專利名稱：一種利用廢氯氣制備堿式次氯酸鎂的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉屬于化工技術領域，涉及一種制備堿式次氯酸鎂的方法，尤其涉及
一種以電解過程或其它過程中產生的氯氣為主要原料生產堿式次氯酸鎂的方法； 本發明同時還涉及一種利用廢氯氣制備堿式次氯酸鎂的裝置。
背景技術：
堿式次氯酸鎂(basic magnesium hypochlorite簡稱BMH)是一種白色粉末， 難溶于水，在水中溶解度約為0.02%，不吸濕，在空氣中相當穩定，加熱到20(TC 以上才能分解。BMH遇酸分解生成新生態氧
Mg2C10(OH)3H20 + f = MgCl2 + HCIO + 2H20
HCIO-HCI + O (活性氧)
因而BMH具有良好的消毒、殺菌和漂白作用，這些作用溫和而持久。BMH 可作為殺菌劑、防霉劑、防腐劑、脫臭劑、保鮮劑等，在工業、農業、日常生活 等方面有廣泛的用途。
目前堿式次氯酸鎂的制備， 一般采用氧化鎂氯化法或者硫酸鎂和次氯酸鈣復 分解法，但這兩種方法的收率較低，不超過50%。
在電解工業及其它工業生產中，會副產大量的氯氣或含氯尾氣，對于這些氯 氣或含氯尾氣的處理，根據所產生的含氯氣體的數量和成分的不同，廠區附近資 源配置和產業結構的不同，可以采用不同的處理方法。這些方法主要包括制備液 氯(如果所產生的氯氣量大且純度較高)，用氫氧化鈉溶液吸收制備次氯酸鈉溶 液、用氫氧化鈉和氫氧化鈣溶液吸收制備次氯酸鈣固體、用氯化亞鐵溶液吸收制 備氯化鐵溶液等(如果產生的氯氣含量小且純度較低)。
發明內容
本發明的目的是提供一種利用電解工業或其它工業生產過程中產生的含氯 氣體為主要原料，生產堿式次氯酸鎂的方法。
3本發明的另一目的是提供一種實現利用廢氯氣制備堿式次氯酸鎂的裝置。 本發明利用廢氯氣制備堿式次氯酸鎂的方法，是首先用氫氧化鈉溶液吸收含
氯氣體中的氯得到次氯酸鈉溶液，然后使次氯酸鈉溶液與氯化鎂溶液反應得到堿
式次氯酸鎂固體產物。具體制備工藝如下
(1) 將廢氯氣冷卻至20 4(TC后送入堿液吸收塔內，采用質量濃度15~30% 的氫氧化鈉溶液吸收氯氣，得到含有次氯酸鈉的氫氧化鈉溶液；其反應式如下-
2NaOH + Cl2 = NaClO + NaCl + H20
由于氯化反應是放熱反應，在吸收氯氣時采用溫度較低的堿液，必要時對吸 收循環液進行冷卻。為了避免次氯酸根按如下反應分解，氯化吸收反應的溫度控 制在35'C以下
3C10- = C103- + 2C1-
2C1CT = 2C1- + o2
(2) 當吸收氯氣后的堿液中有效氯含量達到10%以上，且氫氧化鈉與次氯 酸鈉的摩爾比為2:1 4:1時，將含有次氯酸鈉的氫氧化鈉溶液送入反應器，與氯化 鎂溶液反應3 6小時，得到堿式次氯酸鎂沉淀。
所述氯化鎂溶液采用鹽湖提鉀后副產的老鹵(以氯化鎂為主的飽和溶液)或 從鹽湖老鹵中自然蒸發而析出的水氯鎂石。氯化鎂溶液的質量濃度在95~285 g/L，其加入量為其加入量為次氯酸根摩爾量的1 3倍。其反應方程式如下
2MgCl2 + 3NaOH + NaClO + H20 = Mg2C10(OH)3H20 +德C1
(3) 將堿式次氯酸鎂沉淀的料液離心分離后，水洗、烘干即得堿式次氯酸 鎂固體產品。
本發明制備的堿式次氯酸鎂固體產品中，有效氯含量為38~42%，鎂含量為 28~32%,有效氯收率85 95%。
本發明利用廢氯氣制備堿式次氯酸鎂的設備，依次包括換熱器，水冷卻器， 堿液吸收塔，儲液槽，反應器和離心機；其中換熱器通過管道連接水冷卻器，水 冷卻器通過管道、風機連接堿液吸收塔的底部；所述儲液槽設置在堿液吸收塔的 一側，且儲液槽通過液下泵及管道與堿液吸收塔的頂部連通，儲液槽的下部通過 送液泵及管道與反應器連接；所述反應器內安裝有攪拌器，反應器的底部設置有 閥門，反應器的正下方設置有離心機。
所述堿液吸收塔可以根據廢氯中氯的含量的不同，設置兩個或者多個，以保證從吸收塔頂部排出的尾氣中氯含量達到排放標準。
在采用多個堿液吸收塔時，前一個堿液吸收塔頂部通過管道與下一個堿液吸 收塔的底部連接。
采用該設備制備堿式次氯酸鎂沉淀的過程為將來自熔鹽電解等工業過程的
含氯氣體經過空氣換熱器和水冷卻器之后，使溫度降至20 40"C。冷卻后的含氯
氣體由風機送入堿液吸收塔的底部，與由吸收塔頂部噴淋出的氫氧化鈉堿液逆流 接觸進行反應，得到含次氯酸鈉的氫氧化鈉溶液。當循環吸收堿液中次氯酸鈉的
有效氯含量達到10%以上，由送液泵將次氯酸鈉溶液送入反應器，與加入的氯化
鎂溶液和氫氧化鈉溶液反應，得到堿式次氯酸鎂沉淀。打開反應器底部的閥門， 將含有堿式次氯酸鎂沉淀的料液注入反應器下方的離心機進行分離，得到堿式次 氯酸鎂固體產物，將其水洗、烘干即得堿式次氯酸鎂固體產品。離心分離后產生 的溶液，可以作為循環吸收液的補充液，或用于配制沉淀反應的反應溶液，也可 簡單處理后直接排放到鹽湖中。
本發明相對現有技術具有以下有益效果-
1、 本發明以電解工業或其它工業生產過程中產生的含氯氣體為主要原料， 并充分利用鹽湖地區廉價、優質的水氯鎂石資源，采用簡單的設備，制備出性質 穩定、氧化作用溫和、持久的堿式次氯酸鎂，應用于漂白織物時，可以避免用次
氯酸鈣漂白某些織物時，在織物上造成針孔損害的負面影響；
2、 制備過程產生的廢液主要含有氯化鈉和氯化鎂，經簡單處理后可直接排 放到鹽湖中，不會對鹽湖的資源結構造成負面影響。
3、 制備工藝簡單，操作方便，成本低，易于工業化生產。
圖1是為本發明制備堿式次氯酸鎂的工藝流程圖和設備圖 1——空氣換熱器 2——水冷卻器 3——風機 4——堿液吸收塔
5——儲液槽 6——液下泵 7——送液泵 8——反應器
9——攪拌器 10——離心機
具體實施例方式
實施例1:利用氯化物體系熔鹽電解制備稀土金屬過程中產生的含氯氣體制
5備堿式次氯酸鎂的設備及工藝如下 (1)設備
本發明制備堿式次氯酸鎂的設備，依次包括空氣換熱器1、水冷卻器2、吸
收塔4、儲液槽5，反應器8和離心機10，其中換熱器1通過管道連接水冷卻器 2，水冷卻器2通過管線、風機3連接吸收塔4的底部；儲液槽5設置在吸收塔4 的一側，儲液槽5上部通過液下泵6及管線與液吸收塔4的頂部連通，儲液槽5 的下部通過送液泵7及管線與反應器8連接；反應器8內安裝有攪拌器，反應器 8的底部設置有閥門，反應器8的下部設置有離心機10 (參照圖l)。
空氣換熱器和水冷卻器都用金屬鈦制備，吸收塔、儲液槽、1反應器、攪拌 器、管道等可以采用PVC或玻璃鋼材質。
(2)工藝
利用氯化物體系熔鹽電解制備稀土金屬的電解電流1000~2000 A，電解溫度 800~900°C ，每小時產生氯氣2~4 kg。
將電解產生的氯氣經過空氣換熱器1和水冷卻器2之后，使溫度降至20 4(TC。 冷卻后的含氯氣體由風機3送入氯氣吸收塔4的底部，與由吸收塔4頂部噴淋出的 氫氧化鈉溶液(可先將配制成質量濃度15~30%的氫氧化鈉溶液儲存于儲液槽5 中，進行吸收操作時由液下泵6送入吸收塔4頂部進行噴淋)逆流接觸進行吸收反 應，得到含次氯酸鈉的氫氧化鈉溶液。氯化吸收反應的溫度控制在35。C以下。
當吸收氯氣后的堿液中有效氯含量達到10%以上，且氫氧化鈉與次氯酸鈉的 摩爾比為2:1 4:1時，由送液泵7將含有次氯酸鈉的吸收氯氣溶液送入反應器8，同 時向反應器中加入從鹽湖老鹵中自然蒸發而析出的水氯鎂石的溶液，溶液濃度為 160g/L，其加入量為氯化鎂與次氯酸根的摩爾比為l:l，在攪拌下反應4小時，得 到堿式次氯酸鎂沉淀。
將含有堿式次氯酸鎂沉淀的料液用離心機10分離后，水洗、烘千即得堿式次 氯酸鎂固體產品。
本產品中有效氯含量39.5%，鎂含量29.2%，有效氯收率85.2%。
離心分離后產生的溶液，可以作為循環吸收液的補充液，或用于配制沉淀反 應的反應溶液，也可簡單處理后直接排放到鹽湖中。
實施例2:利用無水氯化鎂和氯化稀土為主要原料電解制備稀土鎂中間合金 過程中產生的含氯氣體制備堿式次氯酸鎂(1) 設備
與實施例l基本相同，差別在于堿液吸收塔4需設置兩個，以保證從吸收塔 頂部排出的尾氣中氯含量達到排放標準。在采用兩多個堿液吸收塔時，前一個堿 液吸收塔頂部通過管道與下一個堿液吸收塔的底部連接。
(2) 工藝
利用無水氯化鎂和氯化稀土為主要原料電解制備稀土鎂中間合金過程中，電 解電流2000 4000A，電解溫度800 900。C，每小時產生氯氣3-6 kg。
將電解產生的氯氣經過空氣換熱器1和水冷卻器2之后，使溫度降至 20~40°C。冷卻后的含氯氣體由風機3送入第一個堿液吸收塔4的底部，與由吸 收塔4頂部噴淋出的氫氧化鈉溶液(可先將配制成質量濃度15~30%的氫氧化鈉 溶液儲存于儲液槽5中，進行吸收操作時由液下泵6送入吸收塔4頂部進行噴淋) 逆流接觸進行吸收反應，得到含次氯酸鈉的氫氧化鈉溶液；第一個堿液吸收塔頂 部排出的尾氣通過管道進入第二個堿液吸收塔的底部，繼續與堿液吸收塔頂部噴 淋出的氫氧化鈉溶液逆流接觸進行吸收反應，得到含次氯酸鈉的氫氧化鈉溶液。 氯化吸收反應的溫度控制在35"C以下。
當吸收氯氣后的堿液中有效氯含量達到10%以上，且氫氧化鈉與次氯酸鈉的 摩爾比為2:1 4:1時，由送液泵7將含有次氯酸鈉的吸收氯氣溶液送入反應器8，同 時向反應器中加入從鹽湖老鹵中自然蒸發而析出的水氯鎂石的溶液，溶液濃度為 180 g/L，其加入量為氯化鎂與次氯酸根的摩爾比為l:l，在攪拌下反應5小時， 得到堿式次氯酸鎂沉淀。
將含有堿式次氯酸鎂沉淀的料液用離心機10分離后，水洗、烘干即得堿式次 氯酸鎂固體產品。
本產品中有效氯含量40.3%，鎂含量28.9%，有效氯收率87.1%。
離心分離后產生的溶液，可以作為循環吸收液的補充液，或用于配制沉淀反 應的反應溶液，也可簡單處理后直接排放到鹽湖中。
實施例3:利用部分脫水氯化鎂和部分脫水氯化稀土為主要原料電解制備稀 土鎂中間合金過程中產生的含氯氣體制備堿式次氯酸鎂
電解電流2000 4000A，電解溫度800 900。C，每小時產生氯氣3 6 kg。
制備裝置與制備過程與實施例2相同。
本產品中有效氯含量38.3%,鎂含量29.6%，有效氯收率86.2%。
權利要求
1、一種利用廢氯氣制備堿式次氯酸鎂的方法，包括以下工藝步驟(1)將廢氯氣冷卻至20～40℃后送入堿液吸收塔內，采用質量濃度15～30％的氫氧化鈉溶液吸收氯氣，得到含次氯酸鈉的氫氧化鈉溶液。(2)當吸收氯氣后的堿液中有效氯含量達到10％以上，且氫氧化鈉與次氯酸鈉的摩爾比為2∶1～4∶1時，將含有次氯酸鈉的氫氧化鈉溶液送入反應器，與氯化鎂溶液反應3～6小時，得到堿式次氯酸鎂沉淀；所述氯化鎂溶液的質量濃度是95～285g/L，其加入量為氯化鎂與次氯酸根的摩爾比為1∶1～3∶1，反應時間為3～6小時。(3)將堿式次氯酸鎂沉淀的料液離心分離后，水洗、烘干即得堿式次氯酸鎂固體產品。
2、 如權利要求l所述利用廢氯氣制備堿式次氯酸鎂的方法，其特征在于所 述吸收氯氣的反應溫度控制在20 40'C 。
3、 如權利要求l所述利用廢氯氣制備堿式次氯酸鎂的方法，其特征在于所 述氯化鎂溶液采用鹽湖提鉀后副產的老鹵或從鹽湖老鹵中自然蒸發而析出的水 氯鎂石。
4、 如權利要求l所述利用廢氯氣制備堿式次氯酸鎂的方法，其特征在于步 驟(2)所述氯化鎂溶液的質量濃度是95 285 g/L，其加入量為次氯酸根摩爾量的 1 3倍。
5、 一種利用廢氯氣制備堿式次氯酸鎂的設備，其特征在于依次包括空氣 換熱器(1)、水冷卻器(2)、堿液吸收塔(4)、儲液槽(5)，反應器(8)和離 心機(10);其中換熱器(1)通過管道連接水冷卻器(2)，水冷卻器(2)通過 管道、風機(3)連接堿液吸收塔(4)的底部；所述儲液槽(5)設置在堿液吸 收塔(4)的一側，且儲液槽(5)通過液下泵(6)及管道與堿液吸收塔(4)的 頂部連通，儲液槽(5)的下部通過送液泵(7)及管道與反應器(8)連接；所 述反應器(8)內安裝有攪拌器(9)，反應器的底部設置有閥門，反應器的正下 方設置有離心機(10)。
6、 如權利要求5所述利用廢氯氣制備堿式次氯酸鎂的設備，其特征在于所 述堿液吸收塔(4)設置兩個或者多個。
全文摘要
本發明公開了一種利用廢氯氣制備堿式次氯酸鎂的方法，是先將氯氣用氫氧化鈉溶液吸收得到次氯酸鈉溶液，然后使次氯酸鈉溶液與氯化鎂溶液反應得到堿式次氯酸鎂固體。本發明制備的堿式次氯酸鎂產品中有效氯含量38～42％，鎂含量28～32％，有效氯收率85～95％。本發明以電解工業或其它工業生產過程中產生的含氯氣體為主要原料，并充分利用鹽湖地區廉價、優質的水氯鎂石資源，制備的堿式次氯酸鎂性質穩定、氧化作用溫和、持久，應用于漂白織物時，可以避免用在織物上造成針孔損害的負面影響；制備過程產生的廢液主要含有氯化鈉和氯化鎂，經簡單處理后可直接排放到鹽湖中，不會對鹽湖的資源結構造成負面影響。
文檔編號C01B11/06GK101519189SQ20091002188
公開日2009年9月2日 申請日期2009年4月8日 優先權日2009年4月8日
發明者劉海寧, 卿彬菊, 葉秀深, 吳志堅, 權 李, 飛 葛, 敏 郭 申請人:中國科學院青海鹽湖研究所