CN101519189A

CN101519189A - 一种利用废氯气制备碱式次氯酸镁的方法和装置

Info

Publication number: CN101519189A
Application number: CN 200910021883
Authority: CN
Inventors: 吴志坚; 李�权; 葛飞; 叶秀深; 卿彬菊; 刘海宁; 郭敏
Original assignee: Qinghai Institute of Salt Lakes Research of CAS
Current assignee: Qinghai Institute of Salt Lakes Research of CAS
Priority date: 2009-04-08
Filing date: 2009-04-08
Publication date: 2009-09-02

Abstract

本发明公开了一种利用废氯气制备碱式次氯酸镁的方法，是先将氯气用氢氧化钠溶液吸收得到次氯酸钠溶液，然后使次氯酸钠溶液与氯化镁溶液反应得到碱式次氯酸镁固体。本发明制备的碱式次氯酸镁产品中有效氯含量38～42％，镁含量28～32％，有效氯收率85～95％。本发明以电解工业或其它工业生产过程中产生的含氯气体为主要原料，并充分利用盐湖地区廉价、优质的水氯镁石资源，制备的碱式次氯酸镁性质稳定、氧化作用温和、持久，应用于漂白织物时，可以避免用在织物上造成针孔损害的负面影响；制备过程产生的废液主要含有氯化钠和氯化镁，经简单处理后可直接排放到盐湖中，不会对盐湖的资源结构造成负面影响。

Description

一种利用废氯气制备碱式次氯酸镁的方法和装置

技术领域

本发明涉属于化工技术领域，涉及一种制备碱式次氯酸镁的方法，尤其涉及一种以电解过程或其它过程中产生的氯气为主要原料生产碱式次氯酸镁的方法；本发明同时还涉及一种利用废氯气制备碱式次氯酸镁的装置。

背景技术

碱式次氯酸镁(basic magnesium hypochlorite简称BMH)是一种白色粉末，难溶于水，在水中溶解度约为0.02％，不吸湿，在空气中相当稳定，加热到200℃以上才能分解。BMH遇酸分解生成新生态氧：

Mg₂ClO(OH)₃H₂O+H⁺＝MgCl₂+HClO+2H₂O

HClO＝HCl+O(活性氧)

因而BMH具有良好的消毒、杀菌和漂白作用，这些作用温和而持久。BMH可作为杀菌剂、防霉剂、防腐剂、脱臭剂、保鲜剂等，在工业、农业、日常生活等方面有广泛的用途。

目前碱式次氯酸镁的制备，一般采用氧化镁氯化法或者硫酸镁和次氯酸钙复分解法，但这两种方法的收率较低，不超过50％。

在电解工业及其它工业生产中，会副产大量的氯气或含氯尾气，对于这些氯气或含氯尾气的处理，根据所产生的含氯气体的数量和成分的不同，厂区附近资源配置和产业结构的不同，可以采用不同的处理方法。这些方法主要包括制备液氯(如果所产生的氯气量大且纯度较高)，用氢氧化钠溶液吸收制备次氯酸钠溶液、用氢氧化钠和氢氧化钙溶液吸收制备次氯酸钙固体、用氯化亚铁溶液吸收制备氯化铁溶液等(如果产生的氯气含量小且纯度较低)。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用电解工业或其它工业生产过程中产生的含氯气体为主要原料，生产碱式次氯酸镁的方法。

本发明的另一目的是提供一种实现利用废氯气制备碱式次氯酸镁的装置。

本发明利用废氯气制备碱式次氯酸镁的方法，是首先用氢氧化钠溶液吸收含氯气体中的氯得到次氯酸钠溶液，然后使次氯酸钠溶液与氯化镁溶液反应得到碱式次氯酸镁固体产物。具体制备工艺如下：

(1)将废氯气冷却至20～40℃后送入碱液吸收塔内，采用质量浓度15～30％的氢氧化钠溶液吸收氯气，得到含有次氯酸钠的氢氧化钠溶液；其反应式如下：

2NaOH+Cl₂＝NaClO+NaCl+H₂O

由于氯化反应是放热反应，在吸收氯气时采用温度较低的碱液，必要时对吸收循环液进行冷却。为了避免次氯酸根按如下反应分解，氯化吸收反应的温度控制在35℃以下：

3ClO^-＝ClO3^-+2Cl^-

2ClO^-＝2Cl^-+O₂

(2)当吸收氯气后的碱液中有效氯含量达到10％以上，且氢氧化钠与次氯酸钠的摩尔比为2:1～4:1时，将含有次氯酸钠的氢氧化钠溶液送入反应器，与氯化镁溶液反应3～6小时，得到碱式次氯酸镁沉淀。

所述氯化镁溶液采用盐湖提钾后副产的老卤(以氯化镁为主的饱和溶液)或从盐湖老卤中自然蒸发而析出的水氯镁石。氯化镁溶液的质量浓度在95～285g/L，其加入量为其加入量为次氯酸根摩尔量的1～3倍。其反应方程式如下：

2MgCl₂+3NaOH+NaClO+H₂O＝Mg₂ClO(OH)₃H₂O+4NaCl

(3)将碱式次氯酸镁沉淀的料液离心分离后，水洗、烘干即得碱式次氯酸镁固体产品。

本发明制备的碱式次氯酸镁固体产品中，有效氯含量为38～42％，镁含量为28～32％，有效氯收率85～95％。

本发明利用废氯气制备碱式次氯酸镁的设备，依次包括换热器，水冷却器，碱液吸收塔，储液槽，反应器和离心机；其中换热器通过管道连接水冷却器，水冷却器通过管道、风机连接碱液吸收塔的底部；所述储液槽设置在碱液吸收塔的一侧，且储液槽通过液下泵及管道与碱液吸收塔的顶部连通，储液槽的下部通过送液泵及管道与反应器连接；所述反应器内安装有搅拌器，反应器的底部设置有阀门，反应器的正下方设置有离心机。

所述碱液吸收塔可以根据废氯中氯的含量的不同，设置两个或者多个，以保证从吸收塔顶部排出的尾气中氯含量达到排放标准。

在采用多个碱液吸收塔时，前一个碱液吸收塔顶部通过管道与下一个碱液吸收塔的底部连接。

采用该设备制备碱式次氯酸镁沉淀的过程为：将来自熔盐电解等工业过程的含氯气体经过空气换热器和水冷却器之后，使温度降至20～40℃。冷却后的含氯气体由风机送入碱液吸收塔的底部，与由吸收塔顶部喷淋出的氢氧化钠碱液逆流接触进行反应，得到含次氯酸钠的氢氧化钠溶液。当循环吸收碱液中次氯酸钠的有效氯含量达到10％以上，由送液泵将次氯酸钠溶液送入反应器，与加入的氯化镁溶液和氢氧化钠溶液反应，得到碱式次氯酸镁沉淀。打开反应器底部的阀门，将含有碱式次氯酸镁沉淀的料液注入反应器下方的离心机进行分离，得到碱式次氯酸镁固体产物，将其水洗、烘干即得碱式次氯酸镁固体产品。离心分离后产生的溶液，可以作为循环吸收液的补充液，或用于配制沉淀反应的反应溶液，也可简单处理后直接排放到盐湖中。

本发明相对现有技术具有以下有益效果：

1、本发明以电解工业或其它工业生产过程中产生的含氯气体为主要原料，并充分利用盐湖地区廉价、优质的水氯镁石资源，采用简单的设备，制备出性质稳定、氧化作用温和、持久的碱式次氯酸镁，应用于漂白织物时，可以避免用次氯酸钙漂白某些织物时，在织物上造成针孔损害的负面影响；

2、制备过程产生的废液主要含有氯化钠和氯化镁，经简单处理后可直接排放到盐湖中，不会对盐湖的资源结构造成负面影响。

3、制备工艺简单，操作方便，成本低，易于工业化生产。

附图说明

图1是为本发明制备碱式次氯酸镁的工艺流程图和设备图

1——空气换热器 2——水冷却器 3——风机 4——碱液吸收塔

5——储液槽 6——液下泵 7——送液泵 8——反应器

9——搅拌器 10——离心机

具体实施方式

实施例1：利用氯化物体系熔盐电解制备稀土金属过程中产生的含氯气体制备碱式次氯酸镁的设备及工艺如下：

(1)设备

本发明制备碱式次氯酸镁的设备，依次包括空气换热器1、水冷却器2、吸收塔4、储液槽5，反应器8和离心机10，其中换热器1通过管道连接水冷却器2，水冷却器2通过管线、风机3连接吸收塔4的底部；储液槽5设置在吸收塔4的一侧，储液槽5上部通过液下泵6及管线与液吸收塔4的顶部连通，储液槽5的下部通过送液泵7及管线与反应器8连接；反应器8内安装有搅拌器，反应器8的底部设置有阀门，反应器8的下部设置有离心机10(参照图1)。

空气换热器和水冷却器都用金属钛制备，吸收塔、储液槽、1反应器、搅拌器、管道等可以采用PVC或玻璃钢材质。

(2)工艺

利用氯化物体系熔盐电解制备稀土金属的电解电流1000～2000A，电解温度800～900℃，每小时产生氯气2～4kg。

将电解产生的氯气经过空气换热器1和水冷却器2之后，使温度降至20～40℃。冷却后的含氯气体由风机3送入氯气吸收塔4的底部，与由吸收塔4顶部喷淋出的氢氧化钠溶液(可先将配制成质量浓度15～30％的氢氧化钠溶液储存于储液槽5中，进行吸收操作时由液下泵6送入吸收塔4顶部进行喷淋)逆流接触进行吸收反应，得到含次氯酸钠的氢氧化钠溶液。氯化吸收反应的温度控制在35℃以下。

当吸收氯气后的碱液中有效氯含量达到10％以上，且氢氧化钠与次氯酸钠的摩尔比为2:1～4:1时，由送液泵7将含有次氯酸钠的吸收氯气溶液送入反应器8，同时向反应器中加入从盐湖老卤中自然蒸发而析出的水氯镁石的溶液，溶液浓度为160g/L，其加入量为氯化镁与次氯酸根的摩尔比为1:1，在搅拌下反应4小时，得到碱式次氯酸镁沉淀。

将含有碱式次氯酸镁沉淀的料液用离心机10分离后，水洗、烘干即得碱式次氯酸镁固体产品。

本产品中有效氯含量39.5％，镁含量29.2％，有效氯收率85.2％。

离心分离后产生的溶液，可以作为循环吸收液的补充液，或用于配制沉淀反应的反应溶液，也可简单处理后直接排放到盐湖中。

实施例2：利用无水氯化镁和氯化稀土为主要原料电解制备稀土镁中间合金过程中产生的含氯气体制备碱式次氯酸镁

(1)设备

与实施例1基本相同，差别在于碱液吸收塔4需设置两个，以保证从吸收塔顶部排出的尾气中氯含量达到排放标准。在采用两多个碱液吸收塔时，前一个碱液吸收塔顶部通过管道与下一个碱液吸收塔的底部连接。

(2)工艺

利用无水氯化镁和氯化稀土为主要原料电解制备稀土镁中间合金过程中，电解电流2000～4000A，电解温度800～900℃，每小时产生氯气3～6kg。

将电解产生的氯气经过空气换热器1和水冷却器2之后，使温度降至20～40℃。冷却后的含氯气体由风机3送入第一个碱液吸收塔4的底部，与由吸收塔4顶部喷淋出的氢氧化钠溶液(可先将配制成质量浓度15～30％的氢氧化钠溶液储存于储液槽5中，进行吸收操作时由液下泵6送入吸收塔4顶部进行喷淋)逆流接触进行吸收反应，得到含次氯酸钠的氢氧化钠溶液；第一个碱液吸收塔顶部排出的尾气通过管道进入第二个碱液吸收塔的底部，继续与碱液吸收塔顶部喷淋出的氢氧化钠溶液逆流接触进行吸收反应，得到含次氯酸钠的氢氧化钠溶液。氯化吸收反应的温度控制在35℃以下。

当吸收氯气后的碱液中有效氯含量达到10％以上，且氢氧化钠与次氯酸钠的摩尔比为2:1～4:1时，由送液泵7将含有次氯酸钠的吸收氯气溶液送入反应器8，同时向反应器中加入从盐湖老卤中自然蒸发而析出的水氯镁石的溶液，溶液浓度为180g/L，其加入量为氯化镁与次氯酸根的摩尔比为1:1，在搅拌下反应5小时，得到碱式次氯酸镁沉淀。

本产品中有效氯含量40.3％，镁含量28.9％，有效氯收率87.1％。

实施例3：利用部分脱水氯化镁和部分脱水氯化稀土为主要原料电解制备稀土镁中间合金过程中产生的含氯气体制备碱式次氯酸镁

电解电流2000～4000A，电解温度800～900℃，每小时产生氯气3～6kg。

制备装置与制备过程与实施例2相同。

本产品中有效氯含量38.3％，镁含量29.6％，有效氯收率86.2％。

Claims

1、一种利用废氯气制备碱式次氯酸镁的方法，包括以下工艺步骤：

(1)将废氯气冷却至20～40℃后送入碱液吸收塔内，采用质量浓度15～30％的氢氧化钠溶液吸收氯气，得到含次氯酸钠的氢氧化钠溶液。

(2)当吸收氯气后的碱液中有效氯含量达到10％以上，且氢氧化钠与次氯酸钠的摩尔比为2:1～4:1时，将含有次氯酸钠的氢氧化钠溶液送入反应器，与氯化镁溶液反应3～6小时，得到碱式次氯酸镁沉淀；所述氯化镁溶液的质量浓度是95～285g/L，其加入量为氯化镁与次氯酸根的摩尔比为1:1～3:1，反应时间为3～6小时。

2、如权利要求1所述利用废氯气制备碱式次氯酸镁的方法，其特征在于：所述吸收氯气的反应温度控制在20～40℃。

3、如权利要求1所述利用废氯气制备碱式次氯酸镁的方法，其特征在于：所述氯化镁溶液采用盐湖提钾后副产的老卤或从盐湖老卤中自然蒸发而析出的水氯镁石。

4、如权利要求1所述利用废氯气制备碱式次氯酸镁的方法，其特征在于：步骤(2)所述氯化镁溶液的质量浓度是95～285g/L，其加入量为次氯酸根摩尔量的1～3倍。

5、一种利用废氯气制备碱式次氯酸镁的设备，其特征在于：依次包括空气换热器(1)、水冷却器(2)、碱液吸收塔(4)、储液槽(5)，反应器(8)和离心机(10)；其中换热器(1)通过管道连接水冷却器(2)，水冷却器(2)通过管道、风机(3)连接碱液吸收塔(4)的底部；所述储液槽(5)设置在碱液吸收塔(4)的一侧，且储液槽(5)通过液下泵(6)及管道与碱液吸收塔(4)的顶部连通，储液槽(5)的下部通过送液泵(7)及管道与反应器(8)连接；所述反应器(8)内安装有搅拌器(9)，反应器的底部设置有阀门，反应器的正下方设置有离心机(10)。

6、如权利要求5所述利用废氯气制备碱式次氯酸镁的设备，其特征在于：所述碱液吸收塔(4)设置两个或者多个。