[发明专利]二氧化氯的制备方法及其发生装置

说明书

本发明涉及一种用还原氯酸钠制备二氧化氯的工艺方法及采用该方法制备二氧化氯的发生装置。

以往关于二氧化氯的生产主要是集中在工业性二氧化氯的大规模制备上，它是通过在酸性介质中还原氯酸钠而制得二氧化氯，反应式可表示为：此反应的还原剂氯离子可由加入Hcl、Nacl形式提供，也可由加入甲醇和二氧化硫将与二氧化氯共生的氯还原而得。制备方法中一个著名的工业化实施方案是所谓ERCOR₃(商标名称)方法，美国专利3,864,456中对该方法作了一般性介绍，它是将氯酸钠、氯化钠和硫酸一起置于单个容器中，在大约2～4.8N的酸度和反应介质的沸点下反应，同时维持反应器的压力低于0.1MPa，在反应开始后一旦达到了饱和，就从反应器中以与蒸汽混合物的形式提取二氧化氯和氯，无水的中性硫酸钠则从反应介质中沉淀出来。该方法在实施中必须用蒸汽加热反应液以及抽提反应产物，所以这种制备二氧化氯的方法不能适于商业用二氧化氯的制备，加之由于二氧化氯的不稳定性，这种大规模的二氧化氯的生产也不能供商业性使用和贮备，不适合于分散用户。相对R3法的另一实施方法R2法，其区别是它的反应温度较低(控制在35°～55℃)和酸度较高(10N)，不足之处是产生的废酸较多。目前国外市场已出现了适合于分散用户，小批量制备二氧化氯的商业发生器，它主要是采用亚氯酸钠为原料，酸化发生二氧化氯(见日本化学装置1990年7月号“替氯杀菌剂-二氧化氯的特性、制法、用途和二氧化氯发生器”中提到的西德Promincnt及berosion公司的二氧化氯发生器，应用该工艺方法反应过程及设备简单，但缺点是反应转化率较低，一般不到80％，而且原料价格较高，使得发生成本也较高。中国专利2069863U中还介绍了一种引进美国专利生产的电解法二氧化氯发生器，它是采用氯化钠有隔膜电解产生含有二氧化氯、氯、臭氧，过氧化氢的混合气体，其不足在于电解法设备造价较高，发生量有限，设备中的隔膜寿命较短，更换比较困难，而且产气中二氧化氯的成份较低，仅占混合气的30％左右。

本发明的目的在于提供一种成本较低，能产生较高纯度二氧化氯的制备方法以及根据该方法产生二氧化氯的发生装置，它能适合于商业性分散用户，小批量就地发生，就地使用。

实现本发明的具体技术措施是这样的。二氧化氯的制备方法，它是用氯酸钠作为原料，用硫酸作为酸化剂，用氯化钠作为还原剂，作用原理反应式为其特征是它具以下几个步骤：(1)先将氯酸钠与所氯化钠按摩尔比1∶1.06～1.2配成含氯酸钠为1.9～2.5M和氯化钠为2.0～3.0M的混合液；(2)将混合液与36N的硫酸按1∶0.3～0.7的体积比进料，在7～12N的高酸度以及常温、低于0.1MPa的负压条件下反应5～10分钟，生成二氧化氯与氯的混合气体；(3)对反应残液进行鼓泡，时间为30～60分钟，并在负压下气提出溶流在残液中的二氧化氯，同时稀释反应生成的二氧化氯气体；(4)最后，由射流器将二氧化氯气体抽出，此时的二氧化氯纯度在70％左右，对于经气提后的二氧化氯混合气体，还可以根据应用场合需要更高纯度的二氧化氯要求，再用2.5～4.0M的亚氯酸钠溶液对二氧化氯混合气体进行洗气，使氯转化成二氧化氯，再由射流器抽出，它的反应式为，经洗气后的二氧化氯纯度可达95％以上。