[发明专利]一种高效制备高纯度二氧化氯的方法及其专用设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种二氧化氯的制备方法及设备，特别是涉及一种高效制备高纯度二氧化氯的方法及其专用设备。

背景技术

二氧化氯作为国际上公认的新一代广谱强力杀菌消毒剂，在社会上已被广泛应用于饮用水消毒、循环水及污水处理等领域。由于二氧化氯杀菌迅速、效果好，无残留，无副作用，所以，越来越得到人们的认可。

制备二氧化氯的发生器在国内已有近20年的历史了，在各方面都有了很大的发展，其行业规模也得到了不断发展壮大，在环保领域发挥着重要作用。但是，目前市场上的二氧化氯气体发生器主要都是以复合型发生器为主，高纯型的发生器很少，尤其是三元法工艺（即氯酸钠、硫酸、过氧化氢）制备的就更少了，有的高纯型也只是亚氯酸钠法制备，由于消毒成本高，很难推广。之所以出现这种局面，主要有以下问题所致：

1.三元法制备的二氧化氯纯度高，一般ClO₂纯度可达到99.9%，如有不慎，极易发生分解爆炸，与复合型发生器的控制、操作都是不能等同的，需要一定技术的支持，资金的投入，研制中并具有一定的风险性。

2.三元法高纯型二氧化氯气体发生器因使用硫酸作为酸介质，这就对设备材质、制备操作、生产管理等都带来了严格的要求，如有疏漏，也同样会带来各种问题，产生不安全因素。

3.硫酸参与反应过程中，由于与其他原料混合时其稀释热很大，对材质、操作都带来不利因素，所以，必须采取合理的技术措施，才能得到有效的控制，设备才能正常、稳定运行，否则，该制备根本无法实施。

当前，随着国民经济的快速发展，高纯二氧化氯气体发生器对许多水体的杀菌、消毒，特别是特殊要求水体的处理等方面都有着一定的市场需求，是复合二氧化氯气体发生器不能比拟的，因此，高纯型发生器的研发已势在必行，是水处理领域不可缺少的产品类型。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效制备高纯度二氧化氯的方法。

本发明的又一目的是提供一种实现所述方法的专用设备，即二氧化氯气体发生器。

一种高效制备高纯度二氧化氯的方法，包括如下步骤：将氯酸钠溶液、硫酸溶液和过氧化氢溶液加入到二氧化氯气体发生器中进行反应，通过曝气管不断地曝气下产生高纯度二氧化氯气体，并由引入的空气将其带出所述二氧化氯气体发生器，送至需要消毒的场所，所述二氧化氯气体发生器为U型或S型。所述方法利用三元物料在U型或S型的二氧化氯气体发生器中反应，改变原来流体的流动、混合状态，强化了宏观混合状态，以提高反应效率，同时，保证了反应液的匀速流动，不会出现反应的内在波动，满足了反应历程中各阶段的条件，保证了反应的连续性，提高整体反应效果。

本发明以氯酸钠、硫酸和过氧化氢为原料，采用撞击流、内返混技术，在一定的温度下，控制一定的原料摩尔比，使反应母液在反应器中进行充分反应，制备出高纯二氧化氯气体，其反应原理如下：

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

本发明所述的高效制备高纯度二氧化氯的方法，包括如下步骤：将浓度为40.2%的氯酸钠溶液、浓度为75%的稀硫酸溶液和浓度为27.5%的过氧化氢溶液按照摩尔比为1：0.77～0.79：0.55～0.59的比例加入到二氧化氯气体发生器中进行反应，通过曝气管不断地曝气下得到高纯度的二氧化氯气体，其纯度≥99.9%。采用本发明所述的溶液浓度和摩尔比加入到所述二氧化氯气体发生器中反应，很好地实现了较理想的物料平衡及热量平衡，因高纯二氧化氯气体在温度升高时，极易发生分解爆炸。本发明在该溶液浓度下，可避免因稀释热产生的温度升高，在该摩尔比下，又可使溶液的H⁺浓度保持3mol左右，确保高纯法二氧化氯能够按照主反应安全、顺利进行。在生产中可以有效地防止危险的发生，不会引起分解爆炸或者因稀释热过大而引发危险。