專利名稱：一種化學(xué)法二氧化氯發(fā)生設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種消毒殺生劑的制備設(shè)備，尤其涉及一種化學(xué)法二氧化氯(ClO2)發(fā)生設(shè)備。
ClO2作為廣譜高效殺菌、漂白、防霉除臭、水質(zhì)凈化、食品保鮮，多功能集于一身的理想消毒殺生劑，已為醫(yī)療衛(wèi)生防疫、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、水質(zhì)處理等眾多領(lǐng)域所重視，社會(huì)需求量日益增加，前景甚為良好。
ClO2有許多不同生產(chǎn)方法，包括電化學(xué)法，化學(xué)合成法以及它們的組合，目前市場(chǎng)上的ClO2發(fā)生器，大部分以堿金屬氯酸鹽為原料，在強(qiáng)無(wú)機(jī)酸介質(zhì)中，用還原劑還原氯酸根離子(ClO3-)來(lái)制造ClO2。工業(yè)生產(chǎn)上采用的還原劑有Cl-源，非Cl-源如SO2、SO32-(或HSO3-)、等或CH3OH及其它有機(jī)物。強(qiáng)無(wú)機(jī)酸主要為鹽酸和硫酸。Cl-源還原劑反應(yīng)生成ClO2、Cl2混合氣體，而Cl2是有害的副產(chǎn)物；采用非Cl-源或有機(jī)物等還原劑反應(yīng)產(chǎn)生的中間物殘留于反應(yīng)溶液中，不僅降低了利用率，又造成排放廢液中COD增加，其揮發(fā)性成份則進(jìn)入氣態(tài)產(chǎn)物中；含硫類還原劑在反應(yīng)中可大量生成含硫廢物，造成環(huán)境污染。
社會(huì)的進(jìn)步，環(huán)境保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)，要求實(shí)現(xiàn)生成無(wú)有害副產(chǎn)物，無(wú)污染排放，即要求生產(chǎn)不含Cl2，不含有機(jī)物的ClO2。生產(chǎn)中減小甚至避免芒硝(硫酸鹽餅)的生成，降低生產(chǎn)成本，己成為ClO2生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步的方向。
WO 98/13295，用H2O2部分取代甲醇可明顯提高ClO2轉(zhuǎn)化率。US5342601，氯酸在高氯酸提供的酸度的條件下真空負(fù)壓加熱，催化劑作用生成ClO2，但反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)幾個(gè)小時(shí)，在小型設(shè)備中難以采用。
US 5091166和5091167提出堿性氯酸鹽在酸性介質(zhì)中以過(guò)氧化氫作還原劑，在2-5N酸度范圍內(nèi)，H2O2是極有效的還原劑，同時(shí)生成基本不含Cl2的ClO2也是可能的。WO 93/21105,US 5273733提出，為了減少和避免生成堿金屬的SO42-/HSO4-鹽副產(chǎn)物，可用氯酸替代堿金屬氯酸鹽來(lái)制造ClO2。同時(shí)又指出，在有些生產(chǎn)氯酸的方法中，特別是在電解法中，得到的是氯酸和堿金屬氯酸鹽的混合物，專利中介紹用氯酸和堿金屬氯酸鹽的混合物在單容反應(yīng)器(SVP)中，氯酸水溶液是發(fā)生ClO2的反應(yīng)介質(zhì)。但在實(shí)施例中均以堿金屬氯酸鹽為原料和過(guò)氧化氫反應(yīng)無(wú)氯酸反應(yīng)的實(shí)例介紹。WO 93/25470、US 5486344所述HClO3和H2O2的反應(yīng)即使1-2N低酸度下反應(yīng)也很快，比其它一些反應(yīng)體系例如HClO3-CH3OH,NaClO3-H2SO4-H2O2體系明顯地快，且不生成有害副產(chǎn)物。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)HClO3和H2O2在1～2N低酸度下反應(yīng)，在同等條件下反應(yīng)，可能比HClO3-CH3OH,NaClO3-H2SO4-H2O2體系快些。但在小型的二氧化氯發(fā)生器(500kg/日產(chǎn)量以下)中證明轉(zhuǎn)化率是不高的。當(dāng)1.5mol/L濃度，純度為97.3％的氯酸溶液，用50％硫酸調(diào)整酸度至2.2N，在75℃溫度，負(fù)壓加熱下與過(guò)氧化氫反應(yīng)20分鐘，氯酸轉(zhuǎn)化率僅10％左右。按本文實(shí)施例1所述條件進(jìn)行反應(yīng)60分鐘，氯酸轉(zhuǎn)化率也僅67.4％，在小型二氧化氯發(fā)生器中短時(shí)間內(nèi)反應(yīng)是難以達(dá)到預(yù)期效果的。
以亞氯酸鈉為原料發(fā)生二氧化氯是當(dāng)前小型發(fā)生器所普遍采用的發(fā)生方法，反應(yīng)方式大致有如下幾種(1)(2)(3)(1)式反應(yīng)中，二氧化氯轉(zhuǎn)化率較高，這類設(shè)備應(yīng)用需要有加氯體系配套。
(2)式反應(yīng)中，二氧化氯得率僅為亞氯酸鈉轉(zhuǎn)化率的80％(其中20％亞氯酸鈉轉(zhuǎn)化為氯化鈉)，鹽酸投入量為反應(yīng)理論所需量的3倍，可造成大量氯離子及殘留鹽酸進(jìn)入應(yīng)用水系，在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)造成一定影響。
(3)式反應(yīng)中，需有三種反應(yīng)物料同時(shí)參與，而且需要分二階段進(jìn)行，即先由次氯酸鈉與鹽酸反應(yīng)生成氯氣，再由氯氣和亞氯酸鈉進(jìn)行反應(yīng)生成二氧化氯，操作上較為復(fù)雜，很少采用。
以亞氯酸鈉發(fā)生二氧化氯的運(yùn)行成本過(guò)高，亞氯酸鈉的價(jià)格相當(dāng)于堿金屬氯酸鹽(或氯酸)價(jià)格的3～4倍。
綜合以上情況，以堿金屬氯酸鹽，在酸性介質(zhì)條件下以過(guò)氧化氯為還原劑是較有前途的生產(chǎn)工藝，但仍不能避免產(chǎn)生大量堿金屬SO42-/HSO4-鹽處理回收，不適宜在小型二氧化氯發(fā)生器生產(chǎn)工藝中采用。
本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種轉(zhuǎn)化率高、純度高、運(yùn)行成本低、無(wú)副產(chǎn)物的化學(xué)法二氧化氯發(fā)生設(shè)備。
本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)以下方式來(lái)實(shí)現(xiàn)一種化學(xué)法二氧化氯發(fā)生設(shè)備，其特點(diǎn)是包括釜內(nèi)管式反應(yīng)器、控制器、計(jì)量計(jì)、計(jì)量泵、原料罐、輔料罐、增壓泵、水射器，所述的釜內(nèi)管式反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有螺旋式反應(yīng)管，該反應(yīng)管浸沒(méi)在反應(yīng)器內(nèi)的加熱介質(zhì)中，它的底部設(shè)有來(lái)自原料罐的原料管、來(lái)自輔料罐的輔料管以及空氣輸入管，這三根管道匯集成一點(diǎn)構(gòu)成三通并與反應(yīng)管連通，所述的輔料管在反應(yīng)器內(nèi)分段與反應(yīng)管連通，所述的釜內(nèi)管式反應(yīng)器設(shè)有氣相出料口和液相出料口，它們分別設(shè)在該反應(yīng)器的頂部和底部，該兩出料口通過(guò)管道與所述的水射器連通。
所述的反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)管底部設(shè)有單向安全閥。
所述的反應(yīng)器的頂部設(shè)有單向安全閥。
所述的反應(yīng)器內(nèi)的加熱介質(zhì)為水。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用高純氯酸和過(guò)氧化氫在專用的發(fā)生裝置中，實(shí)施分時(shí)段在負(fù)壓加熱條件下連續(xù)產(chǎn)生并吸收二氧化氯的生產(chǎn)工藝，其轉(zhuǎn)化率為氯酸投入物料轉(zhuǎn)化的95％以上，發(fā)生ClO2純度＞99％，不產(chǎn)生氯氣，不產(chǎn)生有機(jī)物，很少形成SO42-/HSO4-，不需三廢處理，是當(dāng)前理想的環(huán)保型二氧化氯發(fā)生技術(shù)和發(fā)生設(shè)備。
本實(shí)用新型解決了不生成Cl2、不生成有機(jī)物副產(chǎn)物、基本不生成堿金屬SO42-/HSO4-鹽的副產(chǎn)物、環(huán)保型高純度ClO2生產(chǎn)方法的問(wèn)題。本實(shí)用新型還解決了降低ClO2生產(chǎn)成本的問(wèn)題，其生產(chǎn)成本與堿金屬氯酸鹽(NaClO3、KClO3)為原料的ClO2生產(chǎn)成相仿，要比以亞氯酸鈉(NaClO2)為原料的ClO2生產(chǎn)成本低得多。生產(chǎn)中采用高純氯酸和過(guò)氧化氫反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)液酸度主要由氯酸的氫離子濃度所決定，可避免使用或很少使用(于反應(yīng)液酸度需要調(diào)整時(shí)僅少量的使用無(wú)機(jī)強(qiáng)酸)無(wú)機(jī)硫酸介質(zhì)，無(wú)需SO42-/HSO4-鹽溶液處理或鹽餅回收，故工藝裝置小型緊湊，工藝操作可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制及遙控。根據(jù)不同領(lǐng)域使用ClO2的實(shí)際需求，形成多系列產(chǎn)品體系。本實(shí)用新型HClO3、H2O2反應(yīng)發(fā)生ClO2的生產(chǎn)方法及設(shè)備，體現(xiàn)了商業(yè)生產(chǎn)的先進(jìn)性，富于商業(yè)竟?fàn)幠芰Α?br> 本實(shí)用新型可實(shí)施連續(xù)式生產(chǎn)，本實(shí)用新型生產(chǎn)工藝裝置小型緊湊，可自動(dòng)控制或遙控，生產(chǎn)能力可大可小。


圖1為本實(shí)用新型二氧化氯發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為
圖1中的釜內(nèi)管式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型設(shè)備作進(jìn)一步說(shuō)明如
圖1、圖2所示，一種化學(xué)法二氧化氯發(fā)生設(shè)備，包括釜內(nèi)管式反應(yīng)器1、控制器2、計(jì)量計(jì)3、計(jì)量泵4、原料罐5、輔料罐6、增壓泵7、水射器8。所述的釜內(nèi)管式反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有螺旋式反應(yīng)管9，該反應(yīng)管浸沒(méi)在反應(yīng)器內(nèi)的加熱介質(zhì)水10中，它的底部設(shè)有來(lái)自原料罐5的原料管11、來(lái)自輔料罐6的輔料管12以及空氣輸入管13，這三根管道匯集成一點(diǎn)構(gòu)成三通并與反應(yīng)管9連通。所述的輔料管12在反應(yīng)器內(nèi)分段與反應(yīng)管連通。所述的釜內(nèi)管式反應(yīng)器1還設(shè)有氣相出料口14和液相出料口15，它們分別設(shè)在該反應(yīng)器1的頂部和底部，該兩出料口自動(dòng)調(diào)節(jié)壓力差，使氣相壓力略高于液相，形成氣液分路出口共同匯集至水射器8。所述的反應(yīng)管9底部設(shè)有單向安全閥16，當(dāng)裝置意外堵塞或停水停電時(shí)，反應(yīng)管9內(nèi)的壓力增高，單向安全閥16自動(dòng)打開，反應(yīng)液則流入中和劑17內(nèi)。所述的反應(yīng)器1的頂部設(shè)有單向安全閥18，當(dāng)反應(yīng)器1的ClO2氣體濃度過(guò)高時(shí)，上述單向安全閥18自動(dòng)打開，ClO2氣體進(jìn)入大氣，以避免引起爆炸事故。
權(quán)利要求1．一種化學(xué)法二氧化氯發(fā)生設(shè)備，其特征在于，包括釜內(nèi)管式反應(yīng)器、控制器、計(jì)量計(jì)、計(jì)量泵、原料罐、輔料罐、增壓泵、水射器，所述的釜內(nèi)管式反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有螺旋式反應(yīng)管，該反應(yīng)管浸沒(méi)在反應(yīng)器內(nèi)的加熱介質(zhì)中，它的底部設(shè)有來(lái)自原料罐的原料管、來(lái)自輔料罐的輔料管以及空氣輸入管，這三根管道匯集成一點(diǎn)構(gòu)成三通并與反應(yīng)管連通，所述的輔料管在反應(yīng)器內(nèi)分段與反應(yīng)管連通，所述的釜內(nèi)管式反應(yīng)器設(shè)有氣相出料口和液相出料口，它們分別設(shè)在該反應(yīng)器的頂部和底部，該兩出料口通過(guò)管道與所述的水射器連通。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)法二氧化氯發(fā)生設(shè)備，其特征在于，所述的反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)管底部設(shè)有單向安全閥。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)法二氧化氯發(fā)生設(shè)備，其特征在于，所述的反應(yīng)器的頂部設(shè)有單向安全閥。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)法二氧化氯發(fā)生設(shè)備，其特征在于，所述的反應(yīng)器內(nèi)的加熱介質(zhì)為水。
專利摘要本發(fā)明涉及一種化學(xué)法二氧化氯發(fā)生設(shè)備,包括釜內(nèi)管式反應(yīng)器、控制器、計(jì)量計(jì)、計(jì)量泵、原料罐、輔料罐、增壓泵、水射器,所述的釜內(nèi)管式反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有螺旋式反應(yīng)管,該反應(yīng)管浸沒(méi)在反應(yīng)器內(nèi)的加熱介質(zhì)中。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)用新型設(shè)計(jì)新穎、運(yùn)行成本較低、轉(zhuǎn)化率高,所得到的產(chǎn)品純度高,生產(chǎn)過(guò)程無(wú)副產(chǎn)物,是當(dāng)前理想的環(huán)保型二氧化氯發(fā)生設(shè)備。
文檔編號(hào)C01B11/00GK2440805SQ00249460
公開日2001年8月1日 申請(qǐng)日期2000年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月28日
發(fā)明者鮑立峰, 倪建東, 許生霞 申請(qǐng)人:上海文華消毒藥業(yè)科技有限公司