[发明专利]制备二氧化氯的反应装置及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及制备二氧化氯的反应装置及制备方法，特别涉及一种可以实现高转换率的制备高纯度二氧化氯的反应装置及制备方法。

背景技术

近三十年来，二氧化氯作为一种新型消毒氧化剂，在发达国家已得到了广泛应用，是一种代替液氯的优良消毒氧化剂。经二氧化氯处理的水中不会产生通常用氯气消毒时形成的致癌物三卤甲烷，其安全性被世界卫生组织WHO列为AI级，具有广谱、速效、无毒、用量少、药效长、杀菌效果不受PH值限制等诸多优点，对部分细菌的杀灭率可达100％；使用二氧化氯消毒还可以氧化水中的一些还原性金属离子如Fe²⁺、Mn²⁺等，能够去除水中的铁、锰元素。

现阶段，我国的很多水厂也开始使用二氧化氯代替液氯对自来水进行消毒处理。当采用R11法制备二氧化氯时，其反应方程式见化学式1：

2NaClO₃+H₂O₂+2H₂SO₄＝2ClO₂+O₂+2NaHSO₄+2H₂O        1

在实际应用中，现有的采用R11法的各种二氧化氯发生器都是用文氏管加料器将液态氯酸钠、液态硫酸、液态过氧化氢三种液体原料和热空气首先进行气液混合，此时开始化学反应生成二氧化氯气体；然后将气液混合物送入气液分离器进行气液分离，生成的二氧化氯气体经管道导出，分离出的液体经管道导入反应釜进一步反应并持续生成更多的二氧化氯气体。因二氧化氯气体浓度超过10％时容易发生爆炸，这一过程通常必须在负压下进行，以便通过管道及时导出二氧化氯气体。

在以上过程中，气液混合和气液分离步骤都要求达到较高的效率，以提高整个系统的反应效率和二氧化氯转化率，并保证反应安全。这种方式的主要缺陷在于：第一，气液混合和气液分离二者本身是互相矛盾对立的步骤，从系统整体构成来看，文氏管和气液分离器的效率越高，整个系统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虑而使用分离效率较低的折流式气液分离器，也仍有相当部分的功损耗在先进行气液混合再进行气液分离这个过程之中；第二，通常情况下，系统负压是由二氧化氯投加到水体处的水射器提供的，驱动原料进入文氏管的各种原料泵/阀所提供的正压对系统压力不仅没有贡献，还需要水射器提供额外的负压予以抵销，才能使系统负压保持在额定的范围之内，无形中增加了整个系统对于能量的需求；第三，从系统结构上来看，投料管/泵→文氏管气液混合器→气液分离器→反应釜这一系列系统构成较为复杂，各子系统的工作效率都不能达到或接近各自的最佳，而只能取系统整体平衡下的折衷值。

发明内容

本发明是为了克服上述现有技术中缺陷，提供一种结构更加优化、二氧化氯转换率更高的制备二氧化氯的反应装置以及在所述反应装置内制备二氧化氯的方法。

本发明提供一种用于制备二氧化氯的反应装置，包括反应釜，其上部与液体物料输入管道连通、顶部与输出二氧化氯气体的气体输出管连通，其底部与用于排出反应残液的液体排出管道连通，所述反应釜中由上而下依次设有多层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热气的曝气板，所述液体物料在所述反应釜内形成旋流。

优选地，所述每层旋流板包括彼此通过过液口连通的旋流槽，所述液体物料在每层旋流板的相邻旋流槽内所形成的旋流方向彼此相反并通过旋流板下料管流入下一层旋流板上，最后一层旋流板上的液体物料流入最上层曝气板上。

优选地，所述反应釜中具有一连通各层所述旋流板和所述曝气板的导气管，所述导气管与所述反应釜上的气体输出管连通，所述各层旋流板和所述曝气板上生成的二氧化氯气体通过所述导气管进入所述气体输出管。