殊结构的双吸收塔，真空系统以及温度、压力自控系统，浓度自动监测系统，安全保护系统所组成。应用本装置系统可以安全可靠的生产高浓度的二氧化氯水溶液。可用于生活饮用水、工业废水、医院污水处理及宾馆餐厅杀菌消毒和纸浆织物漂白等方面。

Description

本发明涉及一种可以自控的二氧化氯发生装置系统。

二氧化氯（ClO₂）是一种强氧化剂，具有很强的杀菌消毒性能，对还原性的有机物和无机物具有较强的氧化降解能力。它在以下几个方面具有广泛的应用。

代替液氯处理生活饮用水：处理生活饮用水的传统方法是用液氯消毒，而用液氯消毒的主要问题是产生致癌性的三氯甲烷等有机氯化物，改用ClO₂消毒不仅不产生有机氯化物，而且还能降解酚类及3.4苯并（a）芘等有害物质。

用于工业废水处理：用ClO₂处理含酚废水，含氰废水，甲醇废水及某些印染废水是有效的。

用于灭菌消毒：如医院污水处理、宾馆餐厅的餐具清洗消毒、工业循环冷却水的杀菌灭藻等。

用于纸浆和织物的漂白：用ClO₂代替Cl₂漂白纸浆和织物，既不损伤纤维又能彻底除去杂质和色素，是目前世界上尚无与之媲美的漂白剂。

由于ClO₂分子的结构特殊，因此它的稳定性较差，遇光遇热容易分解。特别值得指出的是它的爆炸性。ClO₂容易爆炸，尤其由于压力、浓度增高，甚至容器形状、材质等都会引起爆炸。在空气中的分压为40kpa时发生激烈爆炸。但将ClO₂气体溶于水中，使其浓度低于10g／L时，是安全的。

目前国内外生产ClO₂的方法，按其主要原料来源可分为氯化钠法、氯酸钠法和亚氯酸钠法。氯化钠法生产ClO₂是一种电解装置（见中国专利CN206986U），该装置是ClO₂协同消毒发生器。其主要问题是ClO₂浓度低，满足不了大规模水处理和纸浆漂白的要求。亚氯酸钠法（见中国专利CN1048682A）的主要问题是亚氯酸钠的制备工艺比较复杂，原料来源限制了大规模生产ClO₂的可能性。氯酸钠法是生产高浓度ClO₂的重要方法，目前在工艺条件上的研究正在不断深入（见中国专利CN1058193A），但对生产装置系统的自控问题和某些设备结构问题的研究涉及较少，正是这些问题影响生产的安全可靠性，因此研制一套符合中国国情的，既能生产高浓度的ClO₂水溶液，又能保证安全的可自控的二氧化氯发生装置系统就是本发明的目的。自控作用和设备的特殊结构是保证安全生产高浓度ClO₂的必要措施。

可自控的二氧化氯装置系统的工艺流程如图所示。该装置系统的主要设备和仪器由加料器1，再沸器2，循环泵3，反应器4，冷却器5，吸收塔6，浓度监测器7，产品贮槽8，导液泵9，水贮槽10，压力控制器11，安全保护系统12和真空泵13所组成。

反应器中发生的反应如下：

主反应：

30NaClO₃＋12CH₃OH＋20H₂SO₄→30ClO₂＋

10Na₃H（SO₄）₂＋5CH₃OH＋6HCOOH＋CO₂＋23H₂O

副反应：

12NaClO₃＋6CH₃OH＋8H₂SO₄→6ClO₂＋3Cl₂＋

4Na₃H（SO₄）₂＋6CO₂＋18H₂O

反应产生的ClO₂气体在吸收塔中用水吸收。

再沸器的作用是用热水使反应物加热到反应温度。

冷却器的作用是把生成物冷却（部分冷凝），以利于吸收。

真空泵的作用是使系统处于负压状态，以降低反应温度。

本装置的特点是：

（1）反应器直径较大，无加热夹套

通过计算及实验数据确定了该反应装置中各部件的结构及尺寸，另外，通过计算及实验数据确定了加入的反应物料浓度，例如，加入的H₂SO₄浓度较大，可以利用其稀释热提高循环反应液的温度，保持反应液处在沸腾状态。

（2）提高吸收塔前冷却器的冷却效率

冷却器采用薄壁管，可使水蒸汽快速冷却冷凝，有一部分ClO₂溶解其中，提高了吸收塔的吸收效率，简化吸收塔的结构，使吸收液浓度提高。

（3）采用双塔吸收

产品由高浓度的Ⅰ^＃吸收塔排出，Ⅱ^＃吸收塔的吸收液导入Ⅰ^＃吸收塔，新鲜水加入Ⅱ^＃吸收塔。

另外由于吸收塔的特殊结构，可避免压力波动时产生的倒流现象。

（4）关键部位采用自动控制

再沸器循环水温度的自控和显示、反应系统压力的自控和显示，吸收塔产物浓度自动监测和显示。

（5）在装置的某些部位设置安全保护装置，其作用是保证反应进行，防止爆炸、防止中毒、防止触电等。

（6）可制成体积小，重量轻的发生器，便于移动、运输，可以控制一定浓度，使用灵活、方便。

因为运输产品ClO₂时，易分解、不安全，而运输反应装置是合理的。

（7）间歇式操作具有实际意义

本装置产物浓度较高，而一般使用时，浓度很低（0.1～200－mg／L），所以间歇生产不影响使用，而且带来很多方便，省去真空排料系统，简化了装置，延长机电设备寿命，一但操作失误，损失小。

本装置的工艺流程说明：

投料：首先将氯酸钠从再沸器前加入，经过泵、再沸器进入反应器，再将硫酸不经再沸器加入到反应器中，甲醇从反应器下部1／3处加入。

反应与吸收：反应器是径高比为1：6的无加热夹套的空心设备。反应产物经过反应器上部装有填料的泡沫分离器、冷却器依次进入二个鼓泡式吸收塔，每个吸收塔上部设有一个贮液槽。产品由Ⅰ^＃吸收塔底部放出。

自动控制：温度控制系统采用SWT－31型数字温度调节仪，主电路用CMOS大规模集成电路A／D转换器，LED数字显示。压力控制系统采用水银柱高度来指示反应系统压力，沿水银柱高度每隔10厘米引出一个触点，用导线引入压力控制器中，反应系统压力通过压力指示板上指示灯的数字显示。ClO₂浓度的监测是应用光度检测器原理，使波长为436～546nm的光透过吸收塔下贮液槽，达到光电管产生微电流，经放大后由检测器仪表显示出浓度。

安全保护：吸收塔中ClO₂浓度达到阈值时，仪器发出报警信号，停止加料。尾气中残余的ClO₂和Cl₂分别用活性炭吸附和碱液吸收，并经铁屑还原后排放。

实施例

本装置系统可根据对二氧化氯需要量的不同，设计成不同的规格和型号，以20g／h的二氧化氯装置系统为例，按照反应式的比例添加反应物，设定反应过程的温度、压力和浓度。产生二氧化氯水溶液的技术指标如下：

水溶液中ClO₂的含量≥6340 mg／L

水溶液中游离Cl₂含量≥8％

NaClO₃的转化率≥94.8％

CH₃OH的转化率≥72.1％

反应过程中，自控系统运行正常，安全稳定。

Claims

1、可自控的二氧化氯发生装置系统是由加料器、再沸器、循环泵、反应器、冷却器、吸收塔、浓度监测器、产品贮槽、导液泵、水贮槽、温度和压力控制系统，安全保护系统设备和仪器所组成，其特征在于该系统的关键部位是反应器的结构，三种原料的添加位置，具有特殊结构的双塔吸收，温度和压力的自动控制及浓度的自动监测以及安全保护系统。

2、按照权利要求1所述的装置系统，其特征在于反应器的直径较大，径高比为1：6，是无加热夹套的空心结构，其上部设置装有填料的泡沫分离器。

3、按照权利要求1所述的装置系统，其特征在于三种原料的添加位置，甲醇的添加位置是在反应器下部 1/3 处加入；氯酸钠的添加位置是经过再沸器之后进入反应器；硫酸的添加位置是不经过再沸器直接进入反应器。

4、按照权利要求1所述的装置系统，其特征在于两个吸收塔，均为鼓泡式结构，分一，二两级吸收；由一级吸收塔出产品，二级吸收塔的吸收液导入一级吸收塔；每个吸收塔的上部均设有防止吸收液倒流的贮液槽。

5、按照权利要求1所述的装置系统，其特征在于采用SWT－31型数字温度调节仪，主电路用CMOS大规模集成电路A／D转换器，LED数字显示。

6、按照权利要求1所述的装置系统，其特征在于压力自控，是采用水银柱高度来指示反应系统的压力，压力控制部分系沿水银柱高度每隔10cm引出一个触点，各触点用导线引入控制器中，系统压力通过指示板上指示灯旁的数字显示。

7、按照权利要求1所述的装置系统，其特征在于浓度自动监测，应用光度检测器原理，使波长为436～546nm的光透过吸收塔下部的溶液贮槽，达到光电管并产生微电流，经放大后，通过指示仪表显示出浓度，当被检测的浓度达到阈值时，仪器发生警报信号，关闭阀门，停止加料。

8、按照权利要求1所述的装置系统，其特征在于安全保护系统，即尾气中的残余ClO₂和Cl₂分别用活性炭吸附和碱液吸收，再用经过处理的铁屑还原后达标排放。