一種遠紅外加熱新型結構的二氧化氯發生器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及化工機械領域，特別是涉及一種遠紅外加熱新型結構的二氧化氯發生器。
【背景技術】
[0002]二氧化氯是一種國際衛生組織公認的優良的殺菌劑、高效漂白劑和強氧化劑，在我國水處理領域的應用推廣已有二十余年的歷史。目前已成為水處理工藝中殺菌消毒、滅藻除味、脫色降解的主流藥劑。
[0003]二氧化氯發生器是制備二氧化氯的專用設備。在大多數以氯酸鹽為主原料的化學法制備工藝中，為滿足該吸熱反應條件，需要給化學反應提供足夠的熱量，來確保反應完全徹底，原料轉化率最高，原料消耗最低，減少和避免未反應的原料造成對水體的污染。同時，特別是在以氯酸鈉和鹽酸為原料制備混合二氧化氯的方法中(NaC103+2HCl — C10+1/2C12+NaCl+H20)，為減少氯氣的生成、提高二氧化氯的收率，一般采用低高溫兩段反應方式，在低溫段使二氧化氯生成量最多，在高溫段確保原料轉化最完全。因此，加熱技術和低高溫兩段反應技術是二氧化氯發生器的關鍵技術。
[0004]目前，國內二氧化氯發生器現有的加熱技術主要有水浴加熱、干式加熱、原料加熱、空氣預加熱和直接加熱等5種方式，但這些方式存在如下缺陷和不足:
[0005]水浴加熱方式，即反應器裝配在一個帶有電加熱管的水箱內，通過加熱水箱內的水，向反應器內提供熱量。干式加熱式，是將電加熱帶或電加熱瓦(圈)置于反應器外部，給反應器提供熱量。這兩種加熱方式均為間接加熱，存在熱傳遞效果差，電耗高，對反應器材質的導熱性要求高，造價高，加工復雜等缺陷。
[0006]原料加熱方式，是將原料加熱到一定的溫度，然后將熱原料進入反應器反應。該方式存在進料溫度高，較難控制反應進程，易出現安全事故。同時，對于原料如:濃度為31%的鹽酸，加熱后會造成揮發污染，原料利用率降低，安全性差。
[0007]空氣加熱方式，是利用電加熱器先將空氣加熱，然后通過加熱后的空氣給反應器內的反應液加熱。該方式由于空氣的比熱小，空氣加熱的裝置要做的較大，設備也龐大復雜、造價高。
[0008]直接加熱方式，即將電加熱管置于反應器內部或在反應器外部設置電磁感應器，對反應液直接加熱，這種方式加熱效率較高，但也存在一些不足。例如:
[0009]中國專利201020256201.5提供了一種帶內加熱器的二氧化氯發生器，其加熱器實際上是一種電加熱管，因浸入到反應液內，為了防腐其外殼采用氟塑料或鈦制作。氟塑料電加熱管由于其表面噴涂或外襯氟塑料，使導熱效率大大降低，為保證提供足夠的熱量，加熱器的表面積必須加大，從而使加熱器的體積大大增加，隨之的反應器體積也將明顯增大，因此存在造價高、設備笨重、氣相二氧化氯停留空間變大，造成安全性差。鈦材加熱器雖然導熱效果好，但造價高，且一旦出現鹽酸過量，將會迅速被腐蝕而損壞。
[0010]中國專利ZL201320874407.8提供了一種二氧化氯發生器電磁感應加熱設備，其在反應器外安裝電磁感應加熱器，對反應器內的物料進行加熱，熱效率較高。但由于電磁感應必須借助金屬才能發熱，而二氧化氯及其反應液均具有較強的腐蝕性，因此，必須采用鈦材等特種金屬材料來制作反應器，從而使反應器造價大大增加，且鈦材存在不耐鹽酸腐蝕的缺陷，會導致反應器壽命短；其控制系統及散熱系統的防腐問題也較為復雜。
[0011]在低高溫兩段反應現有技術中，主要采用將各自帶加熱系統的反應器串聯起來，實現雙溫反應控制，如中國專利CN102976272B、CN201574084U等。這種結構方式不僅存在多個加熱器電耗高、制造及控制復雜、而且串聯方式存在物料管路易堵塞、二氧化氯氣相移出受阻等缺陷，由于二氧化氯具有爆炸性，管路堵塞嚴重時會導致二氧化氯發生器安全事故發生，使發生器的可靠性和安全性大大降低。
【發明內容】
[0012]針對加熱和兩段雙溫反應現有技術存在的上述缺陷和不足，本發明提供了一種結構更加簡單、能耗更低、設備制造簡易、運行成本更低的遠紅外直接加熱反應液技術，和兩段反應器套裝疊加、制造方便、共用一個加熱源、更加安全的新型結構的高效二氧化氯發生器。
[0013]本發明是通過如下技術方案來實現的:
[0014]一種遠紅外加熱新型結構的二氧化氯發生器，包括主反應器、曝氣盤、遠紅外石英加熱器、低溫反應器、原料進料管、出氣管、出液管、抽吸管、曝氣管和空氣調節管；所述曝氣盤設置在所述主反應器的內部的下部，所述遠紅外石英加熱器固定在所述主反應器的頂部并深入到所述主反應器內，所述低溫反應器過支撐架固定在主反應器內部的上部，所述原料進料管穿過所述主反應器的頂部與所述低溫反應器的頂部相連通，所述出氣管設置在所述主反應器的頂部。
[0015]本發明所述的遠紅外加熱新型結構的二氧化氯發生器，其中，在所述主反應器和低溫反應器的下部分別設置有第一溫度傳感器和第二溫度傳感器。
[0016]本發明所述的遠紅外加熱新型結構的二氧化氯發生器，其中，在所述主反應器的頂部設置有泄壓管和真空傳感器。
[0017]本發明所述的遠紅外加熱新型結構的二氧化氯發生器，其中，在所述曝氣盤上設置有多個圓錐形孔，孔徑為2?6mm，所述曝氣盤由氟塑料制成。
[0018]本發明所述的遠紅外加熱新型結構的二氧化氯發生器，其中，所述遠紅外石英加熱器包括石英管和其內部的金屬發熱體，所述遠紅外石英加熱器采用填料函式結構固定在所述主反應器的頂部，所述填料函式結構由PVC、CPVC或氟塑料制成。
[0019]本發明所述的遠紅外加熱新型結構的二氧化氯發生器，其中，所述主反應器由PVC或CPVC材料制成，外部設置有保溫材料。
[0020]本發明所述的遠紅外加熱新型結構的二氧化氯發生器，其中，所述低溫反應器為圓柱體空心結構，內裝耐腐蝕填料，所述低溫反應器的頂部和底部各開有直徑為20?50mm的通氣孔，所述低溫反應器由氟塑料制成。
[0021]本發明所述的遠紅外加熱新型結構的二氧化氯發生器，其中，所述抽吸管分別與所述出氣管和所述出液管相連通，所述的空氣調節管穿過所述主反應器與所述低溫反應器的下部相連通，所述空氣調節管上設置有空氣調節閥。
[0022]本發明所述的遠紅外加熱新型結構的二氧化氯發生器還設置有母液循環系統，包括母液循環栗，其進料口通過母液出料管與所述主反應器的下部相連通，出料口通過母液進料管與所述原料進料管相連通。
[0023]本發明的有益效果是:
[0024]1、本發明通過采用遠紅外石英加熱器直接加熱反應液的新型加熱方式，一方面解決了目前間接式加熱存在的熱效率低、能耗高、對反應器材質導熱性要求高的缺陷，使反應器的加工成本大大降低，反應液的最佳加熱溫度非常容易的得到了實現，確保了最高的原料轉化率，發生器的運行成本大大降低；由于遠紅外石英加熱器的外殼材質為石英玻璃，對鹽酸、氯氣、二氧化氯具有極強的耐腐性能，解決了鈦加熱管不耐鹽酸的不足，使壽命大大提高；另一方面，本發明采用的遠紅外石英加熱器利用乳白石英玻璃吸收來自電熱絲輻射的幾乎全部的可見光和近紅外光，使之轉化為遠紅外輻射，具有體積小、造價低、安裝簡便的特點，在電耗上較傳統的電加熱管節電最高可達到30% ;另外還具有升溫快、即開即停、無熱慣性，大大降低了二氧化氯在熱慣性存在下的分解爆炸危險，使二氧化氯發生器的安全性大大提升；本發明為防止出現石英加熱管可能出現干燒的現象，采用了反應液達到一定液位后自流式出料方式，使石英管的加熱區始終處于反應液液相中，實用安全可靠。
[0025]2、本發明通過采用將兩段反應器套裝疊加的新型結構，實現了低溫反應器產生的二氧化氯、氯氣迅速順暢地被抽吸管抽走，反應液直接流入到下方的主反應器內，進行進一步地反應，這樣一方面解決了傳統串聯式結構、制造復雜成本高、連接管路易物料堵塞及二氧化氯氣相移出受阻等缺陷，使發生器的制造成本大大降低，安全性大大提升；另一方面本發明采用兩段反應器共用一個加熱源，即共用主反應器加熱源，主反應器加熱的熱量通過氣相提供給低溫反應器，為實現有效的控制低溫反應器的溫度，采用了通入冷空氣來調節溫度的方法，這種新型方式極大地節約并充分地利用了能源，較串聯式結構的電能消耗大大降低；其次在安全方面，由于采用了通入冷空氣來調節低溫反應器溫度，使主反應器的上部氣相溫度大大降低，避免了二氧化氯熱分解的危險，提升了設備的安全性。
[0026]本發明通過采用高效的加熱技術和新型的反應器結構設計，使二氧化氯發生器的整體結構大大簡化，制造成本明顯下降，綜合運行成本降低，且更加安全可靠，可以大大節約設備的投資，有利于本設備在我國水處理領