CN107557807A - 一种处理弱氯酸钠溶液的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种处理弱氯酸钠溶液的装置和方法，先将弱氯钠浓缩使部分氯化钠结晶析出后，再采用水力旋分器进行浓缩，浓缩后的氯化钠晶体浆液经溶解、调pH值后回到电解***，同等产能下比传统综合法二氧化氯制备***处理弱氯酸钠溶液的工艺相比，可缩小配置二氧化氯发生器的容积，减少投资成本，同时让重铬酸钠在电解***和二氧化氯反应***之间封闭循环，基本不会流失，不需要补充额外的重铬酸钠，也不会污染二氧化氯溶液，即经济又环保。
Description
技术领域
本发明属于综合法二氧化氯制备技术领域，具体涉及一种用于综合法二氧化氯制备***处理弱氯酸钠溶液的装置和方法。
背景技术
综合法是目前生产二氧化氯常用的方法之一，是以氯酸钠、盐酸为原料，在二氧化氯发生器中反应得到二氧化氯气体。反应式为：
2NaClO3+4HCl→2NaCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O
反应生成二氧化氯的同时也生成氯化钠、水，反应后的溶液含氯酸钠、氯化钠、酸、水、重铬酸钠(有剧毒，初次开机时加入，生产过程中视情况适当补充)，行业中称之为弱氯酸钠溶液。综合法二氧化氯制备工艺中需要将弱氯酸钠溶液中的氯化钠、重铬酸钠送至电解***，使氯化钠转化为氯酸钠，同时维持电解***的重铬酸钠浓度。电解过程反应式为：
NaCl+3H2O→NaClO3+3H2
传统的综合法二氧化氯制备***中有两种工艺处理弱氯酸钠溶液：第一种工艺是用弱氯酸钠泵从二氧化氯发生器底部把弱氯酸钠溶液抽出一部分，先经过加热到112℃，让弱氯酸钠溶液的残留的盐酸反应掉，以确保返回电解槽的弱氯酸钠溶液pH值控制在5.6～6.2；第二种工艺是让发生器多蒸发掉一些水，使弱氯酸钠溶液中的氯化钠结晶析出一部分晶体，用盐饼过滤机供料泵抽出部分含有氯化钠晶体的浆液，送到盐饼过滤机把氯化钠晶体滤出，滤液返回发生器，滤出的氯化钠晶体用纯水溶解配成盐水送回电解***。第一种工艺必须控制发生器内的母液一直处于不饱和状态，不会产生氯化钠晶体，重铬酸钠在电解***和二氧化氯反应***之间封闭循环，基本不会流失，但二氧化氯发生器容积要求比较大。第二种工艺，同样产能二氧化氯发生器容积只需第一种工艺的三分之二，但采用第二种工艺会造成重铬酸钠无法返回电解***，在二氧化氯发生器内积累，并随着排气管雾沫夹带进到二氧化氯吸收塔，污染二氧化氯溶液，同时电解***需要不断补充重铬酸钠。
发明内容
为了弥补现有技术的缺陷，本发明提供一种用于综合法二氧化氯制备***处理弱氯酸钠溶液的装置和方法，既可缩小发生器的容积，又可以让重铬酸钠在电解***和二氧化氯反应***之间封闭循环。
本发明所采取的技术方案是：
一种处理弱氯酸钠溶液的装置，包括二氧化氯发生器(1)、加热器(3)、水力旋分器(5)、氯化钠溶解槽(6)、电解***反应器(7)，二氧化氯发生器(1)通过下循环管(8)与加热器(3)连接，加热器(3)经上循环管(9)回接二氧化氯发生器(1)形成循环回路，下循环管(8)通过弱氯酸钠出料管(10)连接水力旋分器(5)进口，水力旋分器(5)经顶部出料管(11)回接下循环管(8)形成循环回路，水力旋分器(5)出口通过底部出料管(12)连接氯化钠溶解槽(6)，氯化钠溶解槽(6)通过溢流管(15)与电解***反应器(7)连接，下循环管(8)上设有循环泵(2)，弱氯酸钠出料管(10)上设有弱氯酸钠泵(4)。
优选地，为方便在氯化钠溶解槽(6)中加入纯水和稀碱液，所述氯化钠溶解槽(6)上设有纯水管(13)和碱液管(14)。
本发明还提供一种处理弱氯酸钠溶液的方法，具体步骤如下：
步骤1，二氧化氯发生器(1)中的弱氯酸钠溶液经下循环管(8)进入循环泵(2)，被循环泵(2)送到加热器(3)蒸发部分水分使溶液中的部分氯化钠结晶析出，含氯化钠结晶的弱氯酸钠溶液经上循环管(9)返回二氧化氯发生器(1)；
步骤2，二氧化氯发生器(1)内含氯化钠结晶的弱氯酸钠溶液部分被弱氯酸钠泵(4)抽出，送到水力旋分器(5)，含氯化钠结晶的弱氯酸钠溶液的大部分液体从水力旋分器(5)的顶部分离出来，经顶部出料管(11)返回下循环管(8)，再经下循环管(8)返回二氧化氯发生器(1)内，从水力旋分器(5)出来的氯化钠晶体浆液经底部出料管(12)进入氯化钠溶解槽(6)；
步骤3，纯水和稀碱液经纯水管(13)和碱液管(14)加入氯化钠溶解槽(6)，把氯化钠晶体浆液溶解配成pH值为5.6～6.2的溶液后，通过溢流管(15)回至电解***的反应器(7)。
进一步的，从水力旋分器(5)底部出来的氯化钠晶体浆液质量百分比浓度为70～80％。
本发明提供的一种用于综合法二氧化氯制备***处理弱氯酸钠溶液的装置和方法，具有以下优点和效果：
1、本发明所述用于综合法二氧化氯制备***处理弱氯酸钠溶液的装置，增加了水力旋分器，采用水力旋分器对析出的部分氯化钠结晶进行浓缩，浓缩后的氯化钠晶体浆液回到电解***，同时实现重铬酸钠在部分进入电解***，部分回到二氧化氯反应***，在电解***和二氧化氯反应***之间封闭循环，基本不会流失。
2、采用本发明用于综合法二氧化氯制备***处理弱氯酸钠溶液的工艺，先将弱氯钠浓缩使部分氯化钠结晶析出后，再采用水力旋分器进行浓缩，浓缩后的氯化钠晶体浆液(同时携带重铬酸钠)经溶解、调pH值后回到电解***。同等产能下比传统综合法二氧化氯制备***处理弱氯酸钠溶液的工艺相比，可缩小二氧化氯发生器30％以上的容积，减少投资成本。同时让重铬酸钠在电解***和二氧化氯反应***之间封闭循环，基本不会流失，电解***的重铬酸钠浓度可控制在3.5-5.0g/l工艺要求范围内，不需要补充额外的重铬酸钠，也不会污染二氧化氯溶液，即经济又环保。
附图说明
图1为：本发明所述处理弱氯酸钠溶液装置的整体结构图。
图2为：本发明所述增加纯水管和碱液管处理弱氯酸钠溶液装置的整体结构图。
图1、图2中：1、二氧化氯发生器；2、循环泵；3、加热器；4、弱氯酸钠泵；5、水力旋分器；6、氯化钠溶解槽；7、电解***反应器；8、下循环管；9、上循环管；10、弱氯酸钠出料管，11、顶部出料管；12、底部出料管；13、纯水管；14、碱液管；15、溢流管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1示，一种处理弱氯酸钠溶液的装置，包括二氧化氯发生器(1)、加热器(3)、水力旋分器(5)、氯化钠溶解槽(6)、电解***反应器(7)，二氧化氯发生器(1)通过下循环管(8)与加热器(3)连接，加热器(3)经上循环管(9)回接二氧化氯发生器(1)形成循环回路，下循环管(8)通过弱氯酸钠出料管(10)连接水力旋分器(5)进口，水力旋分器(5)经顶部出料管(11)回接下循环管(8)形成循环回路，水力旋分器(5)出口通过底部出料管(12)连接氯化钠溶解槽(6)，氯化钠溶解槽(6)通过溢流管(15)与电解***反应器(7)连接，下循环管(8)上设有循环泵(2)，弱氯酸钠出料管(10)上设有弱氯酸钠泵(4)。
采用上述装置处理弱氯酸钠溶液方法，具体步骤如下：
步骤1，二氧化氯发生器(1)中的弱氯酸钠溶液经下循环管(8)进入循环泵(2)，被循环泵(2)送到加热器(3)蒸发部分水分使溶液中的部分氯化钠结晶析出，含氯化钠结晶的弱氯酸钠溶液经上循环管(9)返回二氧化氯发生器(1)；
步骤2，二氧化氯发生器(1)内含氯化钠结晶的弱氯酸钠溶液部分被弱氯酸钠泵(4)抽出，送到水力旋分器(5)，含氯化钠结晶的弱氯酸钠溶液的大部分液体从水力旋分器(5)的顶部分离出来，经顶部出料管(11)返回下循环管(8)，再经下循环管(8)返回二氧化氯发生器(1)内，从水力旋分器(5)出来的质量百分比浓度为70％氯化钠晶体浆液经底部出料管(12)进入氯化钠溶解槽(6)；
步骤3，氯化钠晶体浆液通过溢流管(15)回至电解***的反应器(7)。
实施例2
如图2示，一种处理弱氯酸钠溶液的装置，在实施例1的基础上，所述氯化钠溶解槽(6)上设有纯水管(13)和碱液管(14)。
采用上述装置处理弱氯酸钠溶液方法，具体步骤如下：
步骤1，二氧化氯发生器(1)中的弱氯酸钠溶液经下循环管(8)进入循环泵(2)，被循环泵(2)送到加热器(3)蒸发部分水分使溶液中的部分氯化钠结晶析出，含氯化钠结晶的弱氯酸钠溶液经上循环管(9)返回二氧化氯发生器(1)；
步骤2，二氧化氯发生器(1)内含氯化钠结晶的弱氯酸钠溶液部分被弱氯酸钠泵(4)抽出，送到水力旋分器(5)，含氯化钠结晶的弱氯酸钠溶液的大部分液体从水力旋分器(5)的顶部分离出来，经顶部出料管(11)返回下循环管(8)，再经下循环管(8)返回二氧化氯发生器(1)内，从水力旋分器(5)出来的质量百分比浓度为70％氯化钠晶体浆液经底部出料管(12)进入氯化钠溶解槽(6)；
步骤3，纯水和稀碱液经纯水管(13)和碱液管(14)加入氯化钠溶解槽(6)，把氯化钠晶体浆液溶解配成pH值为5.6的溶液后,通过溢流管(15)回至电解***的反应器(7)。
实施例3
如图2示，一种处理弱氯酸钠溶液的装置，在实施例1的基础上，所述氯化钠溶解槽(6)上设有纯水管(13)和碱液管(14)。
采用上述装置处理弱氯酸钠溶液方法，具体步骤如下：
步骤1，二氧化氯发生器(1)中的弱氯酸钠溶液经下循环管(8)进入循环泵(2)，被循环泵(2)送到加热器(3)蒸发部分水分使溶液中的部分氯化钠结晶析出，含氯化钠结晶的弱氯酸钠溶液经上循环管(9)返回二氧化氯发生器(1)；
步骤2，二氧化氯发生器(1)内含氯化钠结晶的弱氯酸钠溶液部分被弱氯酸钠泵(4)抽出，送到水力旋分器(5)，含氯化钠结晶的弱氯酸钠溶液的大部分液体从水力旋分器(5)的顶部分离出来，经顶部出料管(11)返回下循环管(8)，再经下循环管(8)返回二氧化氯发生器(1)内，从水力旋分器(5)底部出来的质量百分比浓度为75％氯化钠晶体浆液经底部出料管(12)进入氯化钠溶解槽(6)；
步骤3，纯水和稀碱液经纯水管(13)和碱液管(14)加入氯化钠溶解槽(6)，把氯化钠晶体浆液溶解配成pH值为6.0的溶液后,通过溢流管(15)回至电解***的反应器(7)。
实施例4
如图2示，一种处理弱氯酸钠溶液的装置，在实施例1的基础上，所述氯化钠溶解槽(6)上设有纯水管(13)和碱液管(14)。
采用上述装置处理弱氯酸钠溶液方法，具体步骤如下：
步骤1，二氧化氯发生器(1)中的弱氯酸钠溶液经下循环管(8)进入循环泵(2)，被循环泵(2)送到加热器(3)蒸发部分水分使溶液中的部分氯化钠结晶析出，含氯化钠结晶的弱氯酸钠溶液经上循环管(9)返回二氧化氯发生器(1)；
步骤2，二氧化氯发生器(1)内含氯化钠结晶的弱氯酸钠溶液部分被弱氯酸钠泵(4)抽出，送到水力旋分器(5)，含氯化钠结晶的弱氯酸钠溶液的大部分液体从水力旋分器(5)的顶部分离出来，经顶部出料管(11)返回下循环管(8)，再经下循环管(8)返回二氧化氯发生器(1)内，从水力旋分器(5)出来的质量百分比浓度为80％氯化钠晶体浆液经底部出料管(12)进入氯化钠溶解槽(6)；
步骤3，纯水和稀碱液经纯水管(13)和碱液管(14)加入氯化钠溶解槽(6)，把氯化钠晶体浆液溶解配成pH值为6.2的溶液后,通过溢流管(15)回至电解***的反应器(7)。
对比例1：
传统综合法二氧化氯制备***处理弱氯酸钠溶液装置之一，包括二氧化氯发生器、弱氯酸钠加热器、弱氯酸钠泵、气体分离器、电解***反应器等,二氧化氯发生器通过下循环管与母液加热器连接，母液加热器经上循环管回接二氧化氯发生器形成循环回路，下循环管连接弱氯酸钠出料管，弱氯酸钠出料管上设有弱氯酸钠泵，氯酸钠泵出口管连接弱氯酸钠加热器，弱氯酸钠加热器与蒸发冷凝器连接，蒸发冷凝器出液管接至电解***反应器。采用上述装置处理弱氯酸钠溶液：弱氯酸钠中发生器中处于不饱和状态(无结晶体)，用弱氯酸钠泵从二氧化氯发生器底部把弱氯酸钠溶液抽出一部分，先经过弱氯酸钠加热器加热到112℃(加热氯化钠不析出)后进入蒸发冷凝器，让弱氯酸钠溶液的残留的盐酸反应掉，确保返回电解槽的弱氯酸钠溶液pH值控制在5.6～6.2,蒸发冷凝器出来的弱氯酸钠经出液管回至电解***的反应器。
对比例2：
传统综合法二氧化氯制备***处理弱氯酸钠溶液装置之二，包括二氧化氯发生器、母液加热器、盐饼过滤机、盐饼过滤机供料泵、氯化钠溶解槽、电解***反应器等,二氧化氯发生器通过下循环管与母液加热器连接，母液加热器经上循环管回接二氧化氯发生器形成循环回路，下循环管通过弱氯酸钠泵进出口管与盐饼过滤机连接，盐饼过滤机出口与氯化钠溶解槽管道连接，氯化钠溶解槽通过溢流管与电解***反应器连接，采用上述装置处理弱氯酸钠溶液：弱氯酸钠在发生器内经母液加热器加热后浓缩析出部分氯化钠晶体，用盐饼过滤机供料泵从二氧化氯发生器底部把部分弱氯酸钠浆液抽出，送到盐饼过滤机把氯化钠晶体滤出，滤液返回二氧化氯发生器，滤出的氯化钠晶体进入氯化钠溶解槽用纯水溶解配成盐水送回电解***。
实验例：
为了更好地对比本发明与现有技术的效果，发明人进行了以下试验。
1.试验设置
对照一组～对照二组：分别采用对比例1和对比例2所述装置和方法制备二氧化氯。
实施例组：采用实施例2所述装置和方法制备二氧化氯。
2.试验方法
采用各组所述装置和方法制备二氧化氯，分别测试不同二氧化氯产量所需二氧化氯发生器容积，以及测定不同工艺中电解***的重铬酸钠浓度。
由表可知，对照一组所述装置在产能35t/d的二氧化氯制备***需配置容积为89m3的二氧化氯发生器，电解***重铬酸钠浓度维持在3.5-5.0g/l，对照二组所述装置在产能35t/d的二氧化氯制备***配置容积为60m3的二氧化氯发生器，电解***重铬酸钠浓度远小于3.5g/l，本发明在产能35t/d的二氧化氯制备***配置容积为60m3的二氧化氯发生器，电解***重铬酸钠浓度维持在3.5-5.0g/l，二氧化氯发生器容积比对照一组所述装置的缩小了32.5％，与对照二组相比不需要补充重铬酸钠。
对照一组所述装置在产能30t/d的二氧化氯制备***需配置容积为76m3的二氧化氯发生器，电解***重铬酸钠浓度维持在3.5-5.0g/l，对照二组所述装置在产能30t/d的二氧化氯制备***配置容积为51m3的二氧化氯发生器，电解***重铬酸钠浓度远小于3.5g/l，本发明在产能30t/d的二氧化氯制备***配置容积为51m3的二氧化氯发生器，电解***重铬酸钠浓度维持在3.5-5.0g/l，二氧化氯发生器容积比对照一组所述装置的缩小了32.8％，与对照二组相比不需要补充重铬酸钠。
对照一组所述装置在产能25t/d的二氧化氯制备***需配置容积为64m3的二氧化氯发生器，电解***重铬酸钠浓度维持在3.5-5.0g/l，对照二组所述装置在产能25t/d的二氧化氯制备***配置容积为42m3的二氧化氯发生器，电解***重铬酸钠浓度远小于3.5g/l，本发明在产能25t/d的二氧化氯制备***配置容积为42m3的二氧化氯发生器，电解***重铬酸钠浓度维持在3.5-5.0g/l，二氧化氯发生器容积比对照一组所述装置的缩小了34.3％，与对照二组相比不需要补充重铬酸钠。
由实验结果可知，第一种所述装置和方法必须控制发生器内的母液一直处于不饱和状态，不会产生氯化钠晶体，重铬酸钠在电解***和二氧化氯反应***之间封闭循环，重铬酸钠浓度可控制在3.5-5.0g/l工艺要求范围内，不需要补充额外的重铬酸钠，但由于发生器内的母液一直处于不饱和状态，所以产能相同二氧化氯制备***需配置容积更大的二氧化氯发生器。第二种所述装置和方法，通过加热蒸发发生器水分，让弱氯酸钠溶液中的氯化钠结晶析出晶体，所以产能相同的二氧化氯制备***比第一种工艺配置二氧化氯发生器的容积更小，与本发明所述装置配置二氧化氯发生器的容积相当，但由于盐饼过滤机把氯化钠晶体滤出并使滤液返回发生器，会造成重铬酸钠无法返回电解***，在发生器内积累，并随着排气管雾沫夹带进到二氧化氯吸收塔，污染二氧化氯溶液，同时电解***的重铬酸钠浓度逐渐下降，需要不断地补充重铬酸钠。采用本发明综合法二氧化氯制备***处理弱氯酸钠溶液的工艺，先将弱氯钠浓缩使部分氯化钠结晶析出后，再采用水力旋分器进行浓缩，浓缩后的氯化钠晶体浆液(同时携带重铬酸钠)经溶解、调pH值后回到电解***，让重铬酸钠在电解***和二氧化氯反应***之间封闭循环。产能相同二氧化氯制备***配置二氧化氯发生器容积比第一种工艺缩小30％以上，与第二种工艺相当，同时电解***的重铬酸钠浓度可控制在3.5-5.0g/l工艺要求范围内，不需要补充额外的重铬酸钠，也不会污染二氧化氯溶液。
虽然，上文中已经用具体实施方式，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (4)
1.一种处理弱氯酸钠溶液的装置，其特征在于：包括二氧化氯发生器(1)、加热器(3)、水力旋分器(5)、氯化钠溶解槽(6)、电解***反应器(7)，二氧化氯发生器(1)通过下循环管(8)与加热器(3)连接，加热器(3)经上循环管(9)回接二氧化氯发生器(1)，下循环管(8)通过弱氯酸钠出料管(10)连接水力旋分器(5)进口，水力旋分器(5)经顶部出料管(11)回接下循环管(8)，水力旋分器(5)出口通过底部出料管(12)连接氯化钠溶解槽(6)，氯化钠溶解槽(6)通过溢流管(15)与电解***反应器(7)连接，下循环管(8)上设有循环泵(2)，弱氯酸钠出料管(10)上设有弱氯酸钠泵(4)。
2.根据权利要求1所述一种处理弱氯酸钠溶液的装置，其特征在于：所述氯化钠溶解槽(6)上设有纯水管(13)和碱液管(14)。
3.一种采用权利要求2所述装置处理弱氯酸钠溶液的方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤1，二氧化氯发生器(1)中的弱氯酸钠溶液经下循环管(8)进入循环泵(2)，被循环泵(2)送到加热器(3)蒸发部分水分使溶液中的部分氯化钠结晶析出，含氯化钠结晶的弱氯酸钠溶液经上循环管(9)返回二氧化氯发生器(1)；
步骤2，二氧化氯发生器(1)内含氯化钠结晶的弱氯酸钠溶液部分被弱氯酸钠泵(4)抽出，送到水力旋分器(5)，含氯化钠结晶的弱氯酸钠溶液的大部分液体从水力旋分器(5)的顶部分离出来，经顶部出料管(11)返回下循环管(8)，再经下循环管(8)返回二氧化氯发生器(1)内，从水力旋分器(5)出来的氯化钠晶体浆液经底部出料管(12)进入氯化钠溶解槽(6)；
步骤3，纯水和稀碱液经纯水管(13)和碱液管(14)加入氯化钠溶解槽(6)，把氯化钠晶体浆液溶解配成pH值为5.6～6.2的溶液后，通过溢流管(15)回至电解***的反应器(7)。
4.根据权利要求3所述一种处理弱氯酸钠溶液的方法，其特征在于：从水力旋分器(5)底部出来的氯化钠晶体浆液质量百分比浓度为70～80％。
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