一種氯氣的生產(chǎn)工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種氯氣的生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 氯是一種非金屬元素，屬于鹵族之一。氯氣常溫常壓下為黃綠色氣體，化學(xué)性質(zhì)十 分活潑，具有毒性。氯以化合態(tài)的形式廣泛存在于自然界當(dāng)中，對人體的生理活動也有重要 意義。同時，氯被用于許多日用產(chǎn)品。例如，它用于生產(chǎn)安全的飲用水、用于生產(chǎn)紙制品、 用于紡織品生產(chǎn)、用于石油產(chǎn)品和化學(xué)制品、醫(yī)藥、殺菌劑、殺蟲劑、食物、溶劑和清潔劑、油 漆、塑料制品、致冷液、氯代甲烷、乙二醇、氯仿、四氯化碳和許多其它產(chǎn)品。
[0003] 目前，氯堿行業(yè)生產(chǎn)氯氣的主要工藝是離子膜電解，配套淡鹽水脫氯生產(chǎn)氯氣。目 前，為降低電耗，在零極距電解槽迅猛發(fā)展的現(xiàn)狀下，離子膜破損的概率也會同步增加，副 反應(yīng)產(chǎn)生的次氯酸根和氯酸根離子等大幅增加，會加大對管道設(shè)備等的腐蝕程度，但大部 分廠家仍未有效及解決此問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種即能回收氯氣，又可以起 到節(jié)能減排效果的氯氣生產(chǎn)工藝。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：一種氯氣生產(chǎn)工藝，其包括以下步 驟，S1、淡鹽水經(jīng)過減壓蒸餾處理，將淡鹽水中的氯酸根離子進(jìn)行濃縮；S2、將S1濃縮后的 淡鹽水以及濃鹽酸分別進(jìn)行預(yù)熱；S3、將S2預(yù)熱后的淡鹽水和濃鹽酸進(jìn)行混合后輸入至分 解槽內(nèi)；S4、向分解槽中均勻通入低壓蒸汽，并間接將混合溶液的反應(yīng)溫度加熱至90°C~ l〇〇°C，反應(yīng)時間保持9min~12min;S5、反應(yīng)產(chǎn)生的氯氣從分解槽的頂部輸出。
[0006] 作為優(yōu)選，經(jīng)過S1處理后淡鹽水中氯酸根離子的濃度大于0. 27mol/L。
[0007] 作為優(yōu)選，S2中淡鹽水和濃鹽酸預(yù)熱的溫度為85°C~90°C。
[0008] 作為優(yōu)選，S3中淡鹽水和濃鹽酸的混合溶液中氯酸根離子和氫離子的摩爾比為 1 :8 ~10〇
[0009] 作為優(yōu)選，S5中反應(yīng)產(chǎn)生的氯氣在從分解槽輸出后會經(jīng)過干燥劑，從而獲得干燥 的氯氣。
[0010] 作為優(yōu)選，干燥劑可以為濃硫酸、無氧化二磷、硅膠、無水氯化媽，優(yōu)選為無水氯化 鈣。
[0011] 通過采用上述技術(shù)方案，首先將淡鹽水進(jìn)行減壓蒸餾，通過采用上述技術(shù)方案，首 先將淡鹽水進(jìn)行減壓蒸餾，從而提高了氯酸根的濃度，再加上低壓蒸汽對混合溶液的加熱， 提高了氯酸根的分解產(chǎn)生氯氣的速率。從而大量氯氣離開液體時又可以對混合溶液進(jìn)行混 合，進(jìn)而減少了二氧化氯的產(chǎn)生。而且，此時反應(yīng)的平衡常數(shù)及反應(yīng)速率都比較大。再者也 有利于延長下游工藝中的螯合樹脂，管道、設(shè)備的使用壽命，提高了生產(chǎn)的安全性。
[0012] 其次，氯酸根離子的濃度大于0. 27mol/L，氯酸根離子和氫離子的摩爾濃度比為 1 :8~10,這樣在十幾分鐘內(nèi)就可以將50%以上的氯酸根離子分解成氯氣。同時當(dāng)氫離子 和氯酸根離子的摩爾濃度比小于2時就會產(chǎn)生二氧化氯，因此起初混合溶液的氯酸根離子 和氫離子的摩爾濃度比為1 :8~10,所以可以有效的保證在十幾分鐘的反應(yīng)過程中氫離子 和氯酸根離子摩爾濃度比始終大于6,這樣二氧化氯的產(chǎn)生量極少。由于二氧化氯在光和熱 等條件下，存在爆炸危險，反應(yīng)式為：2C102 -Cl2 + 202。因此，此操作也大大降低了二氧 化氯爆炸的可能性。
[0013]另外，在氯氣離開分解槽的時候首先會經(jīng)過干燥劑，而使用無水氯化鈣作為干燥 劑即可以有效的將氯氣中的水份除去，又可以防止其他雜質(zhì)混入氯氣中，而且還可以防止 干燥劑與氯氣反應(yīng)或吸收氯氣，從而能夠減少氯氣損失及防止干燥劑變性。干燥后的氯氣， 其內(nèi)水分的含量低于1%。
【附圖說明】
[0014] 圖1為發(fā)明一種氯氣的生產(chǎn)工藝的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 參照圖1對本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步說明。
[0016] 本發(fā)明一種氯氣的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟： 步驟1、將電解飽和氯化鈉后的淡鹽水加入到減壓蒸餾釜中進(jìn)行減壓處理，將淡鹽 水中的氯酸根離子進(jìn)行濃縮，濃縮后的氯酸根離子的濃度大于〇. 27mol/L，此處優(yōu)選為 0. 35mol/L;步驟2、將31%的由鹽酸合成爐生產(chǎn)的濃鹽酸和步驟1獲得的濃縮后的淡鹽水 分別通過換熱器預(yù)熱至85°C~90°C，此處優(yōu)選為87°C;步驟3、將步驟2中換熱器預(yù)熱好的 濃鹽酸和淡鹽水混合輸送至分解槽中，此處混合溶液中的氫離子與氯酸根離子的摩爾濃度 比為8~10 :1，此處優(yōu)選為9. 2 :1 ;步驟4、向進(jìn)入分解槽內(nèi)的混合溶液中間接通入壓力為 0. 5MPa，溫度為158°C的低壓蒸汽，并保持溶液始終在蒸汽的作用下進(jìn)行混合，且反應(yīng)的溫 度保持在90°C~100°C，此處優(yōu)選溫度為94°C，反應(yīng)時間為9min~12min;步驟5、步驟4中 由氯酸根離子分解產(chǎn)生的氯氣從分解槽頂部排出進(jìn)入到氯氣總管中，期間氯氣首先會經(jīng)過 裝有干燥劑的干燥裝置，此處優(yōu)選干燥劑為氯化鈣，此時氯酸根離子的分解效率大于62%， 氯氣的純度大于99%。步驟6、自步驟5后繼續(xù)向分解槽內(nèi)加入新的濃鹽酸和濃度后的淡鹽 水，如此重復(fù)進(jìn)行大大提高了氯氣的生產(chǎn)效率。而當(dāng)分解槽中內(nèi)的混合溶液過多時可以將 溶液輸送至脫氯塔，假如混合溶液中氯酸根離子的濃度已經(jīng)很低了，那么也可以將混合溶 液回用至電解槽內(nèi)。
[0017] 將淡鹽水溶液進(jìn)行濃縮后，氯酸根離子在淡鹽水中的濃度會逐漸增大，當(dāng)氯酸根 離子濃度達(dá)到0. 27mol/L的時候，然后混合溶液中的氫離子濃度為氯酸根離子濃度的8倍 時，氯酸根尚子與氫尚子在92°C反應(yīng)溫度下，lOmin鐘左右的碰撞頻率有所加大，分解反應(yīng) 速率有所提升，尤其當(dāng)氯酸根離子的濃度達(dá)到0. 35mol/L的時候，分解反應(yīng)速率有一個明 顯的突越。然而當(dāng)氯酸根離子的濃度超過〇. 35mol/L之后，分解反應(yīng)速率增加比較緩慢，而 加熱所需的公用工程的能耗卻增加的比較的快。
[0018] 表1為淡鹽水中氯酸根離子濃度與分解效率之間的關(guān)系
另外，濃鹽酸中的氫離子濃度與淡鹽水中的氯酸根離子濃度的比值直接影響著混合溶 液中二氧化氯氣體的產(chǎn)生以及氯酸根離子分解產(chǎn)生氯氣的反應(yīng)速率，而氫離子與氯酸根離 子的摩爾濃度比為1 :8~10時，這樣就可以有效地保證氯酸根離子在短時間內(nèi)分解過程中 氫離子與氯酸根離子的摩爾濃度比始終大于6。由于，當(dāng)氣相帶入二氧化氯的體積分?jǐn)?shù)超過 9.0%時，在光和熱等條件下，就會存在爆炸危險或者當(dāng)二氧化氯體積分?jǐn)?shù)超過10%時，隨 著濃度的增大，最大爆炸壓力也增高。二氧化氯壓力達(dá)到41kPa時也會發(fā)生爆炸。因此， 控制二氧化氯產(chǎn)生的量對于安全生產(chǎn)來說是至關(guān)重要的。
[0019] 但當(dāng)氫離子與氯酸根離子的摩爾濃度比超過10的時候，由于鹽酸濃度過高就會 發(fā)生揮發(fā)，這樣氯化氫氣體就會混雜在氯氣中。進(jìn)而造成氯氣的不純，且