高浓度、低盐次氯酸盐漂白剂的制造技术

专利名称：高浓度、低盐次氯酸盐漂白剂的制造技术
技术领域：
本发明涉及次氯酸盐漂白剂(bleach)的制造，特别是用于制造这种漂白剂、尤其是次氯酸钠漂白剂的方法和设备。
背景技术：
漂白剂(次氯酸钠)是一种用于众多应用的日用化学品。用于制造漂白剂的基础化学在化学和化学工程领域中是众所周知的。使气和/或液相中的氯与氢氧化钠(苛性碱)溶液反应，从而产生含水的次氯酸钠。尽管认为该基础化学相当初等，且对于用于商业制造漂白剂的所有方法而言相当普通，但是已在专利文献中公开的具体方法却显著不同。
已知的、多种用于商业制造漂白剂的方法中的每一种，其特征或者为间歇式(不连续)生产方法，或者为连续性生产方法。每一类型的方法都具有其自身特殊的优点。
适当控制的连续性方法比相应的间歇式方法更可能以更高的生产效率进行，因此，比间歇式方法可能更经济。但是，进行连续性方法的具体方式会对所产生的漂白剂产品的性质和质量起重要作用。
美国专利Nos.4,428,918和4,708,303各自公开了一种用于制造浓缩(即高浓度(high strength))次氯酸钠溶液的方法。但是，氯化钠(盐)也是该基础反应的产物，其自该含水次氯酸钠产物中的去除既可改善该连续性方法，又可改善所产生的产物。所述方法中没有一种方法可从所产生的产物中去除所有这些盐。
美国专利4,428,918公开了所产生的产物为次氯酸钠的水溶液，其以每小时1775kg(千克)的速度收回，且每千克产物，其含有257g(克)次氯酸钠和94g溶解的氯化钠。据说该方法产生了一种悬浮液，一些盐通过过滤装置自该悬浮液去除，每小时该悬浮液2051Kg的馏分循环通过该过滤装置。该次氯酸钠的水溶液自该过滤装置取出，且据说该过滤装置分离出滤饼，该饼含有以重量计80.1％的氯化钠和19.9％的次氯酸钠。该专利未提及在所产生的次氯酸钠产物中存在任何氯酸钠或者过量的苛性碱。
美国专利No.4,428,918还未定量该悬浮液中盐晶体的大小，但是其确实观察到细小盐晶体的经济去除是很困难的。据说通过热交换器再循环该悬浮液可增加晶体的大小，该热交换器冷却该悬浮液。还据说最终达到一点，在该点不能再进一步增加晶体的大小。据理解，该悬浮液遍及整个柱而存在，在该柱中产生结晶，因此将没有基本上不含晶体的母液区域。
美国专利No.4,708,303公开了一种连续性方法，其中在所公开的第二级或者结晶器中，盐从悬浮液中结晶。将从第一级获得的、据说含有14.5％次氯酸钠和3.2％氢氧化钠的溶液引入到第二级中，其中，其同氯反应从而产生次氯酸钠水溶液，盐既存在于溶液中又存在于悬浮液中。在该结晶器内，使所述溶液经受机械搅拌，同时自该结晶器顶部取出该溶液，使之通过外部热交换器再循环，并将之再引入到结晶器的底部。将从该结晶器顶部取出的一部分溶液从所述热交换器转移，从而形成所产生的漂白剂产品，据说其含有25％的次氯酸钠、9.5％的氯化钠以及略微过量的苛性碱(以重量计0.3％～0.8％)。
据说在第一级中没有盐沉淀，其中氯同苛性碱溶液反应，从而产生引入到第二级中的溶液。据说通过沉淀连续或间歇地将所结晶的盐从第二级中去除，且据说其平均晶体大小接近400微米(大约400-500微米)。据说，略微过量的苛性碱避免形成氯酸钠(NaClO3)，但是该专利未公开所述漂白剂产品实际可能含有的氯酸钠的量。
因为美国专利No.4,708,303需要搅拌结晶器中的所容之物，从而促进反应，所以，应该理解的是自所述结晶器顶部取出的溶液不会不含盐晶体。
两个专利均认为某些间歇式方法可产生含水的、高浓度漂白剂，大量盐已从所述漂白剂中去除。通过引用国内和国外专利，参考了多种间歇式方法。
据认为一贯能够产生含水、高浓度漂白剂的连续性方法对工业很有利，所述漂白剂具有较低浓度的氯化钠和氯酸钠，以及具有残余的、略微过量的苛性碱。与美国专利Nos.4,428,918和4,708,303中提及的产品相比，具有更大浓度、更低盐和氯酸盐浓度的产品特别有利。该利益在于产品的实用性和相关的经济因素。
发明概要和本发明方法的说明本发明涉及一种方法、通过所述方法生产漂白剂的设备以及所产生的高浓度、低盐漂白剂产品。
已经证明当被稀释到与一般家用、商用漂白剂具有可比性的较低浓度时，通过本发明方法和设备生产的高浓度、低盐漂白剂具有稳定性，因此当同这样的漂白剂比较时，延长了半衰期(half-life)。
本发明一个方面包括一种由较低浓度、含水次氯酸钠漂白剂连续制造高浓度、低盐、含水次氯酸钠漂白剂的方法，所述较低浓度、含水次氯酸钠漂白剂具有一些氢氧化钠，且基本上不含氯化钠(盐)晶体，所述方法包括在釜中，使1)较低浓度、含水次氯酸钠漂白剂(其具有一些氢氧化钠，且基本上不含盐晶体)、2)氢氧化钠水溶液(其浓度以重量计，在约45％～约51％的范围内)以及3)气相和/或液相中的氯(其可含有或不含惰性成分)连续反应，从而产生这样的溶液，其具有a)沉淀区域，其中盐晶体自溶液中沉淀出来，并向下降落从而形成淤浆，将一些淤浆取出、然后冷却、然后再引入到沉淀区域，以及b)在该沉淀区域上的不含晶体的母液区域(其基本上由不含晶体的母液组成，该母液含有的次氯酸钠的重量百分比大于被反应的的、较低浓度的、含水次氯酸钠漂白剂的重量百分比。
另一个方面包括一种由较低浓度、含水次氯酸盐漂白剂连续制造高浓度、低盐、含水次氯酸盐漂白剂的方法，所述较低浓度、含水次氯酸盐漂白剂具有一些氢氧化物，且基本上不含氯化物(盐)晶体，所述方法包括在釜中，使1)较低浓度、含水次氯酸盐漂白剂(其具有一些氢氧化物，且基本上不含盐晶体)、2)氢氧化物水溶液以及3)气相和/或液相中的氯(其含有或不含惰性成分)连续反应，从而产生这样的溶液，其具有a)沉淀区域，其中盐晶体自溶液中沉淀出来，并向下降落从而形成淤浆，将一些淤浆取出、然后冷却、然后再引入到沉淀区域，以及b)在该沉淀区域上的不含晶体的母液区域(其基本上由不含晶体的母液组成，该母液含有的次氯酸盐的重量百分比大于被反应的的、较低浓度的、含水次氯酸盐漂白剂的重量百分比。
本发明的另一个方面包括一种高浓度、低盐漂白剂产品，其含有以重量计大于25％的次氯酸钠以及略微过量(slight excess)的氢氧化钠(苛性碱)的水溶液，且基于重量百分比，在25％重量的次氯酸钠时，NaCl(盐)与NaOCl(次氯酸钠)的比率大大低于(less than substantially)0.38，且该比率随着次氯酸钠的百分比增加到25％以上而降低。
本发明的另一个方面包括用于制造高浓度、低盐、含水次氯酸钠漂白剂的设备，其包括反应釜，向其中引入并使1)含水产品(其含有以重量计，至少约15％的次氯酸钠和以重量计，4.5％的氢氧化钠，以及基本上不含盐晶体)、2)含水氢氧化钠(其浓度以重量计，在约45％～约51％的范围内)以及3)气相和/或液相中的氯(其可含有或不含惰性成分)反应，从而产生这样一种溶液，其具有a)下部区域(其中盐晶体自溶液中沉淀出来，并向下降落从而形成淤浆，将一些淤浆取出、然后冷却、然后再引入到其中沉淀盐的下部区域)以及b)基本上不含晶体的母液的上部区域(该母液具有以重量计，大于25％的次氯酸钠以及以重量计，小于约9.5％的盐)，所述釜具有出口和设置得比该出口高的入口，淤浆在该出口处从下部区域取出，取出的淤浆在该入口处被再引入到下部区域中，连接在入口和出口之间的热交换器，以用于将热从取出的淤浆传递到流过该热交换器的液体冷却剂，内部圆柱形壁裙式挡板(internal cylindrical walled baffle skirt)，其与该釜的圆柱形壁协同作用，从而形成环形的安定区域，该区域在底部开口并向上延伸，从而限定用于进入上部区域的内边界(inner boundary)。
另一个方面包括用于制造高浓度、低盐、含水次氯酸盐漂白剂的设备，其包括反应釜，向其中引入并使1)含水产品(其含有次氯酸盐和氢氧化物，以及基本上不含盐晶体)、2)含水氢氧化物以及3)气相和/或液相中的氯(其可含有或不含惰性成分)反应，从而产生这样一种溶液，其具有a)下部区域(其中盐晶体自溶液中沉淀出来，并向下降落从而形成淤浆，将一些淤浆取出、然后冷却、然后再引入到其中沉淀盐的下部区域)以及b)基本上不含晶体的母液的上部区域，所述釜具有出口和设置得比该出口高的入口，淤浆在该出口处从下部区域取出，取出的淤浆在该入口处被再引入到下部区域中，连接在入口和出口之间的热交换器，以用于将热从取出的淤浆传递到流过该热交换器的液体冷却剂，内部圆柱形壁裙式挡板其与该釜的圆柱形壁协同作用，从而形成环形的安定区域，该区域在底部开口并向上延伸，从而限定用于进入上部区域的内边界。
简而言之，一种实施本发明原理的装置实例包括级，其包括釜或槽，其中引入1)水溶液，其含有一定重量百分比的次氯酸钠和氢氧化钠，且基本上不含氯化钠(盐)晶体；2)水溶液，其含有一定重量百分比的氢氧化钠；以及3)气相和/或液相中的氯，其可含有或可不含惰性成分。
为方便起见，有时可将这种级称之为结晶器级。
可以任何适宜的方式在同一设备如在在前级中生产上述次氯酸钠和氢氧化钠水溶液，或者可在其它地方制造该水溶液并将之进料该设备中。为方便起见，有时可将这样的在前级称之为初始级。由于在结晶器级之前，有时还可将该初始级称之为第一级，在这种情况下，有时可将结晶器级称之为第二级。
用于该第一级的优选方法包括一种产生水溶液的连续性方法，该水溶液含有以重量计，大于15％的次氯酸钠，而无氯化钠沉淀，以及含有略微过量的苛性碱，以重量计，至少0.5％，优选略微更高。通过将液相和/或气相中的氯(湿润或干燥，含有或不含惰性成分)以及足够浓度的苛性碱(氢氧化钠)引入到第一级来生产该溶液。如果需要稀释氢氧化钠，将使用水。
如果引入到第一级釜中的苛性碱浓度至少为24％，第一级的液体产品将为以重量计，超过15％的次氯酸钠(NaOCl)和以重量计，4.5％的氢氧化钠(NaOH)。因此，尽管本发明更常规些的原理不必需要具有如此高浓度的苛性碱，但是，对于在此公开的某些本发明原理而言，在第一级使用浓度至少为24％的苛性碱将很有意义。例如，一些组成与本发明高浓度、低盐漂白剂产品(将在下面公开其特性，且其通过本发明方法的优选实施方案生产)相同的漂白剂可以这样的方法生产，其中第一级苛性碱的进料浓度在一定程度上低于24％。
本发明高浓度、低盐漂白剂产品含有以重量计，超过25％的次氯酸钠水溶液，且基于重量％，NaCl(盐)与NaOCl(次氯酸钠)的比率大大低于(lessthan substantially)0.38，以及含有略微过量的氢氧化钠(苛性碱)。在去除固体之后，以重量计，含有大约30％次氯酸钠、NaCl/NaOCl比率为约0.21～约0.25、且含有略微过量苛性碱的漂白剂为在此公开的、本发明高浓度、低盐漂白剂产品的一个实施例。
当基于重量百分比，将第一级氢氧化钠添加到第二级氢氧化钠中，而未在任一级添加氯时，以重量计，用于生产该漂白剂的苛性碱的总有效重量百分比大于33％。如果没有氯添加到第一级或第二级，这为溶液中苛性碱的重量百分比。如果具有相同最终结果的方法能够在一个级中完成，且在氯化苛性碱之后，将从溶液中去除所有沉淀的盐，当氯化到以重量计，超过25％的次氯酸钠以及具有略微过量苛性碱的终点时，超过33％的氢氧化钠将产生低于9.5％的NaCl。任一级的温度可超过30℃。但是，通过将第二级的温度控制到约30℃，将看到在本发明方法的一种优选实施方案中可有利地使用冷却塔水，所述实施方案使用某些类型的热交换器。但是，在另一种优选实施方案中，本发明原理还考虑了使用软化水或冷水(tempered or chilled water)，以用于其它某些类型的热交换器。
将来自第一级釜中的溶液、苛性碱溶液(以重量计，苛性碱的量在约45％～约51％的范围内)(优选48％～51％)以及氯进料到第二级中，其中布置某些设备，从而形成表面冷却结晶器。表面冷却结晶器为任何系统，其提供足够的保留时间、化学方法过饱和以及冷却，从而实现晶体的生长。将两种溶液分别添加到第二级中，从而阻止形成水合物。所述氯可为液体和/或气体、湿润或干燥、含有或不含惰性成分。通过市场上可买到的设备，使用适宜的测量方法如氧化还原测量，以任何合适的方式来控制溶液中过量苛性碱的百分比。
热交换器为一台与第二级釜相连的设备。通过将溶液再循环通过该热交换器来从第二级釜中的溶液中去除溶液和反应的热量。通过使用高再循环速度(recycle rate)通过该热交换器，将使从所述釜再循环出口与再循环返回所述釜的返回口(return)之间的温度降保持得很小，从而以期望的方式，在釜内控制盐的结晶，同时避免污染所述热交换器。高再循环速度的使用是本发明的另一个方面，所述速度用于将所述温度降保持得很小，从而以特殊方式控制盐晶体的形成。通常温度降在约1～约4的范围内，最优选的范围为约1～约2。
为了将温度降控制在这样的范围内，所述热交换器是这样的热交换器，与流过其的各个液体的流速有关，其具有足够的换热面积，且其对流动限制很小。通过适宜地控制结晶器级中的化学过程，可将那些过程的温度保持在这样的范围内，其允许将冷却塔水用作某些类型热交换器中的冷却液体，这是本发明的另一个方面(避免使用更昂贵冷冻水(refrigerated water)的需要)。但是，本发明原理的确还考虑到使用冷冻水或冷水，以用于某些其它类型的热交换器。
本发明的另一个方面涉及控制再循环溶液和流过热交换器的冷却液体之间的温差。避免污染热交换器的温差的目标范围取决于特殊热交换器的设计。对于板式或框式热交换器而言，温差范围为约2～约3。对于其它热交换器如同Swenson表面冷却结晶器一起使用的管壳式热交换器而言，所述温差可具有更大的范围，例如5～15。
本发明方法在紧邻结晶器级釜的顶部形成基本上不含晶体的母液，以及在紧邻其底部形成盐淤浆。当将漂白剂和苛性碱的新鲜溶液连续进料到釜中时，将位于底部的淤浆连续地泵出，同时，基于入釜和出釜的总流入量和流出量，所述母液上升。将所述母液的上升控制或调节到这样的水平，或者允许、或者不允许母液溢流。当允许所述母液溢流时，将该溢流收集为高浓度、低盐漂白剂。
所述结晶器级釜的圆柱形侧壁内的裙式挡板形成圆柱形壁，其在裙式挡板和釜侧壁之间形成环形安定区域。所述环形安定区域具有不含晶体的母液上部区域和其中盐沉淀和下降的下部区域。该裙式挡板环绕中心内区。所述环形安定区、特别是在顶部基本上没有湍流。通过以适宜的速度连续溢流母液，在下部区域(在所述区域中没有湍流)内沉淀盐、向下降落、添加到淤浆中并使残余溶液过饱和，从而在溶液中促进晶体的形成和生长。
因为本发明方法的特性，不必将所述母液从上部区域取出或溢流以导致盐的结晶，但是，与将母液取出以使残余溶液过饱和相比，所产生的晶体大小通常较小。用于本发明方法的某些过程控制条件可产生足够大的盐浓度，从而导致结晶，而无取出任何母液的必要。
作为表面冷却的结果(其由结晶器级提供，取出或不取出母液)，在结晶器釜中，盐从溶液中连续结晶出来并向下降落，从而连续补充位于釜底部的淤浆。
以这样的方式进行所述方法，从而使得溶液中结晶盐的表面冷却促进晶体的生长。所导致的晶体大小的增加有助于晶体的分离，因为它们降落通过釜中的溶液从而形成位于底部的淤浆以及后来，在本方法中，在随后通过从淤浆中分离而回收。本发明的另一个方面，在淤浆中，所产生的盐晶体大小的分布使得它们很适合最终回收为基本上干燥的固体。使用基本上为机械式的过程，通过以连续的方式处理盐淤浆来进行回收。
将来自结晶器级的淤浆连续引入到预稠化釜中，其中或者通过混合器和/或通过在压力下吹入通过其的空气来机械搅拌所述淤浆。同时，将所述淤浆从所述预稠化釜连续泵送到预稠化装置如旋液分离器、静态稠化器或者去除更多液体或滤液的曲面筛网(curved screen)中。在所述釜内，将这种来自预稠化装置的滤液再循环到挡板后面的预稠化釜中，从而在釜中避免淤浆任何相当大的扰动。
然后将来自预稠化装置的、更充分稠化的淤浆进料到离心机中，所述离心机去除几乎所有的残余液体，产生约98％的盐和约2％的液体的产品。
优选的离心机为两级离心机，其允许用水清洗产品以从最终的盐产品中去除残余的次氯酸盐。将来自所述离心机第一级的滤液返回到预稠化釜中。
通过本发明方法生产的高浓度、低盐漂白剂产品为液体，其紧邻所述预稠化釜的顶端溢出预稠化釜。因为其具有与高浓度、低盐、溢出所述预稠化釜的漂白剂产品基本上相同的组成，所以可将任何从结晶器级的釜溢出的母液添加到该高浓度、低盐、溢出所述预稠化釜的漂白剂产品中。通过插入内壁或挡板(例如将来自预稠化装置的再循环滤液引入到其后的内壁或挡板)来将在预稠化釜中溢流的点与釜中的淤浆隔开，从而阻止盐晶体夹带溢流的液体。
通过本发明方法生产的高浓度、低盐漂白剂产品的漂白剂浓度以重量计，大于25％。可通过生产过程期间的分解问题以及沉淀的盐晶体的大小来限制特殊漂白剂的具体浓度，尤其是当漂白剂的浓度接近其上限时，更是如此，实际上，该上限为约35％。
说明本发明方法实施方式的


图1示意说明了上述公开的表面冷却结晶器级的一种实施例。
图2示意说明了在结晶器级后的处理的一种实施例。
参考附图，本发明方法以及设备的说明参考图1和2进一步说明和描述了上述公开的本发明方法。图1所示的级包括表面冷却结晶器10，如上所述，该结晶器包括釜12，热交换器14与其相连。该附图未显示如上所述的第一级，但是所述附图的说明将按照其是存在的假设进行，尽管应该意识到可通过类似方法在别处制造更低浓度的漂白剂(其被引入到结晶器中)，且将其装运以用在结晶器中。釜1 2包括圆柱形侧壁12A、圆锥形下壁12B以及上壁12C。在所述釜内以任何适宜的方式支撑圆柱形壁裙式挡板16，从而同侧壁12A协同作用形成外部环形安定区域18，所述安定区域在底部开口。裙式挡板16环绕内部中心区域20。
这种结晶器级具有多个进出釜12的入口和出口。再循环出口22位于或接近圆锥形下壁12B的下部中心点。淤浆出口24位于任何适宜的位置。尽管附图显示所述位置位于比区域18底部低的高程上，但是精确的位置通常不是关键性的。所述出口甚至可以位于越过釜壁或者经过管(该管三通连接到导管33)、穿入及延伸到釜内部的管尾端。母液或产品出口26紧邻区域18的顶部，但是均位于低于裙式挡板16顶部边缘的高程。通风出口28用于使任何残余的氯气以及惰性气体逸出到标准商用氯涤气器(未具体显示)。
两个通往釜12的入口为氯气入口30和再循环入口32。再循环泵34通过出口22和导管33从所述釜的底部取出液体，所述导管通往泵的吸入侧。所述泵通过导管35将液体泵送到热交换器14，所述导管自所述泵的出口引出。在泵34和热交换器14之间，通过进入到导管35的苛性碱入口36将新鲜苛性碱添加到再循环溶液中。通过进入到导管37的漂白剂入口38，添加来自本方法第一级的漂白剂，所述导管自所述热交换器14延伸到再循环入口32。尽管所说明的设备显示所述釜具有一个入口(漂白剂、新鲜苛性碱以及再循环溶液的混合物通过该入口引入)，但是可使用其它管件设备，从而允许在不同位置分别引入，且符合避免安定区域的扰动。
作为通过控制添加新鲜苛性碱和第一级漂白剂的适宜补充物，通过再循环入口32，将再循环溶液引入返回到釜12中。将再循环溶液引入到已在釜中的溶液中的实际位置位于任何适宜的位置，所述位置不在环形区域18中严生紊流。所述附图显示了内部区域20内的位置，优选其位于略微在所述区域底部之上的中心位置，其中所述再循环溶液通过直径增加的垂直漏斗39排出，从而在所述区域内促进再循环溶液的良好分布，而不在区域18中产生紊流。
将经过入口30的氯输送到分布系统40，所述系统紧邻内部区域20的底部并被设置得使氯直接向上进入区域20中的液体中，从而在区域20内首先产生同溶液(所述溶液通过漏斗39连续引入)的附加反应。
随着淤浆(由氯和釜12内的苛性碱连续反应而产生)具有使其保持朝向釜底部的密度，以及随着结晶的盐向下降落到淤浆中，位于安定区域顶部的母液(其可或可不通过出口26从所述釜中取出)具有与上述组分的本发明组成实质上相同的组成。
连续性方法还涉及通过经由泵25，将所述淤浆泵出，而通过出口24将其从所述釜中取出以用于根据图2的在后处理。尽管所述附图显示出口24位于壁12B，但是如上所述，所述出口可位于任何适宜的位置(包括连接到导管33的三通)。
通过在结晶器级发生的化学过程释放热的速度是通过该结晶器通过量(throughput)的函数。结果，相对于该结晶器通过量控制通过所述热交换器的再循环速度和冷却液体速度，从而当所述再循环溶液经过该热交换器时，既在所述再循环溶液中维持很小的温度降，又维持所述再循环溶液和冷却液体之间的温差，从而如上所述，适宜用于所使用的特殊类型的热交换器。在本文中，本方法具有很高的再循环速度。
图2显示了附加设备，其包括预稠化釜44，所述预稠化釜与釜12类似，因为其具有侧壁44A、下壁44B以及上壁44C。其还具有内部挡板46，所述挡板产生在其自身和侧壁44A之间的外部区域48以及与其自身相对的内部区域50。挡板46不必为全裙式挡板(full skirt)。
通过淤浆入口52将来自釜12的淤浆引入到区域50中。例如通过使用空气压力在区域50内进行所述淤浆的搅拌。通过空气入口54将压力下的空气提供到分布系统56中，其邻近内部区域50的底部，并被设置得使所述空气向上进入区域50中的淤浆中。所述空气以及任意夹带的气体通过在整个区域50上的上壁44C中的通风出口58排出。可替代或者结合空气搅动使用机械搅拌器。
所述淤浆倾向降落到釜的底部，其中通过再循环泵62，通过淤浆出口60将其泵出。将泵送的淤浆输送到旋液分离器66的入口64，所述分离器运行以从所述淤浆中去除更多的液体，增加经过导管67(从旋液分离器66到离心机68)的淤浆中溶液的浓度，所述离心机用于通过使淤浆离心来回收晶体盐。
优选的离心机为两级离心机，其允许在经过第一离心级之后清洗产品，然后使所清洗的产品在第二级离心。水为可用于清洗的一种流体实例。因此，图2显示了清洗水入口70和清洗水出口72。清洗所述产品可从最终盐产品中去除次氯酸盐，在固体出口74处，所述盐产品从离心机输出。通过导管75，在第一滤液返回入口76处，将来自离心机68第一级的滤液返回到预稠化釜44中，以及通过导管69，将来自旋液分离器66的滤液经由第二滤液返回入口78返回。产品出口80紧邻区域48的顶部。通过出口80取出的液体基本上与液体漂白剂产品(其为通过出口26从釜12中取出的产品)具有相同的组成，这意味着其具有以重量计，大于25％的次氯酸钠以及以重量计，小于9.5％的盐(氯化钠)。各自取出的速度可不同。例如，自出口80的速度大约为自出口26的速度的4-6倍。基于保留时间、温度以及浓度，所述速度可广泛变化，如上所述，通过出口26甚至可以没有母液取出。
本发明漂白剂产品将含有一定量的次氯酸钠。所述量在一定程度上为反应温度的函数。通常，低反应温度将导致低氯酸盐浓度。结果为了能使反应温度更低，与冷却塔水相反，本发明方法的一些原理适用于使用冷冻水的工厂。另一方面，通过本发明方法生产的漂白剂产品的高浓度允许其通过添加水稀释，同时，这必然将降低漂白剂的浓度，其在降低氯酸盐浓度中也很有效。
氢氧化钾可替代氢氧化钠，从而以类似方式，由更低浓度的次氯酸钾生产更高浓度的次氯酸钾。
尽管已参考了本方法(其制造了具有以重量计，大于15％次氯酸钠(NaOCl)、以及以重量计，4.5％氢氧化钠(NaOH)的液体漂白剂产品)的第一级，但是即使在别处制造，也可以使用本发明(其考虑到更低浓度的漂白剂，或者已被稀释的浓缩漂白剂)的通用原理。但是在工厂中，的确具有这样制造漂白剂(所述漂白剂在所述结晶器级反应)的第一级，为了维护等等其需要暂时关闭第二级，这并不意味着也必须关闭所述第一级。来自第一级的漂白剂具有适宜的商品等级，其可以稀释或不稀释，可将其自第二级输出并用于同一工厂的其它地方，或者可将其装运到远处的工厂。
尽管已说明和公开了本发明的优选实施方案，应该意识到的是本发明原理适用于所有落入下面权利要求范围内的实施方案。
权利要求
1.一种用于由较低浓度含水次氯酸钠漂白剂连续制造高浓度、低盐、含水次氯酸钠漂白剂的方法，所述较低浓度含水次氯酸钠漂白剂具有一些氢氧化钠且基本上不含氯化钠(盐)晶体，所述方法包括在釜中使1)较低浓度的含水次氯酸钠漂白剂，其具有一些氢氧化钠且基本上不含盐晶体，2)氢氧化钠水溶液，其具有以重量计，约45％～约51％的浓度，3)气相和/或液相中的氯，其可含或可不含惰性成分连续反应，从而产生一种溶液，所述溶液具有a)沉淀区域，该区域中盐晶体自溶液中沉淀出来，并向下降落从而形成淤浆，将一些淤浆取出、然后冷却、然后再引入到沉淀区域，以及b)在该沉淀区域上的不含晶体的母液区域，其基本上由不含晶体的母液组成，该母液的次氯酸钠的重量百分比大于被反应的的、较低浓度、含水次氯酸钠漂白剂的重量百分比。
2.如权利要求1所述的方法，其中在具有出口和入口的釜中进行所述反应，在该出口处，将淤浆从沉淀区域的下部取出，所述入口设置在比所述出口高的高程处，在所述入口处，在冷却之后，将取出的淤浆再引入到沉淀区域的上部。
3.如权利要求2所述的方法，其中所取出的淤浆的冷却包括使所述淤浆流过热交换器。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述热交换器用于将热量从所取出的淤浆传递到流过所述热交换器的液体冷却剂。
5.如权利要求4所述的方法，其中将流过管道的液体冷却剂和流过所述热交换器外壳的淤浆之间的温差控制在约5～约15的范围。
6.如权利要求4所述的方法，其中将流过管道的液体冷却剂和流过所述热交换器外壳的淤浆之间的温差控制在约2～约3的范围。
7.如权利要求3所述的方法，其中控制由所述热交换器提供的冷却，从而导致流过所述热交换器的淤浆的温度降低约1～约4，优选约1～约2。
8.如权利要求3所述的方法，其中控制所述淤浆的温度，从而允许使用冷却塔水冷却取出的淤浆，且所述热交换器用于将热量从所取出的淤浆传递到流过所述热交换器的冷却塔水。
9.如权利要求3所述的方法，其中所述热交换器用于将热量从所取出的淤浆传递到流过所述热交换器的冷冻水。
10.如权利要求2所述的方法，其中所述釜包括内部圆柱形壁裙式挡板，其同所述釜的圆柱形壁协同作用，从而形成环形安定区域，所述安定区域在底部向所述沉淀区域开口，并向上延伸到开口上端，界定(bounding)所述母液区域的侧面。
11.如权利要求10所述的方法，其中通过连续添加新鲜反应剂，致使所述母液通过出口从所述釜中连续溢出。
12.如权利要求1所述的方法，其中在结晶器釜中进行所述反应，从所述结晶器釜中取出所述淤浆并进一步处理从而将其稠化，还进一步处理所稠化的淤浆，从而基本上去除所有的液体，从而留下基本上不含液体的盐晶体。
13.如权利要求12所述的方法，其中进一步处理淤浆包括处理从所述结晶器釜中取出的淤浆，从而将其预稠化，然后机械处理所预稠化的淤浆，从而基本上去除所有液体，从而留下基本上不含液体的盐晶体。
14.如权利要求13所述的方法，其中将由预稠化所述淤浆产生的滤液再引入到所述预稠化过程中。
15.如权利要求14所述的方法，其中在预稠化釜中进行部分预稠化过程，并将由预稠化所述淤浆产生的滤液再引入到所述预稠化釜中。
16.如权利要求15所述的方法，其中连续添加来自所述结晶器釜中的新鲜淤浆导致所述预稠化釜中的液体液面增至这样的高程，在所述高程处，具有与所述结晶器釜中母液基本上相同组成的液体溢出所述预稠化釜。
17.如权利要求16所述的方法，包括使来自所述结晶器安定区域的母液溢出，并使溢出所述结晶器釜的母液同溢出所述预稠化釜的液体混合在一起。
18.如权利要求16所述的方法，其中通过预稠化釜中挡板的上端来限定液体溢出所述预稠化釜的高程，设置所述挡板，从而阻止被再引入到所述预稠化釜中的滤液显著破坏预稠化釜中的淤浆。
19.如权利要求13所述的方法，其中预稠化淤浆的机械处理包括离心，其将所述淤浆分离为基本上不含液体的盐晶体和液体。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述离心包括第一和第二级离心，在第一级离心之后，清洗离心分离的产物从而去除残余的次氯酸钠。
21.如权利要求1所述的方法，其中具有一些氢氧化钠的、较低浓度、含水次氯酸钠漂白剂包含以重量计，至少约15％的次氯酸钠，以及以重量计，约4.5％的氢氧化钠。
22.如权利要求21所述的方法，其中通过使1)一种水溶液，其含有次氯酸钠、略微过量的氢氧化钠，且其基本上不含氯化钠(盐)晶体，2)一种水溶液，其含有以重量计，浓度基本上大于24％的氢氧化钠，以及3)气相和/或液相中的氯，其可含或可不含有惰性成分反应，来制造含有以重量计，至少约15％的次氯酸钠，以及以重量计，约4.5％氢氧化钠的含水产物。
23.如权利要求1所述的方法，其中所述不含晶体的母液具有以重量计，大于约25％的次氯酸钠，以及以重量计小于约9.5％的盐，且具有略微过量氢氧化钠。
24.通过权利要求23的方法制造的、基本上不含晶体的母液。
25.通过权利要求1的方法制造的、基本上不含晶体的母液。
26.一种高浓度、低盐漂白剂产品，其包括水溶液，所述水溶液具有以重量计，大于25％的次氯酸钠，以及略微过量的氢氧化钠(苛性碱)，且基于重量％，在25重量％的次氯酸钠时，NaCl(盐)与NaOCl(次氯酸钠)的比率大大低于0.38，且当次氯酸钠的百分比增至25％以上时，所述比率降低。
27.如权利要求26所述的漂白剂产品，其中在去除固体之后，所述产品具有以重量计，基本上30％的次氯酸钠，且NaCl/NaOCl的比率为约0.21～约0.25，以及具有略微过量的苛性碱。
28.用于制造高浓度、低盐、含水次氯酸钠漂白剂的设备，其包括反应釜，将1)含水产品，其含有以重量计，至少约15％的次氯酸钠、以重量计，4.5％的氢氧化钠，以及基本上不含盐晶体，2)含水氢氧化钠，其具有以重量计，约45％～约51％的浓度，以及3)气相和/或液相中的氯，其可含或可不含惰性成分，引入到所述釜并反应，从而产生这样一种溶液，其具有a)下部区域，其中盐晶体自溶液中沉淀出来，并向下降落从而形成淤浆，将一些淤浆取出、然后冷却、然后再引入到其中沉淀盐的下部区域，以及b)基本上不含晶体的母液的上部区域，该母液具有以重量计，大于25％的次氯酸钠以及以重量计，低于约9.5％的盐；所述釜具有出口和设置得比该出口高的入口，淤浆在该出口处从下部区域取出，取出的淤浆在该入口处被再引入到下部区域中；连接在入口和出口之间的热交换器，以用于将热量从取出的淤浆传递到流过该热交换器的液体冷却剂；以及内部圆柱形壁裙式挡板，其与该釜的圆柱形壁协同作用，从而形成环形的安定区域，该区域在底部开口并向上延伸，从而限定用于进入上部区域的内边界。
29.如权利要求28所述的设备，其包括另一个出口，母液通过该出口自上部区域溢出，且其设置在低于裙式挡板上端的高程处。
30.如权利要求28所述的设备，其包括预稠化釜以及机械设备，把来自反应釜的淤浆引入到该预稠化釜中并进一步处理，从而将其预稠化，所述机械设备用于处理预稠化的淤浆，以基本上去除所有的液体，从而留下基本上不含液体的盐晶体。
31.如权利要求30所述的设备，其包括自机械设备返回到预稠化釜的回路，以用于将由使用该机械设备产生的滤液再引入到预稠化釜中。
32.如权利要求31所述的设备，其中所述预稠化釜在高程处具有出口，在该高程处，组成与反应釜中的母液基本相同的液体可溢出所述预稠化釜。
33.如权利要求32所述的设备，其在反应釜中包括出口，通过该出口，母液自反应釜中溢出，且随后将所述母液同通过所述预稠化釜的出口溢出的液体混合在一起。
34.如权利要求32所述的设备，其中通过预稠化釜中挡板的上端来限定所述液体自所述预稠化釜溢出的出口高程，且设置所述挡板，从而阻止再引入到所述预稠化釜中的所述滤液显著破坏所述预稠化釜中的淤浆。
35.如权利要求30所述的设备，其中所述机械设备包括两级离心机，其在两个级之间设有清洗。
36.一种用于由较低浓度含水次氯酸盐漂白剂连续制造高浓度、低盐、含水次氯酸盐漂白剂的方法，所述较低浓度含水次氯酸盐漂白剂具有一些氢氧化物且基本上不含氯化物(盐)晶体，所述方法包括在釜中使1)较低浓度的含水次氯酸盐漂白剂，其具有一些氢氧化物且基本上不含盐晶体，2)氢氧化物水溶液，3)气相和/或液相中的氯，其可含或可不含惰性成分连续反应，从而产生溶液，所述溶液具有a)沉淀区域，其中盐晶体自溶液中沉淀出来，并向下降落从而形成淤浆，将一些淤浆取出、然后冷却、然后再引入到沉淀区域，以及b)在该沉淀区域上的不含晶体的母液区域，其基本上由不含晶体的母液组成，该母液的次氯酸盐的重量百分比大于被反应的的、较低浓度、含水次氯酸盐漂白剂的重量百分比。
37.用于制造高浓度、低盐、含水次氯酸盐漂白剂的设备，其包括反应釜，将1)含水产品，其含有次氯酸盐和氢氧化物，且基本上不含盐晶体，2)含水氢氧化物，以及3)气相和/或液相中的氯，其可含或可不含惰性成分，引入到所述釜并反应，从而产生这样以下溶液，所述溶液具有a)下部区域，其中盐晶体自溶液中沉淀出来，并向下降落从而形成淤浆，将一些淤浆取出、然后冷却、然后再引入到其中沉淀盐的下部区域，以及b)基本上不含晶体的母液的上部区域；所述釜具有出口和设置得比该出口高的入口，淤浆在该出口处从下部区域取出，取出的淤浆在该入口处被再引入到下部区域中；连接在入口和出口之间的热交换器，以用于将热量从取出的淤浆传递到流过该热交换器的液体冷却剂；以及内部圆柱形壁裙式挡板，其与该釜的圆柱形壁协同作用，从而形成环形的安定区域，该区域在底部开口并向上延伸，从而限定用于进入上部区域的内边界。
全文摘要
一种用于制造高浓度、低盐次氯酸盐，尤其是次氯酸钠的方法和装置。在罐中使一种含有一定重量百分比次氯酸钠和氢氧化钠、且基本上不含氯化钠(盐)晶体的水溶液、一种含有一定重量百分比氢氧化钠的水溶液以及气相和/或液相中的氯反应，所述气相和/或液相可含或可不含惰性成分。这样产生了具有沉淀区域的溶液，其中盐晶体自溶液沉淀出来，并向下沉降形成淤浆，将其部分取出，然后冷却，接着再引入到沉淀区域中。沉淀区域之上为不含晶体的母液区域，其基本上由不含晶体的母液组成，该母液的次氯酸钠的重量百分比大于被反应的、较低浓度的、含水次氯酸钠漂白剂的重量百分比。
文档编号B01F3/08GK101027249SQ200580026897
公开日2007年8月29日 申请日期2005年7月12日 优先权日2004年7月12日
发明者杜安·J·鲍威尔, 罗伯特·B·比鲍, 布伦特·J·哈德曼 申请人:鲍威尔技术有限责任公司