一种高浓度二氧化氯稳态液的生产装置及工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于二氧化氯生产的技术领域，具体涉及一种高浓度二氧化氯稳态液的生产装置及工艺。
【背景技术】
[0002]近三十年来，二氧化氯作为一种新型消毒氧化剂，在发达国家已得到了广泛应用，是一种代替液氯的优良消毒氧化剂。现有技术中使用氯气对水消毒后会产生致癌物三卤甲烷，而经二氧化氯处理的水中不会产生三卤甲烷。世界卫生组织WHO将二氧化氯列为AI级高效安全消毒剂，具有广谱、速效、无毒、用量少、药效长、杀菌效果不受pH限制等诸多优点，对单细胞物质包括细菌、病毒、藻类的灭杀率高达100%，同时对人和动物不会产生任何毒副作用。
[0003]目前，有关二氧化氯的制备方法主要有电解法和化学法两大类。
[0004]电解法是采用氯化钠作为电解液，投入有隔膜的电解槽中进行电解，产生二氧化氯、氯气、臭氧和过氧化氢的混合气体，副产物是氢氧化钠和氢气。然而，上述电解法的不足在于投资较大、原料消耗大、电耗高，隔膜需要经常清洗和更换，并且产物中二氧化氯所占比例不足30%，纯度和产量均较低。
[0005]化学法制备二氧化氯主要有亚氯酸盐法和氯酸盐法，亚氯酸盐法因原料价格较高，推广使用困难;氯酸盐法因其原料价格较低而被广泛使用。氯酸盐法主要以氯酸钠为原料，甲醇、尿素、双氧水等为还原剂，在一定的温度(约40_80°C)和一定的酸性介质(常用的酸性介质为盐酸、硫酸等，酸性条件为2_9mol/L)中将氯酸钠还原得二氧化氯，但现有方法存在原料转化率较低和二氧化氯纯度较低的问题。实际操作中，原料转化率低于85%，二氧化氯纯度不到90 %。
[0006]现有氯酸盐法为:将氯酸盐溶解成浓度为20-50%的水溶液，然后再按化学反应平衡向反应器加入氯酸盐溶液、硫酸和甲醇或双氧水或尿素，在温度为60-80°C时反应50-80分钟，生成的二氧化氯用真空栗抽出，残液排放处理。上述方法在连续生产二氧化氯时产量不高，原料转化率低。还原剂甲醇、双氧水、尿素三者通常单独使用，但是若以甲醇为还原剂，反应速度慢，二氧化氯纯度较低，且甲醇易燃有毒，使用不安全;若以尿素为还原剂，反应开始很慢，一旦开始反应，速度却非常快、难以控制，容易发生爆炸，而且原料转化率较低，若以双氧水为还原剂，生产成本高，推广应用困难。
【发明内容】
[0007]为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种在降低生产成本同时提高原料转化率的高浓度二氧化氯稳态液的生产装置及工艺。
[0008]本发明所采用的技术方案为:
[0009]—种高浓度二氧化氯稳态液的生产装置，包括反应爸和吸收单元；
[0010]所述反应釜的上部与液体物料输入管道连通，所述反应釜的顶部与用于输出二氧化氯气体的第一气体输出管一端连通，在所述反应釜的内部沿竖直方向设置贵金属触媒层；
[0011]所述吸收单元的底部与所述第一气体输出管的另一端连通。
[0012]所述吸收单元包括依次连接设置的第一吸收塔、第二吸收塔、第三吸收塔；
[0013]所述第一吸收塔的底部与所述第一气体输出管的另一端连通，所述第一吸收塔的顶部与用于输出二氧化氯气体的第二气体输出管一端连通；
[0014]所述第二吸收塔的底部与所述第二气体输出管的另一端连通，所述第二吸收塔的顶部与用于输出二氧化氯气体的第三气体输出管一端连通；
[0015]所述第三吸收塔的底部与所述第三气体输出管的另一端连通；
[0016]所述反应釜内底部设有超声波振荡器。
[0017]所述贵金属触媒层为铂丝网，所述铂丝网中铂丝的直径为0.08-0.12mm，所述铂丝网的网孔直径为5-8cm0
[0018]所述反应釜的底部还与用于排出反应残液的液体排出管道连通；
[0019]所述第一吸收塔的底部与所述第二吸收塔的底部之间设置第一液体输送管道，所述第一液体输送管道上设有第一阀门，所述第二吸收塔的底部与所述第三吸收塔的底部之间设置第二液体输送管道，所述第二液体输送管道上设有第二阀门。
[0020]进一步，还提供一种高浓度二氧化氯稳态液的生产工艺，包括以下步骤:
[0021 ] (1)以氯酸钠固体和浓硫酸作为反应原料，进行充分混合后调节pH值为5.5-6.5;
[0022](2)在贵金属触媒层的作用下，使得所述氯酸钠与浓硫酸在常温常压条件下进行充分反应，生成二氧化氯气体；
[0023](3)利用碱性稳态剂对步骤(2)所得二氧化氯进行充分吸收，即得高浓度的二氧化氯稳态液。
[0024]步骤(1)中，所述浓硫酸的浓度为92_94wt%，所述氯酸钠固体和所述浓硫酸的摩尔比为 2:(1-1.1)。
[0025]步骤(2)中，所述氯酸钠与浓硫酸在超声波条件下进行充分反应。
[0026]步骤(3)中，所述碱性稳态剂为采用氢氧化钠固体、双氧水、碳酸钠固体按照质量比2.8-3:0.4-0.5:1.8-2进行充分混合后制得混合溶液，所述混合溶液的pH为9_10.5。
[0027]所述高浓度的二氧化氯稳态液中二氧化氯的浓度高达18_20wt%。
[0028]本发明的有益效果为:
[0029]1、本发明所述的高浓度二氧化氯稳态液的生产装置，包括反应釜和吸收单元;通过设置所述反应釜的上部与液体物料输入管道连通，所述反应釜的顶部与用于输出二氧化氯气体的第一气体输出管一端连通，在所述反应釜的内部沿竖直方向设置贵金属触媒层；所述吸收单元的底部与所述第一气体输出管的另一端连通;从而先利用所述反应釜作为反应容器，在所述贵金属触媒层的作用下，能够实现反应原料在常温常压下就能进行充分反应生成二氧化氯气体，之后利用所述吸收单元内的碱性稳态剂对所述二氧化氯气体进行充分吸收，最终获得高浓度二氧化氯稳态液中二氧化氯的浓度高达18_20wt%，比传统工艺制得二氧化氯稳态液的浓度提高28%以上;此外，本发明所述装置结构简单，成本较低，能够实现工业化生产。
[0030]2、本发明所述的高浓度二氧化氯稳态液的生产工艺，以氯酸钠和浓硫酸作为反应原料，调节pH值为5.5-6.5，之后在所述贵金属触媒层的作用下，使得所述氯酸钠与浓硫酸在常温常压条件下就能进行充分反应生成二氧化氯气体，反应方程式为2NaC103+H2S04—2C102+Na2S04+H202，最后再采用碱性稳态剂对所述二氧化氯进行充分吸收，即得二氧化氯浓度高达18-20wt%的二氧化氯稳态液，比传统工艺制得二氧化氯稳态液的浓度提高28%以上，本发明工艺能够减少反应时间24-26 %，原材料转化率高达98 %以上，产生二氧化氯气体的纯度高达98%，得到二氧化氯稳态液的稳定性较高，能直接作为消毒原液使用，有效解决了现有技术中二氧化氯的生产工艺，存在原料转化率低、反应速度慢、二氧化氯纯度低的问题。此外，本发明工艺采用原料的成本较低，能有效降低生产成本，易于推广应用。
【附图说明】
[0031]图1是本发明实施例3提供的一种高浓度二氧化氯稳态液的生产装置的结构示意图。
[0032]图中:1-反应釜，2-第一吸收塔，3-第二吸收塔，4-第三吸收塔，5-铂丝网，6_第一阀门，7_第二阀门。
【具体实施方式】
[0033]下面结合实施例对本发明作进一步说明。
[0034]实施例1
[0035]本实施例提供一种高浓度二氧化氯稳态液的生产装置，包括反应釜和吸收单元。
[0036]所述反应釜的上部与液体物料输入管道连通，所述反应釜的顶部与用于输出二氧化氯气体的第一气体输出管一端连通，在所述反应釜的内部沿竖直方向设置铂丝网，所述铂丝网中铂丝的直径为0.1mm，所述铂丝网的网孔直径为5cm。
[0037]所述吸收单元的底部与所述第一气体输出管的另一端连通。
[0038]进一步，基于所述装置的高浓度二氧化氯稳态液的生产工艺，包括以下步骤:
[0039](1)向所述反应釜内加入1064g氯酸钠固体和533g浓度为92的％的浓硫酸作为反应原料，进行充分混合后调节pH值为5.5;
[0040](2)在所述铂丝网的作用下，使得所述氯酸钠与浓硫酸在常温常压条件下进行充分反应，生成二氧化氯气体;反应方程式为:
[0041 ] 2NaC103+H2S04—2C102+Na2S04+H202
[0042]经检测，上述制得二氧化氯气体产物中二氧化氯的含量高达98%;
[0043](3)依次称取30g氢氧化钠固体、15g浓度为30wt %双氧水、20g碳酸钠固体，进行充分混合后制得pH为9的混合溶液作为碱性稳态剂，将所述碱性稳态剂注入所述吸收单元中，将步骤(2)所得二氧化氯