專利名稱：制備二氧化氯的反應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及制備二氧化氯的反應(yīng)裝置，特別涉及一種可以實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)換率的制 備高純度二氧化氯的反應(yīng)裝置。
背景技術(shù)：
近三十年來，二氧化氯作為一種新型消毒氧化劑，在發(fā)達(dá)國(guó)家已得到了廣泛應(yīng)用， 是一種代替液氯的優(yōu)良消毒氧化劑。經(jīng)二氧化氯處理的水中不會(huì)產(chǎn)生通常用氯氣消毒時(shí)形 成的致癌物三鹵甲烷，其安全性被世界衛(wèi)生組織WHO列為AI級(jí)，具有廣譜、速效、無毒、用量 少、藥效長(zhǎng)、殺菌效果不受PH值限制等諸多優(yōu)點(diǎn)，對(duì)部分細(xì)菌的殺滅率可達(dá)100% ；使用二 氧化氯消毒還可以氧化水中的一些還原性金屬離子如Fe2+、Mn2+等，能夠去除水中的鐵、錳 元素?，F(xiàn)階段，我國(guó)的很多水廠也開始使用二氧化氯代替液氯對(duì)自來水進(jìn)行消毒處理。 當(dāng)采用Rll法制備二氧化氯時(shí)，其反應(yīng)方程式見化學(xué)式1 2NaC103+H202+2H2S04 = 2C102+02+2NaHS04+2H20 1在實(shí)際應(yīng)用中，現(xiàn)有的采用Rll法的各種二氧化氯發(fā)生器都是用文氏管加料器將 液態(tài)氯酸鈉、液態(tài)硫酸、液態(tài)過氧化氫三種液體原料和熱空氣首先進(jìn)行氣液混合，此時(shí)開始 化學(xué)反應(yīng)生成二氧化氯氣體；然后將氣液混合物送入氣液分離器進(jìn)行氣液分離，生成的二 氧化氯氣體經(jīng)管道導(dǎo)出，分離出的液體經(jīng)管道導(dǎo)入反應(yīng)釜進(jìn)一步反應(yīng)并持續(xù)生成更多的二 氧化氯氣體。因二氧化氯氣體濃度超過10%時(shí)容易發(fā)生爆炸，這一過程通常必須在負(fù)壓下 進(jìn)行，以便通過管道及時(shí)導(dǎo)出二氧化氯氣體。在以上過程中，氣液混合和氣液分離步驟都要求達(dá)到較高的效率，以提高整個(gè)系 統(tǒng)的反應(yīng)效率和二氧化氯轉(zhuǎn)化率，并保證反應(yīng)安全。這種方式的主要缺陷在于第一，氣液 混合和氣液分離二者本身是互相矛盾對(duì)立的步驟，從系統(tǒng)整體構(gòu)成來看，文氏管和氣液分 離器的效率越高，整個(gè)系統(tǒng)中用于互相抵消的功就越高，即使出于成本和防腐性能的考慮 而使用分離效率較低的折流式氣液分離器，也仍有相當(dāng)部分的功損耗在先進(jìn)行氣液混合再 進(jìn)行氣液分離這個(gè)過程之中；第二，通常情況下，系統(tǒng)負(fù)壓是由二氧化氯投加到水體處的水 射器提供的，驅(qū)動(dòng)原料進(jìn)入文氏管的各種原料泵/閥所提供的正壓對(duì)系統(tǒng)壓力不僅沒有貢 獻(xiàn)，還需要水射器提供額外的負(fù)壓予以抵銷，才能使系統(tǒng)負(fù)壓保持在額定的范圍之內(nèi)，無形 中增加了整個(gè)系統(tǒng)對(duì)于能量的需求；第三，從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上來看，投料管/泵一文氏管氣液混 合器一氣液分離器一反應(yīng)釜這一系列系統(tǒng)構(gòu)成較為復(fù)雜，各子系統(tǒng)的工作效率都不能達(dá)到 或接近各自的最佳，而只能取系統(tǒng)整體平衡下的折衷值。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化、二氧化氯 轉(zhuǎn)換率更高的制備二氧化氯的反應(yīng)裝置。本實(shí)用新型提供一種用于制備二氧化氯的反應(yīng)裝置，包括反應(yīng)釜，其上部與液體物料輸入管道連通、頂部與輸出二氧化氯氣體的氣體輸出管連通，其底部與用于排出反應(yīng) 殘液的液體排出管道連通，所述反應(yīng)釜中由上而下依次設(shè)有多層用于形成旋流的旋流板和 位于所述旋流板下方的用于提供上升熱氣的曝氣板，所述液體物料在所述反應(yīng)釜內(nèi)形成旋流。優(yōu)選地，所述每層旋流板包括彼此通過過液口連通的旋流槽，所述液體物料在每 層旋流板的相鄰旋流槽內(nèi)所形成的旋流方向彼此相反并通過旋流板下料管流入下一層旋 流板上，最后一層旋流板上的液體物料流入最上層曝氣板上。優(yōu)選地，所述反應(yīng)釜中具有一連通各層所述旋流板和所述曝氣板的導(dǎo)氣管，所述 導(dǎo)氣管與所述反應(yīng)釜上的氣體輸出管連通，所述各層旋流板和所述曝氣板上生成的二氧化 氯氣體通過所述導(dǎo)氣管進(jìn)入所述氣體輸出管。優(yōu)選地，所述每層旋流板包括旋流板底板、位于所述旋流板底板上端面外緣處的 旋流板外壁，以及位于所述旋流板底板中部的導(dǎo)氣孔，所述底板上表面設(shè)有旋流板擋板和 多道從導(dǎo)氣孔周邊開始從內(nèi)到外順次設(shè)置的旋流槽壁，所述旋流板擋板由最內(nèi)側(cè)旋流槽壁 徑向延伸至旋流板外壁處；相鄰旋流槽壁之間以及最外側(cè)旋流槽壁和旋流板外壁間形成旋 流槽；相鄰旋流槽間的旋流槽壁上開設(shè)過液口，所述過液口交替分設(shè)于旋流擋板兩側(cè)，以使 相鄰旋流槽所形成的旋流方向相反，所述旋流槽對(duì)應(yīng)的底板上設(shè)有向下一層旋流板或曝氣 板延伸的下料管，最后一層旋流板上的旋流槽對(duì)應(yīng)的底板上設(shè)有向最上層曝氣板延伸的下 料管；所述每層曝氣板包括曝氣板底板以及連接在其上表面外緣處的曝氣板外壁，所述曝 氣板板底板中部設(shè)有底部導(dǎo)氣管，所述曝氣板底板上設(shè)置有具有多條分支管的曝氣管和曝 氣板擋板，所述曝氣管的管壁上開有若干個(gè)曝氣孔，所述曝氣板擋板連接在所述底部導(dǎo)氣 管與曝氣板外壁之間，所述曝氣板底板上設(shè)置有流入下一層曝氣板的曝氣板下料管，最下 層的曝氣板的曝氣板外壁上設(shè)有排液口并與所述液體排出管道連通。優(yōu)選地，各層旋流板外壁和各層曝氣板外壁順次連接構(gòu)成所述反應(yīng)釜側(cè)壁；所述 旋流板底板中部的導(dǎo)氣孔與所述最內(nèi)側(cè)旋流槽壁構(gòu)成中部導(dǎo)氣管，所述底部導(dǎo)氣管、中部 導(dǎo)氣管以及位于反應(yīng)釜頂部的頂部導(dǎo)氣管順次連接并構(gòu)成所述導(dǎo)氣管。優(yōu)選地，每層所述旋流板的旋流板外壁和每層所述曝氣板的曝氣板外壁上均設(shè)有 緊急排液口，并通過排液閥控制所述緊急排液口的開合。優(yōu)選地，所述反應(yīng)釜中，相間設(shè)置的旋流板結(jié)構(gòu)相同，且相鄰設(shè)置的兩個(gè)旋流板上 的所述下料管設(shè)置于不同位置的旋流槽處。本實(shí)用新型具有以下有益效果(1)本實(shí)用新型所述的實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)換率的制備二氧化氯的反應(yīng)裝置與現(xiàn)有技術(shù)相 比，采用獨(dú)立式的旋流板和曝氣板，從而使得原料反應(yīng)液在旋流板上充分旋流混合并反應(yīng) 生成二氧化氯，有效提高二氧化氯的轉(zhuǎn)化率；同時(shí)，提供熱氣的曝氣板設(shè)置于旋流板底部充 分有效的將旋流板上生成的二氧化氯氣體吹至反應(yīng)釜頂部并由導(dǎo)氣管帶出，從而大大提高 反應(yīng)釜中二氧化氯生產(chǎn)效率。(2)其多層旋流曝氣設(shè)計(jì)使反應(yīng)原料能夠充分反應(yīng)，具有二氧化氯轉(zhuǎn)化率高，設(shè)備 成本和運(yùn)轉(zhuǎn)能耗低，操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)；在野外用水或農(nóng)用水處理場(chǎng)合，本實(shí)用新型可被設(shè)置 為在正壓下工作，在不配備水射器的情況下依靠簡(jiǎn)易的鼓風(fēng)設(shè)備就能將產(chǎn)生的二氧化氯氣 體投加到待處理水體，因此具有適用范圍廣的特點(diǎn)，易于大規(guī)模推廣使用。[0018](3)在一優(yōu)選實(shí)施方式中，旋流板上相鄰旋流槽中的液體旋流方向相反，相較于現(xiàn) 有技術(shù)(如中國(guó)專利文獻(xiàn)CN101428762A)中每層旋流板上液體流動(dòng)方向一致的結(jié)構(gòu)，本實(shí) 用新型中的旋流板結(jié)構(gòu)可以使得液體物料攪動(dòng)更加充分，反應(yīng)物料間混合更加均勻，同時(shí) 生成的二氧化氯氣體更快速的從液體中析出并進(jìn)入帶導(dǎo)氣管中，從而大大提高系統(tǒng)制備二 氧化氯氣體的效率。

圖1是本實(shí)用新型所述制備二氧化氯的設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1所示反應(yīng)釜和的加料器連接為整體后的縱剖面結(jié)構(gòu)圖；圖3是圖1所示反應(yīng)釜和的加料器連接為整體后的頂視圖；圖4a和4b分別是圖2所示反應(yīng)釜內(nèi)的一層和三層旋流板的橫、縱剖面圖；圖5a和5b分別是圖2所示反應(yīng)釜內(nèi)的二層和四層旋流板的橫、縱剖面圖；圖6a和6b分別是圖2所示反應(yīng)釜內(nèi)的五層曝氣板的橫、縱剖面圖；圖7a和7b分別是圖2所示反應(yīng)釜內(nèi)的六層曝氣板的縱、橫剖面圖；圖8是圖1所示第一和第二水浴加溫器的結(jié)構(gòu)圖；圖9是圖1中所示Y型混合加料管的頂視圖；圖10是圖1中所示Y型混合加料管的底視圖；圖11是圖1中所示Y型混合加料管的前視圖；圖12是圖1中所示Y型混合加料管的后視圖；圖13是圖1中所示Y型混合加料管的右視圖；圖14是圖1中所示Y型混合加料管的左視圖。結(jié)合附圖在其上標(biāo)記以下附圖標(biāo)記1-反應(yīng)爸，2-加料器，3-連通管，4-Y型混合加料管(其中4_1為擴(kuò)散段，4-2為收 斂段，4-3為合成段，4-4為透氣孔，4-5為漸擴(kuò)狀結(jié)構(gòu))，6-熱空氣輸入管，7- 一層旋流板， 8- 二層旋流板，9-三層旋流板，10-四層旋流板，11-五層曝氣板，12-六層曝氣板，13-緊急 排液口，14-曝氣管，15-曝氣孔，16-旋流板下料管(其中16-2為曝氣板下料管，16-3為頂 部下料管)，17-導(dǎo)氣管(其中17-1為中部導(dǎo)氣管，17-2為底部導(dǎo)氣管，17-3為頂部導(dǎo)氣 管)，18-旋流板擋板，18-2為曝氣板擋板，19-旋流槽壁，20-過液口，21-排液口，22-殼體， 23-溫控開關(guān)，24-加熱管，25-上部進(jìn)液管，26-上部出液管，27-護(hù)套，28-散熱孔，29-緊急 排液閥，30-水浴加溫器，36-空氣加熱器，37-加熱器溫控裝置，38-溫控裝置，40-壓力傳感 器，41-安全閥，46-氣體輸出管，32-原料泵，34-止回閥，42-排液管道，43-熱空氣輸送管， 44-硫酸輸料管，45-氯酸鈉混合液輸料管。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本 實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不受具體實(shí)施方式
的限制。應(yīng)當(dāng)說明的是，本實(shí)用新型中出現(xiàn)的上、 下等方位限定詞均以附圖中所示位置為參考，以便更清晰理解其結(jié)構(gòu)，并不限定本實(shí)用新 型技術(shù)方案的保護(hù)范圍。本實(shí)用新型采用氯酸鈉和硫酸作為原料，過氧化氫作為還原劑制備二氧化氯，制備原料時(shí)通常將氯酸鈉與過氧化氫配置為氯酸鈉混合液。如圖1、2和3所示，本實(shí)用新型所述的實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)換率的制備二氧化氯的設(shè)備包括 兩條輸送管道，每條輸送管道順序連接有原料泵32、水浴加溫器30和止回閥34 ；兩條輸送 管道在應(yīng)用中分別作為硫酸輸料管44和氯酸鈉混合液輸料管45。加料器2安裝在反應(yīng)釜 1頂部，并與反應(yīng)釜1成一整體結(jié)構(gòu)，加料器2上具有一熱空氣輸入管6，加料器2內(nèi)設(shè)有Y 型混合加料管4，Y型混合加料管4的兩條支管分別連接硫酸輸料管44和氯酸鈉混合液輸 料管45的止回閥34的出口端。如圖9至14所示，Y型混合加料管4的支管包括擴(kuò)散段4_1 和收斂段4-2，兩條支管在各自的收斂段4-2的底部合并在一起形成合成段4-3，Y型混合 加料管4的合成段4-3的管壁上均開有若干透氣孔4-4，以便導(dǎo)出Y型混合加料管4內(nèi)產(chǎn)生 的二氧化氯氣體。反應(yīng)釜1的頂部設(shè)置有與下料器2連通的頂部下料管16-3。如圖2所示，所述反應(yīng)釜1包括四層從上到下順次連接的旋流板，分別為一層旋流 板7、二層旋流板8、三層旋流板9和四層旋流板10，以及連接在四層旋流板10下方的從上 到下順次連接的兩層曝氣板，分別為五層曝氣板11和六層曝氣板12。如圖4a和4b，以及5a和5b所示，所述旋流板包括旋流板底板(圖中未指示，其位 于旋流板底部，用于承托液體)和位于所述旋流板底板上端面外緣的旋流板外壁(圖中未 指示，其與旋流板底部構(gòu)成一個(gè)開口向上的圓槽型)，旋流板底板的中部設(shè)置有導(dǎo)氣孔(圖 中未指示，其和位于其外圍的最內(nèi)側(cè)旋流槽壁19構(gòu)成中部導(dǎo)氣管17-1)，旋流板底板上設(shè) 有旋流板擋板18和多道從導(dǎo)氣孔的周邊開始從內(nèi)到外順次設(shè)置的旋流槽壁19，最外層旋 流槽壁19位于旋流板外壁內(nèi)側(cè)；所述旋流板擋板18的一端連接至位于最內(nèi)側(cè)的旋流槽壁 19，其另一端連接至旋流板外壁。相鄰旋流槽壁19之間以及位于最外側(cè)的旋流槽壁19與 旋流板外壁之間形成旋流槽，本實(shí)施例中設(shè)置有三個(gè)旋流槽。除位于最內(nèi)側(cè)的旋流槽壁19 外，其余旋流槽壁19上均開有過液口 20，且所述兩個(gè)過液口交替分設(shè)于旋流擋板兩側(cè)，以 使每一道旋流槽與相鄰的旋流槽所形成的旋流方向相反，液體物料(在加料器中混合初反 應(yīng)后形成的初步反應(yīng)混合液)在旋流槽中形成旋流，并通過位于一個(gè)旋流槽內(nèi)的并安裝在 旋流板底板上的旋流板下料管16流入下一層旋流板或曝氣板。最內(nèi)側(cè)的旋流槽壁19配合 導(dǎo)氣孔形成中部導(dǎo)氣管17-1。其中，一層旋流板7和三層旋流板9的結(jié)構(gòu)完全相同，如圖4a和4b所示，其旋流 板下料管16位于最內(nèi)側(cè)的旋流槽中；二層旋流板8和四層旋流板10的結(jié)構(gòu)也完全相同，如 圖5a和5b所示，其旋流板下料管16位于最外側(cè)的旋流槽中。正常工作時(shí)，液體原料(初 步反應(yīng)混合液)在反應(yīng)釜1內(nèi)形成旋流，并且保持旋流狀態(tài)的時(shí)間大于或等于2小時(shí)，使液 體原料能夠充分反應(yīng)。如圖6a和6b，以及7a和7b所示，曝氣板包括曝氣板外壁和連接在其上的曝氣板 底板，曝氣板底板上設(shè)置有具有多條分支管的曝氣管14，曝氣管14的管壁上開有若干個(gè)曝 氣孔15 (如圖6a所示設(shè)于各條分支管上部)；曝氣管14和所述熱空氣輸入管6所需的熱 空氣由圖1所示的熱空氣輸送管43提供，熱空氣輸送管43上裝有空氣加熱器36。如圖6a 和6b所示，五層曝氣板11的曝氣板底板上設(shè)置有底部導(dǎo)氣管17-2 ；—曝氣板擋板18-2連 接在底部導(dǎo)氣管17-2與曝氣板外壁之間；曝氣板底板上設(shè)置有流入六層曝氣板12的曝氣 板下料管16-2。如圖7a和7b所示，六層曝氣板12的曝氣板無導(dǎo)氣管17_2和曝氣板下料 管16-2，但其曝氣板外壁上設(shè)置有用于排出反應(yīng)殘液的排液口 21，排液口 21上設(shè)有排液閥。連接旋流板外壁與曝氣板外壁上均設(shè)置有緊急排液口 13，每個(gè)緊急排液口 13上均設(shè)置 有緊急排液閥29，所述的排液口 21和所有的緊急排液口 13均與如圖1所示的排液管道42 連通，有需要時(shí)可迅速排出反應(yīng)釜1內(nèi)的液體原料。相鄰旋流板之間通過旋流板外壁連接在一起，相鄰曝氣板之間通過曝氣板外壁連 接，相鄰的旋流板與曝氣板之間通過旋流板外壁和曝氣板外壁連接，各層旋流板外壁和曝 氣板外壁順次連接后構(gòu)成反應(yīng)釜1的側(cè)壁。所述反應(yīng)釜1的頂部設(shè)置有頂部導(dǎo)氣管17-3，頂部導(dǎo)氣管17-3、多個(gè)中部導(dǎo)氣管 17-1和底部導(dǎo)氣管17-2形成反應(yīng)釜1的位于中間的導(dǎo)氣管17，用于導(dǎo)出反應(yīng)釜1內(nèi)生成 的二氧化氯氣體。導(dǎo)氣管17與加料器2之間通過一連通管3連通，以導(dǎo)出Y型混合加料管 4處產(chǎn)生的二氧化氯氣體。如圖1所示，導(dǎo)氣管17連接到氣體輸出管46，氣體輸出管46上 設(shè)有壓力傳感器40和安全閥41，安全閥41可以保證意外情況下及時(shí)排出反應(yīng)釜1內(nèi)的二 氧化氯氣體。如圖1所示的水浴加溫器30和空氣加熱器36上分別安裝有溫控裝置38和加熱 器溫控裝置37，以保證液體原料和空氣被加熱至適宜的反應(yīng)溫度。所述水浴加溫器30包括殼體22，其形狀可以為圓柱體，材料可以為PVC ；殼體22 內(nèi)的中心部位設(shè)置加熱管24，本實(shí)施例中選擇石英加熱管，加熱管24可由護(hù)套27包覆，本 實(shí)施例中，護(hù)套27為CPVC材質(zhì)，形狀同為圓柱形，護(hù)套27的外壁上開有散熱孔28，以均勻 快速的傳遞加熱管24發(fā)出的熱量。液體輸送管道由水浴加溫器30的上部導(dǎo)入，并從護(hù)套 27的底部開始成螺旋狀纏繞在護(hù)套27的外部，最終仍由水浴加溫器30的上部導(dǎo)出。殼體 22內(nèi)設(shè)有溫控開關(guān)23。工作時(shí)，殼體22中注滿液態(tài)工作介質(zhì)，可以為水或者油，待加溫液 體原料(氯酸鈉混合液或者硫酸)由上部進(jìn)液管25輸入，在原料泵32的壓力作用下流經(jīng) 成圈纏繞的液體管道，在此過程中被加熱至所需溫度，并由上部出液管26導(dǎo)出。本水浴加 溫器30的特點(diǎn)是(1)被加熱液體在密封管道中流動(dòng)，管道中的液體壓力由輸液壓力和加 熱溫度決定，不受外部氣壓影響；(2)其螺旋形纏繞的液體管道和液體加溫介質(zhì)使本水浴 加溫器能快速、均勻、穩(wěn)定地對(duì)液體原料進(jìn)行加熱，并保持恒定溫度；(3)被加溫液體原料 不與發(fā)熱原件直接接觸，而是在密封管道中由工作介質(zhì)(水/油)均勻加熱，可避免原料受 熱不均產(chǎn)生的局部過熱、氣泡乃至揮發(fā)等影響原料濃度(過氧化氫受熱易分解而導(dǎo)致加熱 環(huán)節(jié)的原料損耗)的不利狀態(tài)。本實(shí)用新型所述的實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)換率的制備二氧化氯的設(shè)備工作時(shí)，首先通過各自的 原料泵32經(jīng)硫酸輸料管44和氯酸鈉混合液輸料管45將兩種液體原料泵入各自的水浴加 溫器30，將相應(yīng)的液體原料加熱至所需溫度；然后經(jīng)過各自的止回閥34向加料器2輸送。 此止回閥34為背壓閥，一方面，可以杜絕意外情況下液體原料發(fā)生回流；另一方面，可以保 持輸料管和反應(yīng)釜1內(nèi)的壓力在設(shè)定的范圍之內(nèi)。液體原料進(jìn)入加料器2后，經(jīng)過Y型混 合加料管4支管內(nèi)的擴(kuò)散段4-1和收斂段4-2時(shí)，在壓力的作用下迅速霧化，成為氣液混合 狀態(tài)。兩種霧化的液體原料在Y型混合加料管4的合成段4-3混合并開始反應(yīng)，所產(chǎn)生的 二氧化氯氣體由合成段4-3的管壁上開設(shè)的透氣孔5導(dǎo)入加料器2中，并被經(jīng)熱空氣輸入 管6所導(dǎo)入的熱空氣帶出加料器2，由導(dǎo)氣管17送入氣體輸出管46。經(jīng)初步反應(yīng)的液體原料經(jīng)頂部下料管16-3從加料器2進(jìn)入反應(yīng)釜1中，并落在一 層旋流板7上，開始形成旋流，液體原料通過旋流板下料管16和曝氣板下料管16-2依次經(jīng)過二層旋流板8、三層旋流板9、四層旋流板10、五層曝氣板11和六層曝氣板12，液體原料 旋流在反應(yīng)釜1中形成并保持旋流狀態(tài)的時(shí)間為大于或等于2小時(shí)，使得液體原料進(jìn)行充 分的均勻混合和反應(yīng)。曝氣管14所輸入的熱空氣經(jīng)曝氣孔15進(jìn)入反應(yīng)釜1內(nèi)，除了使反應(yīng)釜1內(nèi)保持 適宜的反應(yīng)溫度并提高反應(yīng)效率之外，上升的熱氣流還能將反應(yīng)所生成的二氧化氯氣體沿 導(dǎo)氣管17帶出，以免反應(yīng)釜1內(nèi)由于二氧化氯氣體的濃度過高而發(fā)生意外事故。反應(yīng)殘液 經(jīng)六層曝氣板12的排液口 21排入排液管道42。在出現(xiàn)故障或需要緊急停機(jī)的情況下，每層旋流板和曝氣板上開設(shè)的緊急排液口 13上的緊急排液閥29可以在短時(shí)間內(nèi)排空反應(yīng)釜1內(nèi)的液體原料，不再產(chǎn)生二氧化氯氣 體。需要說明的是，之所以將反應(yīng)釜設(shè)計(jì)為上部四層旋流下部?jī)蓪悠貧?，其主要原?是發(fā)生器在制備二氧化氯的過程是一個(gè)連續(xù)的過程，反應(yīng)原料是連續(xù)不斷地往反應(yīng)釜中 投加，相同的，反應(yīng)釜中反應(yīng)液的濃度隨著在進(jìn)入反應(yīng)釜中時(shí)間的增加其濃度會(huì)慢慢的減 少，而反應(yīng)原料的濃度能直接影響到化學(xué)反應(yīng)的速度，濃度高時(shí)反應(yīng)劇烈，隨著濃度的降 低，反應(yīng)速度也將降低，因而在反應(yīng)釜中反應(yīng)液的濃度是存在一個(gè)明顯的梯度，但此梯度的 變化并不與反應(yīng)時(shí)間成正比例，若在前面加入曝氣，將會(huì)打亂此濃度梯度，不利于反應(yīng)的進(jìn) 行。而且當(dāng)反應(yīng)液的濃度降到一定值的時(shí)候，會(huì)達(dá)到一個(gè)化學(xué)平衡，在此階段如不施加外力 將此平衡破壞，化學(xué)反應(yīng)無法繼續(xù)，勢(shì)必影響到發(fā)生器的產(chǎn)氣量(二氧化氯轉(zhuǎn)化率)，因此 將旋流板和曝氣板獨(dú)立設(shè)置，將四層旋流板下部設(shè)置兩層曝氣裝置。本實(shí)用新型所述的實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)換率的制備二氧化氯的設(shè)備，其制備二氧化氯氣體的 純度為95%，氯酸鈉轉(zhuǎn)化為二氧化氯氣體的轉(zhuǎn)化率為95%。當(dāng)然，本實(shí)用新型中的反應(yīng)釜1頂部的加料器2也可替換為現(xiàn)有技術(shù)中的文氏管， 同樣可以實(shí)現(xiàn)加料過程，即通過文氏管混合后的混合原料液體直接進(jìn)入到反應(yīng)釜1中的一 層旋流板上。由于本實(shí)用新型中反應(yīng)釜中采用獨(dú)立式的多層旋流和多層曝氣的過程，最大 程度的保證原料液充分反應(yīng)，使得整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)具有較高的二氧化氯轉(zhuǎn)化率。實(shí)施例1 將99%濃度的固體氯酸鈉與50%濃度的過氧化氫配制為氯酸鈉混合 液，將98%濃度的濃硫酸加水稀釋為75%濃度的稀硫酸；由原料泵32，在本實(shí)施中為計(jì)量 泵，按摩爾比硫酸氯酸鈉過氧化氫=1.9 1.9 0.9的比例連續(xù)向加料器2投料，兩 種溶液進(jìn)入加料器2前通過各自的水浴加溫器30加熱至56 °C，空氣進(jìn)入加料器2前被空氣 加熱器36也加熱至56°C。硫酸、氯酸鈉混合液和熱空氣在Y型混合加料管4中混合成霧狀 氣液混合物并開始反應(yīng)，經(jīng)初步反應(yīng)后的反應(yīng)液進(jìn)入反應(yīng)釜1經(jīng)多層旋流曝氣反應(yīng)。經(jīng)測(cè) 試，二氧化氯氣體純度為95%，氯酸鈉轉(zhuǎn)化為二氧化氯氣體的轉(zhuǎn)化率為95%。實(shí)施例2 將99%濃度的固體氯酸鈉與50%濃度的過氧化氫配制為氯酸鈉混合 液，將98%濃度的濃硫酸加水稀釋為70%濃度的稀硫酸；由原料泵32，在本實(shí)施中為計(jì)量 泵，按摩爾比硫酸氯酸鈉過氧化氫=2 2 1連續(xù)向加料器2投料，兩種溶液進(jìn)入加 料器前通過各自的水浴加溫器30加熱至60°C，空氣進(jìn)入加料器前被空氣加熱器36也加熱 至60°C。硫酸、氯酸鈉混合液和熱空氣在Y型混合加料管4中混合成霧狀氣液混合物并開 始反應(yīng)，經(jīng)初步反應(yīng)后的反應(yīng)液進(jìn)入反應(yīng)釜經(jīng)多層旋流曝氣反應(yīng)。經(jīng)測(cè)試，二氧化氯氣體純 度為95%，氯酸鈉轉(zhuǎn)化為二氧化氯氣體的轉(zhuǎn)化率為95%。[0055]實(shí)施例3 將99%濃度的固體氯酸鈉與50%濃度的過氧化氫配制為氯酸鈉混合 液，將98%濃度的濃硫酸加水稀釋為70%濃度的稀硫酸；由原料泵32，在本實(shí)施中為計(jì)量 泵，按摩爾比硫酸氯酸鈉過氧化氫=2.1 2. 1 1.1連續(xù)向加料器2投料，兩種溶液 進(jìn)入加料器前通過各自的水浴加溫器30加熱至64°C，空氣進(jìn)入加料器前被空氣加熱器36 也加熱至64°C。硫酸、氯酸鈉混合液和熱空氣在Y型混合加料管4中混合成霧狀氣液混合 物并開始反應(yīng)，經(jīng)初步反應(yīng)后的反應(yīng)液進(jìn)入反應(yīng)釜1經(jīng)多層旋流曝氣反應(yīng)。經(jīng)測(cè)試，二氧化 氯氣體純度為95%，氯酸鈉轉(zhuǎn)化為二氧化氯氣體的轉(zhuǎn)化率為95%。用五步碘量法測(cè)定以上實(shí)施例制得的二氧化氯的水溶液，測(cè)量和試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。 測(cè)量方法為根據(jù)中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部2002年11月頒發(fā)的《消毒技術(shù)規(guī)范》2002年版第 122頁2. 2. 1. 2. 6 “二氧化氯(C102)含量的測(cè)定”章節(jié)中的五步碘量法。在500ml的碘量瓶中加200ml蒸餾水、Iml磷酸鹽緩沖液，吸取5ml 二氧化氯溶液 試樣于碘量瓶中，再加入IOml碘化鉀溶液，并進(jìn)行均勻混合。用0. 01mol/L的硫代硫酸鈉 滴定液滴定至淡黃色時(shí)，加Iml淀粉溶液，繼續(xù)滴至藍(lán)色剛好消失為止，記錄讀數(shù)為A。在上述滴定出A值的溶液中再加入2. 5mol/L鹽酸溶液2. 5ml，并放置暗處5min。 用0. 01mol/L硫代硫酸鈉滴定液滴定至藍(lán)色消失，記錄讀數(shù)為B。在500ml碘量瓶中加200ml蒸餾水、Iml磷酸鹽緩沖液，吸取1. Oml 10. Oml 二
氧化氯溶液或稀釋液加于碘量瓶中，然后通入高純氮?dú)獯抵咙S綠色消失，再加入IOml碘化 鉀溶液，用硫代硫酸鈉滴定液滴定至淡黃色時(shí)，加Iml淀粉溶液，繼續(xù)滴至藍(lán)色剛好消失為 止，記錄讀數(shù)為C。在上述滴定出C值的溶液中再加入2. 5mol/L鹽酸溶液2. 5ml，并放置暗處5min。 用0. Olmol/L硫代硫酸鈉滴定液滴定至藍(lán)色消失，記錄讀數(shù)為D。 在50ml碘量瓶中加入Iml溴化鉀溶液和IOml濃鹽酸，混勻并再加1. Oml 10. Oml 二氧化氯溶液，立即塞住瓶塞并混勻。置于暗處反應(yīng)20min，然后加入IOml碘化鉀溶液，劇 烈震蕩5s，立即轉(zhuǎn)移至裝有25ml飽和磷酸氫二鈉溶液的500ml碘量瓶中，清洗50ml碘量瓶 并將洗液轉(zhuǎn)移至500ml碘量瓶中，使溶液最后體積在200ml 300ml。用0. Olmol/L硫代硫 酸鈉滴定液滴定至淡黃色時(shí)，加Iml淀粉溶液，繼續(xù)滴至藍(lán)色剛好消失為止。同時(shí)用蒸餾水 作空白對(duì)照。得讀數(shù)為E=樣品讀數(shù)-空白讀數(shù)。表 1 以上公開的僅為本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例，但是，本實(shí)用新型并非局限于此， 任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種用于制備二氧化氯的反應(yīng)裝置，包括反應(yīng)釜，其上部與液體物料輸入管道連通、頂部與輸出二氧化氯氣體的氣體輸出管連通，其底部與用于排出反應(yīng)殘液的液體排出管道連通，其特征在于所述反應(yīng)釜中由上而下依次設(shè)有多層用于形成旋流的旋流板和位于所述旋流板下方的用于提供上升熱氣的曝氣板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)裝置，其特征在于所述每層旋流板包括彼此通過過液 口連通的旋流槽，所述液體物料在每層旋流板的相鄰旋流槽內(nèi)所形成的旋流方向彼此相反 并通過旋流板下料管流入下一層旋流板上，最后一層旋流板上的液體物料通過旋流板下料 管流入最上層曝氣板上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反應(yīng)裝置，其特征在于所述反應(yīng)釜中具有一連通各層所述 旋流板和所述曝氣板的導(dǎo)氣管，所述導(dǎo)氣管與所述反應(yīng)釜上的氣體輸出管連通，所述各層 旋流板和所述曝氣板上生成的二氧化氯氣體通過所述導(dǎo)氣管進(jìn)入所述氣體輸出管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的反應(yīng)裝置，其特征在于所述每層旋流板包括旋流板底板、位于所述旋流板底板上端面外緣處的旋流板外壁， 以及位于所述旋流板底板中部的導(dǎo)氣孔，所述底板上表面設(shè)有旋流板擋板和多道從導(dǎo)氣孔 周邊開始從內(nèi)到外順次設(shè)置的旋流槽壁，所述旋流板擋板由最內(nèi)側(cè)旋流槽壁徑向延伸至旋 流板外壁處；相鄰旋流槽壁之間以及最外側(cè)旋流槽壁和旋流板外壁間形成旋流槽；相鄰旋 流槽間的旋流槽壁上開設(shè)過液口，所述過液口交替分設(shè)于旋流擋板兩側(cè)，以使相鄰旋流槽 所形成的旋流方向相反，所述旋流槽對(duì)應(yīng)的底板上設(shè)有向下一層旋流板或曝氣板延伸的下 料管，最后一層旋流板上的旋流槽對(duì)應(yīng)的底板上設(shè)有向最上層曝氣板延伸的下料管；所述每層曝氣板包括曝氣板底板以及連接在其上表面外緣處的曝氣板外壁，所述曝氣 板板底板中部設(shè)有底部導(dǎo)氣管，所述曝氣板底板上設(shè)置有具有多條分支管的曝氣管和曝氣 板擋板，所述曝氣管的管壁上開有若干個(gè)曝氣孔，所述曝氣板擋板連接在所述底部導(dǎo)氣管 與曝氣板外壁之間，所述曝氣板底板上設(shè)置有流入下一層曝氣板的曝氣板下料管，最下層 曝氣板的曝氣板外壁上設(shè)有排液口并與所述液體排出管道連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的反應(yīng)裝置，其特征在于各層旋流板外壁和各層曝氣板外壁 順次連接構(gòu)成所述反應(yīng)釜側(cè)壁；所述旋流板底板中部的導(dǎo)氣孔與所述最內(nèi)側(cè)旋流槽壁構(gòu)成 中部導(dǎo)氣管，所述底部導(dǎo)氣管、中部導(dǎo)氣管以及位于反應(yīng)釜頂部的頂部導(dǎo)氣管順次連接并 構(gòu)成所述導(dǎo)氣管。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的反應(yīng)裝置，其特征在于每層所述旋流板的旋流板外壁 和每層所述曝氣板的曝氣板外壁上均設(shè)有緊急排液口，并通過排液閥控制所述緊急排液口 的開合。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的反應(yīng)裝置，其特征在于所述反應(yīng)釜中，相間設(shè)置的旋流 板結(jié)構(gòu)相同，且相鄰設(shè)置的兩個(gè)旋流板上的所述下料管設(shè)置于不同位置的旋流槽處。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于制備二氧化氯的反應(yīng)裝置，包括反應(yīng)釜，其上部與液體物料輸入管道連通、頂部與輸出二氧化氯氣體的氣體輸出管連通，其底部與用于排出反應(yīng)殘液的液體排出管道連通，所述反應(yīng)釜中由上而下依次設(shè)有多層用于形成旋流的旋流板和位于所述旋流板下方的用于提供上升熱氣的曝氣板。本實(shí)用新型中制備二氧化氯的反應(yīng)裝置具有系統(tǒng)工作效率以及二氧化氯轉(zhuǎn)化率更高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C01B11/02GK201620022SQ201020104900
公開日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2010年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月27日
發(fā)明者黃保裕 申請(qǐng)人:深圳市康泰藍(lán)水處理設(shè)備有限公司