專利名稱：二氧化氯發生器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種制備環境友好氧化消毒劑的環保設備，尤其涉及一種特殊結構的、原料高轉化率、產品高純度的環保型二氧化氯發生器。
背景技術：
二氧化氯是一種廣譜、高效、無毒的殺菌劑，可廣泛應用于消毒、殺菌、滅藻、氧化處理。由于二氧化氯具有極強的氧化性和易分解等特點，儲運比較困難，給一些要求使用二氧化氯的場合帶來了諸多不便；另外，一些需要長期及連續使用二氧化氯的行業，要求有一種穩定可靠的裝置來保證二氧化氯的供應；自來水等行業的消毒處理要求使用高純度二氧化氯，以減少目前因使用氯氣消毒而產生的鹵代烴對人體帶來的危害。
二氧化氯發生器按二氧化氯產生方法通常分為兩大類化學法和電解法。化學法按所用原料又可分為亞氯酸鈉法和氯酸鈉法。
目前國內外采用的二氧化氯發生裝置主要有兩種高純型和復合型。高純型是利用亞氯酸鹽為原料發生二氧化氯。由于亞氯酸鹽的價格比氯酸鹽價格高2～3倍，所以，此方法運行成本高。
復合型二氧化氯發生器是以氯酸鹽為原料發生二氧化氯，運行成本較低。其最大的缺點是二氧化氯的純度較低，氯酸鈉的轉化率低。現有技術通常采用的還原劑有氯離子和甲醇。采用氯離子為還原劑會產生大量的氯氣，使要求高純度二氧化氯的場合受到局限。采用甲醇為還原劑發生二氧化氯往往在產品中產生甲醛、甲酸，帶來二次水污染問題。
現有技術，如ZL99205151，發明名稱為多單元二氧化氯發生器，及99213301，名稱為一種二氧化氯發生器，均采用電解法發生二氧化氯。這種方法耗電量大，裝置壽命較短，維護費用較高，產品中還混有大量氯氣，純度較低。另有技術ZL03268862.8，名稱為二氧化氯發生器，是為克服電解法帶來的缺點而提供的一種化學法發生器。但此發生器為單級反應器，存在反應停留時間短，反應不充分，原料轉化率低等缺點。
發明內容
本實用新型的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供的一種原料高轉化率、產品高純度、操作簡單且適用于多用途的環保型化學法二氧化氯多級發生器。
本實用新型的技術方案是一種二氧化氯發生器，由釜式反應器和水射式真空機組7組成，其特征在于釜式反應器由主反應釜1和副反應釜10連接構成，且副反應釜10設有平衡管9，平衡管9同主反應釜1和水射式真空機組7相連，主、副反應釜的釜頂連通，主、副反應釜的釜底連通。
其中，所述的釜式反應器可由1個主反應釜1和2個或2個以上副反應釜10構成。
主、副反應釜都設有取樣口11；主反應釜1的中部裝有透視鏡2，主反應釜1的釜頂裝有空氣流量計3和精確的自動進樣器4。
主反應釜內設有空氣分布器，外部利用包裹的電阻絲加熱，反應釜的材質為鈦材；主反應釜1優選設有三處取樣口11；副反應釜10優選設有三處取樣口11。
其中所述的水射式真空機組7由水射式真空泵6和液體儲槽8組成；液體儲槽中8的吸收液可以是水，或者是堿性吸收液。
物料由自動進樣器4進料，從釜頂進入主反應釜1，通過水射式真空機組7使釜內保持負壓，使反應在負壓下完成。生成的液體產物通過底部導管，從中部導入副反應釜。通過平衡管9，從主反應釜內生成的部分氣體產物進入副反應釜，在釜內繼續反應。氣體產物與從主反應釜生成的氣體產物通過反應釜出料口5，接水射式真空機組，在液體儲槽8內被吸收。
上述發生器采用的是兩級或多級反應器，且次級反應器(副反應釜)上設有平衡管9，一是可使系統中的殘液自動排放，二是配合兩級反應器，使主、副反應釜內的反應條件維持恒定，變脈沖流為連續流，使反應得以充分地進行，反應更徹底，提高了原料的轉化率和產物的收率，降低了殘液中有效成分的含量，反應殘液可達標排放，對環保有利。
上述二氧化氯發生設備可以制備出二氧化氯水溶液，供于現場使用；也可以制備成二氧化氯的穩定溶液，儲藏存放。
該法用過氧化氫在酸性條件下還原氯酸鈉制備二氧化氯。該工藝是一種較新的生產二氧化氯的方法，制備的二氧化氯純度高、轉化率高，已越來越引起人們的重視。對于在中、小規模的裝置中生產二氧化氯，使用氯酸鹽為原料可以大幅度地降低原料和運行成本。通過控制反應條件，過氧化氫法可使產品二氧化氯中幾乎不含氯氣，在漂白中可不損傷織物的纖維，用于飲用水處理不會產生三氯甲烷等致癌物質。
有益效果1、本實用新型采用的是兩級或多級反應器，且次級反應器上設有平衡管，使主、副反應釜內的反應條件維持恒定，變脈沖流為連續流，使反應更徹底，提高了原料的轉化率和產物的收率，降低了殘液中有效成分的含量，反應殘液可達標排放，對環保有利。
2、氯酸鈉轉化率可達85～100％，二氧化氯收率為85～98％，純度可達95～100％。(現有技術，氯酸鈉轉化率85～95％，二氧化氯收率90％，純度90～95％，均為實驗室數據)3、本實用新型適合在中、小規模裝置中生產二氧化氯，可以實施連續式，可以自動控制。
4、裝置生成的二氧化氯通入水中，可直接用于現場水處理；二氧化氯被堿性溶液吸收，可制成二氧化氯穩定溶液成品，便于貯運銷售。
5、主副反應釜身設有取樣口，可進行即時監測，測定各反應物濃度，考察反應的機理。小型裝置可用于科學研究。
圖1為二氧化氯發生器結構。
圖2為主反應釜的剖面圖。
圖3為圖2A-A剖面圖。
圖中1.主反應釜，2.透視鏡，3.空氣流量計，4.自動進樣器，5.反應釜出料口，6.真空泵，7.水射式真空機組，8.液體儲槽，9平衡管，10.副反應釜，11.取樣口，12.空氣分布器。
其中2.透視鏡可以觀察反應情況，用肉眼觀測反應器內發生氣體的顏色，初步判斷反應是否正常進行；4.自動進樣器，原料入口可采用混合氯酸鈉和過氧化氫。
具體實施方式
實施例1高濃度高純度二氧化氯的制備方法以氯酸鈉溶液為氧化劑，以27％濃度的過氧化氫溶液為還原劑，在20％的硫酸介質中反應。原料進入的比例NaClO3∶H2O2∶H2SO4＝2∶1∶1，控制反應時間為1小時以上，反應溫度為50℃，負壓0.01Mpa。
原料氯酸鈉、過氧化氫及硫酸從主反應釜1的頂部自動進樣器4按比例進入反應釜1，由經空氣流量計3、空氣分布器12出來的空氣充分混合后反應，生成高濃度高純度二氧化氯溶液。飽和二氧化氯溶液經空氣攪拌，成小氣泡從反應液中逸出。主反應釜1內未完全反應的液體通過導管進入副反應釜10內，反應產生的部分氣體產物通過平衡管9進入副反應釜10內，繼續反應。主、副反應釜中產生的二氧化氯氣體，經反應出料口5進入水射器真空機組7，被吸入儲槽8。當儲槽中的吸收液為水時，形成二氧化氯水溶液，可以作為產品直接投入使用。當儲槽中的吸收液是堿液時，形成二氧化氯穩定溶液。
實施例2高濃度高純度二氧化氯的制備方法以氯酸鈉溶液為氧化劑，以30％濃度的過氧化氫溶液為還原劑，在50％的硫酸介質中反應。原料進入的比例NaClO3∶H2O2∶H2SO4＝6∶4∶3，控制反應時間為1小時以上，反應溫度為70℃，負壓0.01Mpa。
原料氯酸鈉、過氧化氫及硫酸從主反應釜1的頂部自動進樣器4按比例進入反應釜1，由經空氣流量計3空氣分布器12出來的空氣充分混合后反應，生成高濃度高純度二氧化氯溶液。飽和二氧化氯溶液經空氣攪拌，成小氣泡從反應液中逸出。主反應釜1內未完全反應的液體通過導管進入副反應釜10內，反應產生的部分氣體產物通過平衡管9進入副反應釜10，繼續反應。主副反應釜內未完全反應的液體通過導管進入剩余反應釜，部分二氧化氯氣體也進入剩余的反應釜內，繼續反應。經空氣和平衡管9的氣體攪拌出的二氧化氯與主反應釜中的二氧化氯氣體，經反應出料口5進入水射器真空機組7，被吸入儲槽8。當儲槽中的吸收液為水時，形成二氧化氯水溶液，可以作為產品直接投入使用。當儲槽中的吸收液是堿液時，形成二氧化氯穩定溶液。
權利要求1.一種二氧化氯發生器，由釜式反應器和水射式真空機組(7)組成，其特征在于釜式反應器由主反應釜(1)和副反應釜(10)連接構成，且副反應釜(10)設有平衡管(9)，平衡管(9)同主反應釜(1)和水射式真空機組(7)相連，主、副反應釜的釜頂連通，主、副反應釜的釜底連通。
2.根據權利要求1所述的發生器，其特征在于釜式反應器可由1個主反應釜(1)和2個或2個以上副反應釜(10)構成。
3.根據權利要求1所述的發生器，其特征在于主、副反應釜都設有取樣口(11)；主反應釜(1)的中部裝有透視鏡(2)，主反應釜(1)的釜頂裝有空氣流量計(3)和精確的自動進樣器(4)。
4.根據權利要求1所述的發生器，其特征在于主反應釜內設有空氣分布器，外部利用包裹的電阻絲加熱，反應釜的材質為鈦材。
5.根據權利要求1所述的發生器，其特征在于主反應釜(1)設有三處取樣口(11)。
6.根據權利要求1所述的發生器，其特征在于副反應釜(10)設有三處取樣口(11)。
7.根據權利要求1所述的發生器，其特征在于水射式真空機組(7)由水射式真空泵(6)和液體儲槽(8)組成。
8.根據權利要求7所述的發生器，其特征在于液體儲槽(8)中的吸收液可以是水，或者是堿性吸收液。
專利摘要本實用新型提供的一種操作簡單、高轉化率、高純度、多用途、環保型化學法中、小型二氧化氯多級發生器。這種二氧化氯發生器，是由釜式反應器通過耐酸導管和水射式真空機組組成。釜式反應器采用的是兩級或多級反應器，主反應釜內設有空氣分布器，副反應釜設置了平衡管，使反應更徹底，反應后的殘液可達標排放。生成的二氧化氯制得水溶液，也可以制得穩定二氧化氯溶液。
文檔編號A61L2/16GK2813580SQ20052007492
公開日2006年9月6日 申請日期2005年8月26日 優先權日2005年8月26日
發明者徐炎華, 朱媛, 朱明新, 吳建明 申請人:南京工業大學