[发明专利]环保型的双氧水法二氧化氯制备方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及二氧化氯生产技术领域，具体是一种环保型的双氧水法二氧化氯制备方法及设备。

技术背景

二氧化氯在常温常压下为橙黄色气体，外观和气味上类似氯气，沸点为11℃，冰点为-59℃，在11℃时气态密度为3.09g/m3.气态二氧化氯不稳定，高浓度时受热、受光照或与有机物相接触会引起爆炸分解。二氧化氯易溶于水，是以分子形式发生扩散，形成易挥发的黄绿色溶液。二氧化氯在水中几乎不发生水解，且不与有机物结合，不生成三氯甲烷致癌物质，也不与氨起反应。二氧化氯溶液浓度在10g/l以下基本没有爆炸的危险。

二氧化氯是一种极强的氧化剂，稳定的二氧化氯被认为是效果良好、性能优越的杀菌剂、消毒剂、漂白剂。二氧化氯广泛用于纸浆、纤维的漂白；工业污水、医院污水、工业循环冷却水处理；土壤杀毒、水产养殖中水体消毒防病、石油开采等方面。高纯度二氧化氯还可以应用于临床医疗的消毒杀菌、食品加工中的消毒灭菌、食品(肉类、水产品、果蔬)的防腐保鲜等方面。

关于制备二氧化氯方法的研究一直很活跃，成型的生产工艺多达十几种，但每一种方法有它与众不同的优势，同时也有明显的缺陷。目前工业生产应用中主要采用R1法、R3法、R5法、R8法。即用二氧化硫、氯离子、甲醇为还原剂，在酸性条件下与氯酸钠反应制备二氧化氯。以二氧化硫为还原法、剂制备二氧化氯，转化率不高，二氧化硫来源不便，产品中会夹带二氧化硫、氯气，产品纯度不高。以氯离子为还原剂制备二氧化氯，原料来源方便，但转化率不高，每得到1mol的二氧化氯同时会产生0.5mol的氯气，需要对产品进行特别处理。以甲醇为还原剂制备二氧化氯，会得到由还原程度不同的生成甲醛、甲酸、二氧化碳以及未完全反应的甲醇。甲醇、甲醛和甲酸都是有毒物质，它们会给产品的应用受到限制。

开发低成本、高纯度、无污染、安全可靠的二氧化氯生产新工艺和生产装置，替代高成本、高排放的旧工艺，对缓解环保压力、促进国民经济发展，具有重要的经济意义和社会意义。目前，过氧化氢法制备二氧化氯生成的气体产物中只有少量或者不形成氯气，副产品氧气与二氧化氯一起对漂白对环保有利。且由于该方法原料来源方便、便宜，转化率高，产品纯度高，发生速度快等特点，深受人们关注。该方法的化学反应原理为：

6NaClO₃+3H₂O₂+H₂SO₄→6ClO₂+2Na₃H(SO₄)₂+3O₂+6H₂O

过氧化氢还原法生产二氧化氯过程中，硫酸浓度不同则形成的硫酸盐不同。当硫酸浓度为1--2.5mol/L时，能得到较高的反应速率和效率，产生中性芒硝，反应原理为：

2NaClO₃+H₂O₂+H₂SO₄→2ClO₂+Na₂SO₄+O₂+2H₂O

当硫酸浓度为2.5--5.5mol/L时反应速度和效率非常高，能生产氯气含量很少的产品、产生副产品酸性芒硝，其反应原理为：

6NaClO₃+3H₂O₂+H₂SO₄→6ClO₂+2Na₃H(SO₄)₂+3O₂+6H₂O

当硫酸的浓度大于5.5mol/L时，产生的副产品是硫酸氢盐。其反应原理如下：

2NaClO₃+H₂O₂+2H₂SO₄→2ClO₂+2NaHSO₄+O₂+2H₂O

目前国内的双氧水法二氧化氯制备工艺基本都是采用多级曝气式发生器。从氯酸钠的转化率、二氧化氯纯度和收率等经济效益考虑，在多级发生器中硫酸以不同浓度过量存在，所以在生产制备二氧化氯过程中，存在大量的废酸排放，对环境造成严重污染。

发明内容