二氧化氯的制备方法及其发生装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种二氧化氯的制备方法以及依据该方法制备二氧化氯的发生装置，它是用氯酸钠为原料，硫酸为酸化剂，氯化钠为还原剂，其特征是反应时采用了较高的反应酸度和较低的反应物浓度，在常温负压下反应生成二氧化氯混合气体，经气提、洗气后由射流器混合吸收，同时完成抽吸和溶解气体的两个步骤，二氧化氯纯度可达７０％以上，经洗气后还能使纯度达到９５％以上；发生装置结构简单、紧凑，操作方便，适合于商业用二氧化氯的制备。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
二氧化氯的制备方法及其发生装置本专利技术属于一种卤素的氧化剂，涉及用还原氯酸钠制备二氧化氯的工艺方法及采用该方法制备二氧化氯的发生装置。以往关于二氧化氯的生产主要是集中在工业性二氧化氯的大规模制备上，它是通过在酸性介质中还原氯酸钠而制得二氧化氯，反应式可表示为：此反应的还原剂氯离子可由加入Hcl、Nacl形式提供，也可由加入甲醇和二氧化硫将与二氧化氯共生的氯还原而得。制备方法中一个著名的工业化实施方案是所谓ERCOR3(商标名称)方法，美国专利3,864,456中对该方法作了一般性介绍，它是将氯酸钠、氯化钠和硫酸一起置于单个容器中，在大约2～4.8N的酸度和反应介质的沸点下反应，同时维持反应器的压力低于1个大气压，在反应开始后一旦达到了饱和，就从反应器中以与蒸汽混合物的形式提取二氧化氯和氯，无水的中性硫酸钠则从反应介质中沉淀出来。该方法在实施中必须用蒸汽加热反应液以及抽提反应产物，所以这种制备二氧化氯的方法不能适于商业用二氧化氯的制备，加之由于二氧化氯的不稳定性，这种大规模的二氧化氯的生产也不能供商业性使用和贮备，不适合于分散用户。相对R3法的另一实施方法R2法，其区别是它的反应温度较低(控制在35°～55℃)和酸度较高(10N)，不足之处是产生的废酸较多。目前国外市场已出现了适合于分散用户，小批量制备二氧化氯的商业发生器，它主要是采用亚氯酸钠为原料，酸化发生二氧化氯(见日本化学装置1990年7月号“替氧杀菌剂—二氧化氯的特性、制法、用途和二氧化氯发生器”中提到的西德Promincnt及berosion公司的二氧化氯发生器，应用该工艺方法反应过程及设备简单，但缺点是反应转化率较低，一般不到80％，而且原料价格较高，使得发生成本也较高。中国专利-->2069863U中还介绍了一种引进美国专利生产的电解法二氧化氯发生器，它是采用氯化钠有隔膜电解产生含有二氧化氯、氯、臭氯，过氧化氢的混合气体，其不足在于电解法设备造价较高，发生量有限，设备中的隔膜寿命较短，更换比较困难，而且产气中二氧化氯的成份较低，仅占混合气的30％左右。本专利技术的目的在于提供一种成本较低，能产生较高纯度二氧化氯的制备方法以及根据该方法产生二氧化氯的发生装置，它能适合于商业性分散用户，小批量就地发生，就地使用。实现本专利技术的具体技术措施是这样的。二氧化氯的制备方法，它是用氯酸钠作为原料，用硫酸作为酸化剂，用氯化钠作为还原剂，作用原理反应式为其特征是它具以下几个步骤：(1)先将氯酸钠与氧化钠按摩尔比1∶1.105～1.2配成含氯酸钠为1.9～2.5M和氯化钠为2.0～3.0M的混合液；(2)将混合液与36N的硫酸按1∶0.3～0.7的体积比进料，在7～12N的高酸度以及常温、低于个大气压的负压条件下反应5～10分钟，生成二氧化氯与氯的混合气体：(3)对反应残液进行鼓泡，时间为30～60分钟，并在负压下气提出溶流在残液中的二氧化氯，同时稀释反应生成的二氧化氯气体；(4)最后，由射流器将二氧化氯气体抽出，此时的二氧化氯纯度在70％左右。对于经气提后的二氧化氯混合气体，还可以根据应用场合需要更高纯度的二氧化氯要求，再用2.5～4.0M的亚氯酸钠溶液对二氧化氯混合气体进行洗气，使氯转化成二氧化氯，再由射流器抽出，它的反应式为经洗气后的二氧化氯纯度可达95％以上，根据上述方法制备二氧化氯的发生装置，它是由反应系统和吸收系统两部分组成。反应系统包括原料槽、流量计、反应器和气提室。原料槽通过一个进料管经流量计后与反应器的进料口相接，其特征是反应器是位于气提室内，-->在反应器的上端侧壁上开有与气提室相通的孔道，气提室上设有空气吸入口、反应气吸出口和反应残液溢流口，根据二氧化氯纯度的要求，还可以在气提室的旁边加一个洗气室，洗气室上开有与气提室相通的孔道，此时气提室上的反应气吸出口则改在洗气室上。发生装置中的吸收系统是由射流器、吸收液贮槽、循环泵、尾气吸收槽和中和槽组成，射流器、吸收液贮槽和循环泵由循环液管相连形成一个循环系统，射流器上还有一个吸入口通过管与气提室的反应气吸出口相接(或与洗气室的反应气吸出口相接)，吸收液贮槽的上端和侧面还开有尾气和进水口，它们分别通过管道与尾气吸收槽上的进气口和出水口相接，尾气吸收槽上还设有废气排出管和自来水进水管，下端还有一出水管通向中和槽的进水口，气提室上的空气吸入口通过管道接在尾气吸收槽的废气排出管上，中和槽上有与气提室的反应残液溢流口相通的管道，还设有一个排污口、输液口，输液口通过一管道与循环泵的吸入口相接。本专利技术提供的发生二氧化氯的方法，其反应原理与R2、R3法相同，可以说是一种实施R2、R3方法的新方法，也是一种在需要时将R2、R3方法与用氯氧化亚氯酸钠生成二氧化氯的方法相结合而形成的混合方法，利用该方法以及该发生装置制备二氧化氯的具体工作流程是这样的：将含有1.9～2.5M的氯酸钠和2.0～3.0M的氯化钠混合水溶液，以及36N的硫酸溶液分别装在两个原料槽中，发生装置工作时可利用反应器内的真空将两个原料槽中的原料吸入反应器，由流量计控制混合液与硫酸液按1∶0.3～0.7M(体积比)进料，在反应器中反应液停留时间为5～10分钟，反应生成二氧化氯混合气体，该混合气体与反应残液一起经反应器与气提室之间的孔道流入气提室，反应残液在气提室停留时间为30～60分钟，经气提室的空气吸入口吸入的空气对反应残液鼓泡，气提出溶在残液中的二氧化氯，同时用来稀释反应生成的二氧化氯气体，该气体可以由反应气吸出口直接被射流器抽出，也可根据实际对二氧化氯的纯度要求，使该气体经孔道再进入气提室侧面的洗气室内洗气，洗气后可大大提高二氧化氯的纯度，洗-->气后的二氧化氯气体再经反应气吸出口被射流器吸入，射流器是装在吸收液贮槽，循环泵构成的循环管道上，由循环泵将吸收液贮槽中的吸收液打循环，而实现工作目的，在反应前吸收液贮槽中要先加入一定量的自来水，这样可以保证射流器在循环系统工作的作用下使反应系统呈现负压。由于射流器的不断抽吸，使二氧化氯混合气体溶解后均吸收进入吸收液贮槽中，当吸收液浓度达到500～1400毫克/升时，即可作为消毒液送至用户。吸收液贮槽中空气及少量二氧化氯及氯气通过尾气出口进入尾气吸收槽被进一步吸收，最后空气由废气排出管排至室外。气提室中经过空气鼓泡气提出溶留的二氧化氯后的反应残液由反应残液溢流口流入中和槽，与浓度为0～10N的残液中和至PH＝3～6，该液可间歇地用泵送至用户作为消毒剂使用。本专利技术正常运行的关键是确保反应系统维持负压，靠负压可将反应原料吸入反应器，利用负压也可将空气吸入反应器及气提室，此吸入的空气一是气提反应残液中的二氧化氯，再就是用来稀释反应产生的二氧化氯，使得反应过程中的二氧化氯在气相中浓度不大于10％，以保证发生装置安全操作，发生器中吸收液循环泵的正常运行，是确保射流器正常工作以及维持反应系统处于负压下操作的关键，一旦循环泵停止工作，射流器就会失去抽吸能力，并且反应系统的负压就消失，此时反应原料就不能被吸入反应器，发生装置也就会停止工作，所以发生装置要连续安全操作，就应保证循环泵连续正常运行。对于本专利技术的发生装置上所用的循环泵，可以采用两台循环泵并联连结方式，其中一台作为备用泵，另外，在反应器中还可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二氧化氯的制备方法，它是用氯酸钠作为原料，用硫酸作为酸化剂，用氯化钠作为还原剂，作用原理反应式为ＮａＣｌＯ↓［３］＋ＮａＣｌ＋Ｈ↓［２］ＳＯ↓［４］→ＣｌＯ↓［２］＋１／２Ｃｌ↓［２］＋Ｈ↓［２］Ｏ＋Ｎａ↓［２］ＳＯ↓［４］，其特征是它具有以下几个工艺步骤：（１）先将氯酸钠与氯化钠按摩尔比１∶１．０５～１．２配成含氯酸钠为１．９～２．５Ｍ和氯化钠为２．０～３．０Ｍ的混合液；（２）将混合液与３６Ｎ的硫酸铵１∶０．３～０．７的体积比进料，在７～１２Ｎ的高酸度以及常温、低于１个大气压的负压条件下反应５～１０分钟，生成二氧化氯与氯的混合气体；（３）由负压吸入空气对反应残液进行鼓泡，时间为３０～６０分钟，并气提出溶在残液中的二氧化氯，同时稀释反应生成的二氧化氯气体；（４）最后，由射流器将二氧化氯气体抽出。

【技术特征摘要】
1、一种二氧化氯的制备方法，它是用氯酸钠作为原料，用硫酸作为酸化剂，用氯化钠作为还原剂，作用原理反应式为NaClO3＋NaCl＋H2SO4→ClO2＋其特征是它具有以下几个工艺步骤：(1)先将氯酸钠与氯化钠按摩尔比1∶1.05～1.2配成含氯酸钠为1.9～2.5M和氯化钠为2.0～3.0M的混合液；(2)将混合液与36N的硫酸按1∶0.3～0.7的体积比进料，在7～12N的高酸度以及常温、低于1个大气压的负压条件下反应5～10分钟，生成二氧化氯与氯的混合气体；(3)由负压吸入空气对反应残液进行鼓泡，时间为30～60分钟，并气提出溶在残液中的二氧化氯，同时稀释反应生成的二氧化氯气体；(4)最后，由射流器将二氧化氯气体抽出。2、根据权利要求1所述的二氧化氯制备方法，其特征是，气提后的二氧化氯混合气体再用2.5～4.0M的亚氯酸钠溶液进行洗气，使氯转化成二氧化氯，再由射流器抽出。3、一种根据权利要求1所述方法制备二氧化氯的发生装置，它是由反系统条件和吸收系统两部分组成，反应系统包括原料槽〔1〕、流量计〔2〕、反应器〔3〕、和气提室〔4〕，原料槽〔1〕通过进料管〔12〕经流量计〔2〕与反应器〔3〕的进料口相接，其特征是反应器〔3〕是位于气提室〔4〕内，在反应器〔3〕的上端侧壁上开有与气提室〔4〕相通的孔道〔13〕，气提室〔4〕上设有空气吸入口，反应气吸出口和反应残液溢流口；吸收系统由射流器〔6〕...

【专利技术属性】
技术研发人员：包训祥，贺启环，丁海清，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]