專利名稱：一種二氧化氯的制備裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與二氧化氯的生產(chǎn)設(shè)備有關(guān)，更具體地說是關(guān)于氯酸鈉和鹽酸制備二氧化氯生產(chǎn)設(shè)備的改進技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)正在制造和使用的二氧化氯發(fā)生器，有電解法二氧化氯發(fā)生器、亞氯酸鹽法二氧化氯發(fā)生器和氯酸鹽法二氧化氯發(fā)生器。電解法二氧化氯發(fā)生器，有用食鹽為原料的，這種發(fā)生器其產(chǎn)物中二氧化氯只占10％左右；還有用氯酸鹽為原料電解制二氧化氯的設(shè)備，這種設(shè)備可以制造出純二氧化氯，同時有堿生成，設(shè)備較復(fù)雜、費用高。亞氯酸鹽法二氧化氯發(fā)生器，則制造二氧化氯的成本高。氯酸鹽法二氧化氯發(fā)生器，現(xiàn)在應(yīng)用較多的是氯酸鈉一鹽酸法，如申請?zhí)枮?8238591、99114172等中國專利，通常都用一個反應(yīng)槽。也有多個反應(yīng)槽連用的，但這種裝置存在嚴(yán)重反混現(xiàn)象，只能在80℃以下進行二氧化氯制備。該方法目前氯酸鈉最高轉(zhuǎn)化率為80％，二氧化氯歧化分解量在16％左右，二氧化氯的質(zhì)量份數(shù)在60％以下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新的二氧化氯反應(yīng)器，可使原料氯酸鈉的轉(zhuǎn)化率進一步提高，并可獲得含量更高的二氧化氯產(chǎn)品。
本發(fā)明的解決方案是設(shè)計了一種塔式反應(yīng)器，在塔內(nèi)包括底盤2和多層塔盤7等部分。在每層塔盤中設(shè)有氣體分布器8和降液管9；在底盤上則設(shè)置有氣體分布器3和排液管5。
本發(fā)明的一個重要特點是在每層塔盤中設(shè)有氣體分布器和降液管。降液管在塔盤的上方保持有適應(yīng)的高度，其高度為塔徑的五分之二至二分之一，使得塔盤上保留一定的反應(yīng)液層，尤如一只反應(yīng)槽，液層的高度以反應(yīng)產(chǎn)物能迅速移走，上升氣流能對其形成良好的攪拌作用，同一層內(nèi)不出現(xiàn)濃度梯度為宜。降液管的下段通入下一級塔節(jié)，其管口處在下一節(jié)塔盤液層液面以下，使上一層塔盤中反應(yīng)液往外溢流時直接進入下一節(jié)的液層中，而上升的氣體不能通過降液管進入上層塔盤。
所說的氣體分布器是在每只塔盤中心設(shè)置有一道升氣管14，在升氣管的上方設(shè)有一只管狀氣體帽罩13，該管狀氣體帽罩下部與塔盤7呈固定連接，升氣管與管狀氣體帽罩成同心圓固定在塔盤上，兩者管壁之間留有適當(dāng)空隙，管狀氣體帽罩的管壁上與多道氣體分布管15相連，氣體分布管處在靠近塔盤的一端，并與管狀帽罩內(nèi)的空腔相通。如此構(gòu)成的氣體分布器，上升的氣流從升氣管上升后，經(jīng)過管狀帽罩與升氣管之間的間隙，通過氣體分布管上的小孔分散到塔盤的液層中。
本發(fā)明的另一個重要特點是在底盤上設(shè)置有氣體分布器和排液管。排液管處在塔底盤的一側(cè)，其中心有一道固定于底盤上的導(dǎo)液管17，在導(dǎo)液管的上方設(shè)有一只管狀液體帽罩16，管狀帽罩與塔盤呈固定連接，導(dǎo)液管與液體帽罩呈同心圓固定于塔底盤上，在兩者之間也留有一定間隙，在靠近底盤一端的管狀液體帽罩的管壁上還設(shè)有多個排液孔18。這樣底盤中的反應(yīng)殘液不能直接進入帽罩的導(dǎo)液管中，只有透過排液孔18進入液體帽罩的內(nèi)腔與導(dǎo)液管之間的間隙而后進入導(dǎo)液管排出。
在這里底盤上排液管也保持一定高度，其高度為其上方各層塔盤中液層高度之和。而在液體帽罩管壁上設(shè)置的排液孔，其總孔徑與導(dǎo)液管內(nèi)徑之比為1∶3～4.5。排液孔太小，殘液不能及時排出，會破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性；排液孔太大，可導(dǎo)致排液管產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象，將底層殘液排凈，也會破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。所以排液孔設(shè)置的數(shù)量也不宜太多，一般設(shè)置2～3個小孔即可。
本發(fā)明再一個重要特點是所述的反應(yīng)塔其高徑比為6.5～10.5∶1，塔內(nèi)包括有4-7節(jié)塔盤。本發(fā)明反應(yīng)塔，其塔頂層與塔底層的溫差在75℃左右，通常頂層反應(yīng)溫度應(yīng)控制在20～30℃為宜。所以塔盤數(shù)小于4層無法實現(xiàn)上述要求，降低塔底溫度則會降低氯酸鈉的轉(zhuǎn)化率；而多于7層時，則中間各層之間溫度變化不大，對提高氯酸鈉的轉(zhuǎn)化率意義不大，而且增加了設(shè)備的制造成本。
另外，本反應(yīng)塔還有一個特點是塔內(nèi)各個塔節(jié)，即兩層塔盤之間的間距不盡相同，大致上可分為三段，塔頂層其高徑比為1.5∶1，這一層產(chǎn)物二氧化氯和氯上升量最大，采用這樣的高徑比可以防止霧沫夾帶；再就是塔底層一節(jié)，在這一層要把反應(yīng)殘液從塔中移出，這時殘液排出口的壓力與塔頂產(chǎn)物二氧化氯和氯氣排放口壓力應(yīng)當(dāng)相等，這樣才能使兩者在同一真空系統(tǒng)中排放。最下一節(jié)塔內(nèi)空間壓力是等于最上一節(jié)空間壓力加上中間各節(jié)塔板上液體的壓力之和。因此塔底層塔節(jié)要高于其它各層塔節(jié)，其高徑比為3～4∶1；處在反應(yīng)塔中間的各個塔節(jié)，間距基本相同，其高徑比為1∶1。所以塔內(nèi)最上層、中間各層及最底層的間距比為1.5∶1∶3～4。
通過以上改進，用本發(fā)明設(shè)計的塔式反應(yīng)器制備二氧化氯，氯酸鈉的轉(zhuǎn)化率＞95％，最高可達97％，二氧化氯的產(chǎn)率高，二氧化氯的歧化分解量少，產(chǎn)物中ClO2∶Cl2(摩爾比)＝1.9∶1。


圖1是本發(fā)明二氧化氯反應(yīng)塔的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中塔板的剖面結(jié)構(gòu)放大示意圖；圖3是圖2中塔板的投影圖；圖4是圖1中反應(yīng)塔底盤的剖面結(jié)構(gòu)放大示意圖；圖5是圖4中反應(yīng)塔底盤的投影圖。
圖1中1是進氣管，2反應(yīng)塔底盤，3氣體分配器，4液體排出管，5排液管，6塔體，7塔盤，8氣體分配器，9降液管，10、11進料管，12氣體排出管；圖2中13管狀氣體帽罩，14升氣管，15氣體分布管；圖3中16管狀液體帽罩，17導(dǎo)液管，18排液孔。
具體實施例方式如圖1所示，在塔體6的底盤2上設(shè)置有一只氣體分布器3和排液管5，氣體分布器與進氣管1相連，如此構(gòu)成了反應(yīng)塔最底層的塔節(jié)。在其上方的塔體內(nèi)設(shè)置有多層塔盤7，在各層塔盤中設(shè)置有氣體分布器8和降液管9，在反應(yīng)塔的頂部裝有氯酸鈉和鹽酸的進料管10、11，和氣體排出管12，進料管的出口處在氣體排出管口的下方，如此就構(gòu)成了一臺完整的二氧化氯制備裝置。反應(yīng)物料氯酸鈉溶液和鹽酸分別從進料管10、11加入塔內(nèi)，兩者邊反應(yīng)邊通過各層塔盤中的降液管溢流而下。反應(yīng)生成的二氧化氯由塔底送入的空氣、蒸汽混合氣，通過各層塔板中的氣體分布器，不斷攪拌各塔盤中的液層，把反應(yīng)液中的二氧化氯不斷帶出并提升，最后從塔頂氣體排出管12排出。而反應(yīng)殘液則通過排液管5和液體排出管4排出。使用本裝置制備二氧化氯，氯酸鈉的轉(zhuǎn)化率＞95％，產(chǎn)物中二氧化氯與氯的摩爾比為1.9∶1，大大提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種二氧化氯的制備裝置，其特征在于是一種塔式反應(yīng)器，在塔內(nèi)包括有底盤(2)和多層塔盤(7)等部分，在各層塔盤中設(shè)備有氣體分布器(8)和降液塔(9)，在底盤中設(shè)置有氣體分布器(3)和排液管(5)。
2.依照權(quán)利要求1所述的二氧化氯制備裝置，其特征在于所說的氣體分布器是在每只塔盤中心設(shè)置有一道升氣管(14)，在升氣管上設(shè)有管狀氣體帽罩(13)，該管狀帽罩下部與塔盤(7)呈固定連接，升氣管與管狀帽罩之間留有適當(dāng)間隙，管狀氣體帽罩的管壁與多道氣體分布管(15)相連，氣體分布管處于靠近塔盤的一端，并與管狀帽罩的空腔相通。
3.依照權(quán)利要求1所述的二氧化氯制備裝置，其特征于所說的排液管中心是一道固定于底盤上的導(dǎo)液管(17)，在導(dǎo)液管的上方設(shè)有一只管狀液體帽罩(16)，管狀液體帽末端與塔底盤呈固定連接，在靠近底盤一端的管狀液體帽罩的管壁上設(shè)有多個排液孔(18)。
4.依照權(quán)利要求1所述的二氧化氯制備裝置，其特征在于降液管在塔盤上的高度為塔徑的0.4～0.5倍。
5.依照權(quán)利要求3所述的二氧化氯制備裝置，其特征在于所說的排液管(5)的高度為各層塔盤上液層高度之和。
6.依照權(quán)利要求3所述的二氧化氯制備裝置，其特征在于所說的排液孔(18)的總孔徑與導(dǎo)液管內(nèi)徑之比為1∶3～4.5。
7.依照權(quán)利要求1所述的二氧化氯制備裝置，其特征在于所說的塔式反應(yīng)器的高徑比為6.5～10.5∶1。
8.依照權(quán)利要求1所述的二氧化氯制備裝置，其特征在于所說的反應(yīng)塔中包括有4-7節(jié)塔盤。
9.依照權(quán)利要求1和8所述的二氧化氯制備裝置，其特征在于反應(yīng)塔內(nèi)各節(jié)塔盤之間的間距分布不完全相同，中間各節(jié)基本均等，最上層與中間各層及最底層的間距比為1.5∶1∶3～4。
全文摘要
一種二氧化氯的制備裝置，是一種塔式反應(yīng)器，在塔內(nèi)包括有底盤和多層塔盤等部分，在每層塔盤中設(shè)有氣體分布器和降液管，從塔頂投入的反應(yīng)液通過降液管溢流層層下降，并在每層塔盤中保持一定液位，構(gòu)成一種尤如連續(xù)的多級反應(yīng)器，物料在塔內(nèi)進行連續(xù)的多級反應(yīng)，大大提高了物料的利用率，其氯酸鈉的轉(zhuǎn)化率達95％以上，產(chǎn)物中二氧化氯與氯的摩爾比達1.9∶1。
文檔編號C01B11/02GK1517299SQ0310391
公開日2004年8月4日 申請日期2003年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月6日
發(fā)明者張慶龍, 張甲全, 宋笑美 申請人:張慶龍