一种制备消毒液的方法及其发生器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种制备消毒液的方法以及实现该方法的发生器，该方法包括以下步骤：A、先将氯酸盐溶液、盐酸溶液以及催化剂放置反应器中，加热；B、抽取步骤A中反应所得以氯气为主的混合气体；C、将步骤B所得混合气体通入水中，曝气制得消毒液。本发明还提供一种实现该方法的发生器。本发明的有益效果是：能耗小，成本低，其性能安全可靠，产量高，转化率高，工艺简单，便于自动化控制，安装、操作方便。
【专利说明】一种制备消毒液的方法及其发生器
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种制备消毒液的方法以及实现该方法所使用的发生器。
[0003]
【背景技术】[0004]目前，我国水处理市场仍以氯气为主要的消毒手段，但是由于氯气储存运输等各方面要求严格，使用危险性较大，急需要一种现场制备，现场使用的设备来提高使用安全性和方便性。
[0005]现有技术中已经报道了许多由氯化氢制备氯气的方法，主要有电解法、无机氧化剂直接氧化法和空气或氧气催化氧化法。然而，这些方法均存在有局限性，例如电解法的缺点是能耗太大，成本高。五机氧化剂直接氧化法的缺点是设备比较复杂，产物分离困难，同时耗能较大。而Deacon过程是在二氧化铜或氧化铜催化剂存在的条件下，由氯化氢与氧反应制氯气的过程，由于该反应是可逆反应，产物气体中包含未反应的氯化氢、氧气、原料气体中可能含有的少量惰性气体，以及产物氯气和水，该方法的氯化氢转化率通常小于80%。
[0006]市场上虽然有二氧化氯发生器提供现场生产现场投加，部分的解决了氯气使用中的安全问题，但是目前市场上的二氧化氯普遍存在转化率低的特点，造成副产物氯酸盐超标；同时二氧化氯消毒后首先转化为亚氯酸盐，致使二氧化氯投加量超标，从而造成亚氯酸盐超标，而目前大多数水厂投加量远远不能满足杀菌要求。
[0007]
【发明内容】
[0008]有鉴于此，本发明需要提供一种简单易行制备消毒液的方法以及实现该方法的发生器。为了解决上述技术问题中的至少一个，本发明一个目的是提供一种制备消毒液的方法。
[0009]本发明另一个目的是提供一种制备消毒液的发生器。
[0010]本发明一方面是提供了一种制备消毒液的方法，该方法包括以下步骤:
A、先将氯酸盐溶液、盐酸溶液以及催化剂放置反应器中，加热；
B、抽取步骤A中反应所得以氯气为主的混合气体；
C、将步骤B所得混合气体通入水中，曝气制得消毒液。
[0011]其中，所述步骤A中氯酸盐溶液包括氯酸钠溶液、氯酸钾溶液等强金属氯酸盐溶液，所述氯酸盐溶液质量浓度是20%-40%，盐酸溶液质量浓度25% — 36% ;所述加热包括水浴加热、油浴加热和直接加热，加热方式采用耐腐蚀加热管，所述加热管设有温度检测和温度控制系统。
[0012]其中，所述步骤A 中催化剂可以是 MnCl2、FeCl2、FeCl3、MnS04、FeS04、Fe2 (SO4)2 的一种或几种，所述催化剂的量是所加氯酸盐溶液量的1%-3%，是所加盐酸溶液量的3%-5%，所述催化剂不回收；所述加热到温度为70-90摄氏度，反应时间是10-60分钟。
[0013]其中步骤B中抽取步骤A中反应所得以氯气为主的混合气体形成的负压为-90—-5KPa。
[0014]其中步骤A中的氯酸盐溶液与盐酸溶液的进料体积比为1.5-0.5，根据生成氯气量的不同，反应物量也不同，一般每生成Ikg氯气需要反应物溶液总量为1.0-1.7L,该反应可连续生成lkg/h氯气；
其中步骤B和C中每生成l-10kg/h氯气通入水射器中的水中，曝气，吸收水量I一20m3/h,形成浓度200-1000mg/l消毒液。
[0015]为了实现上述发明目的，本发明还提供了完成上述消毒液制备方法的发生器，所述发生器包括:氯酸盐溶液储罐、盐酸储罐、盐酸计量泵、盐酸流量监视器、控制器、氯酸盐溶液进口、盐酸进口、进气缓冲器、防爆口、出气口、水射器、液位检测器、反应器、加热套、反应器排污口、温度传感器、加热套排污口、加热管、加热套加液口、氯酸盐计量泵和氯酸盐流量监视器，其特征在于，所述氯酸盐溶液储罐的出口、盐酸储罐的出口分别与氯酸盐计量泵的进口和盐酸计量泵的进口连接，所述氯酸盐计量泵的出口、盐酸计量泵的出口分别与氯酸盐流量监视器的进 口和盐酸流量监视器的进口连接，所述氯酸盐流量监视器的出口和盐酸流量监视器的出口分别与氯酸盐溶液进口和盐酸进口连接，所述氯酸盐溶液出口、盐酸出口分别与反应器的进口连接；所述反应器的出口分别与进气缓冲器、防爆口、反应器排污口和出气口的一端连接，所述出气口的另一端与水射器连接。
[0016]所述反应器顶部设有防爆口、底部设有排污口，进气缓冲器入口与大气相连，进气缓冲器的出口与反应器底部进气口相连，反应器外部设置有浸没式加热套，通过加热套对反应器中的反应物进行加热，所述加热套上安装有加热管、温度传感器、液位检测器、加热套上设有加液口，其底部设有排污口。
[0017]所述控制器端口分别与盐酸计量泵、盐酸流量监视器、液位检测器、温度传感器端口连接用于自动控制加热反应物、显示反应物的温度、检测反应物的液位以及控制反应物的注入量和输出量。
[0018]所述反应器材质为钛材，其上设置有防爆口、反应器排污口，曝气由空气通过进气缓冲器进入反应器进行曝气，所述反应器外部设置加热套，通过加热套对反应器进行加热。
[0019]所述的反应器设置有控制器，所述控制器通过电线电缆与氯酸盐计量泵、盐酸计量泵、氯酸盐流量监视器、盐酸流量监视器、加热管、温度传感器、液位检测器连接，实现自动控制反应物的量、反应物的温度、检测反应物的液位以及反应物的注入量和生成物的输出量。
[0020]以下结合上述发生器详细介绍本发明制备氯气的过程:
所述氯酸盐溶液储罐中的氯酸盐溶液自其出口进入氯酸盐计量泵中，首先通过氯酸盐计量泵的出口进入到氯酸盐流量监视器中，其次在依次通过氯酸盐流量监视器的出口和氯酸盐溶液出口进入到反应器中；所述盐酸储罐中的盐酸自其出口进入到盐酸计量泵中，首先通过盐酸计量泵的出口进入到盐酸流量监视器，其次在依次通过盐酸流量监视器的出口和盐酸出口进入到反应器中；将催化剂MnCl2、FeCl2、FeCl3、MnS04、FeS04、Fe2 (SO4)2的一种或几种与上述反应物一起放置反应器中，所述反应器通过加热套给反应物加热到70-95摄氏度，反应进行10-60分钟，生成物以氯气为主，并带有少量二氧化氯，生成的气体经过出气口被水射器抽取，曝气，形成消毒液，通过管道输送到水体进行消毒；另外，反应器在水射器抽取作用下，形成-90 — 5KPa的负压，通过进气缓冲器进入反应器底部进行曝气，有利于反应进行和气体溢出。
[0021]通过实验，本发明的有益效果是:能耗小，成本低，性能安全可靠，产量高，转化率高，工艺简单，便于自动化控制，安装、操作方便。
[0022]
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本发明制备消毒液的发生器的结构示意图。
[0024]其中，附图标记为:1、氯酸盐溶液储罐；2、盐酸储罐；3、盐酸计量泵；4、盐酸流量监视器；5、控制器；6、氯酸盐溶液进口 ；7、盐酸进口 ；8、进气缓冲器；9、防爆口 ；10、出气口 ；11、水射器；12、液位检测器；13、反应器；14、加热套；15、反应器排污口 ；16、温度传感器；17、加热套排污口 ；18、加热管；19、加热套加液口 ；20、氯酸盐计量泵；21、氯酸盐流量监视器。
[0025]
【具体实施方式】
[0026]针对上述存在的问题，以下结合附图及具体实施例，对本发明做详细的阐述。
[0027]实施例1`
所述的氯酸盐溶液是氯酸钠溶液，取500ml浓度为20%的氯酸钠溶液，通过氯酸盐计量泵20定量输送到反应器13，再将750ml浓度为25%的盐酸，通过盐酸计量泵3定量输送到反应器13，按加入氯酸钠溶液量的1%和所加盐酸溶液量的3%加入催化剂MnCl2、FeCl2、FeCl3,与上述反应物一起进入到反应器13中，所述反应器13通过加热套14加热到70摄氏度，反应时间为60min，反应压力_90KPa，得以氯气为主的混合气体，所述混合气体经过出气口 10被水射器11抽取，与水射器11内水混合，形成消毒液，对水射器11出口处的消毒液进行检测，检测到氯气产量达到I kg/h，氯气比例60%，转化率90%。
[0028]实施例2
所述氯酸盐溶液采用氯酸钠溶液，取800ml浓度为25%氯酸钠溶液，通过氯酸盐计量泵20定量输送到反应器13，取400ml浓度为31%盐酸溶液，通过盐酸计量泵3定量输送到反应器13，按加入氯酸钠溶液量的3%和所加盐酸溶液量的5%加入催化剂MnSO4、FeSO4, Fe2(SO4) 2与上述反应物一起进入到反应器13中，反应温度50摄氏度，反应时间40min，反应压力_50KPa，得以氯气为主的混合气体，所述混合气体经过出气口 10被水射器11抽取，与水射器11内水混合，形成消毒液，对水射器11出口处消毒液进行检测，检测到氯气产量达到5 kg/h,氯气比例65%，转化率93%。
[0029]实施例3
所述氯酸盐溶液采用氯酸钠溶液，取1200ml浓度为33%的氯酸钠溶液，通过氯酸盐计量泵20定量输送到反应器13，再取1200ml浓度为31%盐酸，通过氯酸盐计量泵20定量输送到反应器13，按加入氯酸钠溶液量的2.5%和所加盐酸溶液量的4%加入催化剂FeCl3与上述反应物一起进入到反应器13中，反应温度45摄氏度，反应时间30min，反应压力-lOKPa，得以氯气为主的混合气体，所述混合气体经过出气口 10被水射器11抽取，与水射器11内水混合，形成消毒液，对水射器11出口处的消毒液进行检测，检测到氯气产量达到10 kg/h,氯气比例80%，转化率97%。
[0030]实施例4
所述氯酸盐溶液采用氯酸钠溶液，取650ml浓度为40%的氯酸钠溶液，通过氯酸盐计量泵20定量输送到反应器13，780ml浓度为36%盐酸溶液，通过氯酸盐计量泵20定量输送到反应器13，按加入氯酸钠溶液量的1.8%和所加盐酸溶液量的2.5%加入催化剂Fe2 (SO4) 2与上述反应物一起进入到反应器13中，反应温度90度，反应时间25min，反应压力_5KPa，得以氯气为主的混合气体，所述混合气体经过出气口 10被水射器11抽出，与水射器11内水混合，形成消毒液，对水射器11出口处的消毒液进行检测，检测到氯气产量达到20 kg/h,氯气比例72%，转化率95%。
[0031 ] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改`进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种化学法制备消毒液的方法，所述方法包括以下步骤: A、先将氯酸盐溶液、盐酸溶液以及催化剂放置反应器中，加热； B、抽取步骤A中反应所得以氯气为主的混合气体； C、将步骤B所得混合气体通入水中，曝气制得消毒液。
2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤A中氯酸盐溶液包括氯酸钠溶液、氯酸钾溶液等强金属氯酸盐溶液，所述氯酸盐溶液质量浓度是20%-40%，盐酸溶液质量浓度25% — 36% ；所述加热包括水浴加热、油浴加热和直接加热，加热方式采用耐腐蚀加热管，所述加热管设有温度检测和温度控制系统。
3.根据权利要求1所述的方法，其中步骤A中催化剂可以是MnCl2、FeCl2、FeCl3、MnS04、FeSO4, Fe2 (SO4) 2的一种或几种，所述催化剂的量是所加氯酸盐溶液量的1%_3%，是所加盐酸溶液量的3%-5%，所述催化剂不回收；所述加热到温度为70-90摄氏度，反应时间是10-60分钟。
4.根据权利要求1所述的方法，其中步骤B中抽取步骤A中反应所得以氯气为主的混合气体形成的负压为-90—-5KPa。
5.根据权利要求1所述的方法，其中步骤A中的氯酸盐溶液与盐酸溶液的进料体积比为1.5-0.5，根据生成氯气量的不同，反应物量也不同，一般每生成Ikg氯气需要反应物溶液总量为1.0-1.7L，该反应可连续生成lkg/h氯气；其中步骤B和C中每生成l-10kg/h氯气通入水射器中的水中，曝气，吸收水量I一20m3/h，形成浓度200-1000mg/l消毒液。
6.一种用于实现权利要求1-8中任一项所述方法的发生器，所述发生器包括:氯酸盐溶液储罐(I)、盐酸储罐(2)、盐酸计量泵(3)、盐酸流量监视器(4)、控制器(5)、氯酸盐溶液进口(6)、盐酸进口(7)、进气 缓冲器(8)、防爆口(9)、出气口 (10)、水射器(11)、液位检测器(12)、反应器(13)、加热套(14)、反应器排污口(15)、温度传感器(16)、加热套排污口(17)、加热管(18)、加热套加液口(19)、氯酸盐计量泵(20)和氯酸盐流量监视器(21)，其特征在于，所述氯酸盐溶液储罐(I)的出口、盐酸储罐(2)的出口分别与氯酸盐计量泵(20)的进口和盐酸计量泵(3 )的进口连接，所述氯酸盐计量泵(20 )的出口、盐酸计量泵(3 )的出口分别与氯酸盐流量监视器(21)的进口和盐酸流量监视器(4)的进口连接，所述氯酸盐流量监视器(21)的出口和盐酸流量监视器(4)的出口分别与氯酸盐溶液进口(6)和盐酸进口(7)连接，所述氯酸盐溶液出口(6)、盐酸出口(7)分别与反应器(13)的进口连接；所述反应器(13)的出口分别与进气缓冲器(8)、防爆口(9)、反应器排污口(15)和出气口(10)的一端连接，所述出气口(10)的另一端与水射器(11)连接。
7.根据权利要求6所述的发生器，其特征在于，所述的反应器(13)至少2级，其设置有防爆口(9)、进气缓冲器(8)和反应器排污口(15)。
8.根据权利要求6所述的发生器，其特征在于，所述控制器(5)端口分别与盐酸计量泵(3)、盐酸流量监视器(4)、液位检测器(12)、温度传感器(16);加热套排污口(17)、加热管(18)、氯酸盐计量泵(20)和氯酸盐流量监视器(21)端口连接，用于自动控制发生器中反应物的温度、检测反应物的液位以及反应物的注入量和生成物的输出量。
9.根据权利要求6所述的发生器，所述加热套(14)设置加热管(18)、加热套加液口(19)、用于加热反应物以及控制反应物的注入量和输出量。
【文档编号】A01P1/00GK103482572SQ201310471599
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年10月11日 优先权日:2013年10月11日
【发明者】尉婕 申请人:山东新日电器设备有限公司