[发明专利]一种安全的纯二氧化氯气体制备装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种安全的纯二氧化氯气体制备装置及方法，其属于化学工程和工艺技术领域。

背景技术

二氧化氯的消毒灭菌性能在常用消毒剂中，相同时间内达到同样的杀菌效果所需的ClO₂浓度是最低的。对杀灭异养菌所需的ClO₂浓度仅为Cl₂的1/2。ClO₂对地表水中大肠杆菌杀灭效果比Cl₂高5倍以上。二氧化氯对孢子的杀灭作用比氯强。二氧化氯作为一个强氧化剂，它还具有除藻、剥泥、防腐、抗霉、保鲜、除臭、降解致癌物及漂白等多方面的功能，用途十分广泛。

二氧化氯是国际上公认的消毒剂中唯一的高效消毒灭菌剂，它可以杀灭一切微生物，包括细菌繁殖体，细菌芽孢，真菌，杆菌和病毒等，并且这些细菌不会产生抗药性。二氧化氯对微生物细胞壁有较强的吸附穿透能力，可有效地氧化细胞内含巯基的酶，可以快速地抑制微生物蛋白质的合成使微生物死亡。

二氧化氯具有共轭共振结构，氯的3d轨道参与C-π键共轭。液态二氧化氯极不稳定，光照、机械碰撞或接触有机物都会发生爆炸。二氧化氯在空气中的体积浓度超过10％(v/v)或空气中蒸汽浓度超过40KPa便有爆炸性。鉴于二氧化氯的特性，在制备和使用中的安全问题是十分重要的。

正因为二氧化氯气体是极易见光爆炸和分解的气体，所以世界上能生产二氧化氯的发达国家都是生产含量为2％的稳定性水溶液，这对包装与运输也是一种浪费，更何况在生产中还要加进昂贵的稳定剂，使用时还要加进很多固体柠檬酸，还不可能把二氧化氯全活化出来，影响效果、浪费资源。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种安全的纯二氧化氯气体制备装置及方法，该制备装置及方法应能安全生产和使用二氧化氯气体，并且设备投资低，生产效率高，消耗能源少。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种安全的纯二氧化氯气体制备装置，它主要包括第一料泵、第二料泵、反应器、防爆隔离罐和洗气转化塔，第一料泵和第二料泵同时向反应器供原料，在反应器内发生化学反应，生成的二氧化氯气体和氯气经防爆隔离罐进入洗气转化塔，在洗气转化塔内氯气被转化为二氧化氯气体，所产生的二氧化氯气体由真空系统抽出。它还包括一个真空储备塔、压力储备塔、防爆中和剂箱和操纵控制台。所述反应器由一级反应器、二级反应器和三级反应器组成，一级反应器设置在二级反应器内，所述第一料泵和第二料泵同时向一级反应器供原料，在一级反应器内的原料满后溢入二级反应器，在二级反应器内的原料靠真空引入三级反应器。在一、二级反应器内生成的二氧化氯气体和氯气经防爆隔离罐进入洗气转化塔，在三级反应器内生成的二氧化氯气体和氯气可直接进入洗气转化塔。所述真空系统由空气压缩机和喷射泵组成，并用管道连接三级反应器、真空储备塔和洗气转化塔，喷射泵靠空气压缩机供给的压缩空气引射真空储备塔内的二氧化氯气体进入压力储备塔。

所述一级反应器、二级反应器和三级反应器内的底部均设有靠反应器内真空度引入空气的空气管。所述一级反应器的空气管上连接一个防爆中和剂箱。

利用上述装置制备纯二氧化氯气体的方法，其制备过程如下：

(1)原料配制

a、第一原料：40升净水加入分析纯氯酸钠10.6kg，氯化钠6.43kg搅拌并过滤制成混合液，

b、第二原料：10升98％的浓硫酸加入1.5升的净水中，

c、洗气转化液：向100升水中加入22.6kg分析纯亚氯酸钠搅溶并过滤。

(2)把第一原料置于第一料桶内，第二原料置于第二料桶内，启动真空系统把洗气转化液加入洗气转化塔内，防爆中和剂箱中加入足够的苛性钠饱和水溶液，防爆隔离罐中加入适量水。

(3)打开阀V2、V5、V7、V8、V9、V10、V12、V13，其他阀保持关闭，启动空气压缩机，调整阀V2、V5、V8的开度，使真空系统保持1000～2000mmH₂O柱真空度。

(4)启动第一料泵向一级反应器以7升/小时的速度供给第一原料，同时启动第二料泵向一级反应器以3.5升/小时的速度供给第二原料，搅拌空气靠真空度经管道c从一级反应器的底部进入搅拌原料。

(5)原料在一级反应器内被搅拌反应0.5小时后开始溢入封闭的二级反应器内，搅拌空气靠真空度经管道d从二级反应器的底部进入搅拌原料。