专利名称：一种二氧化氯的制备装置的制作方法
技术领域：
本发明与二氧化氯的生产设备有关，更具体地说是关于氯酸钠和盐酸制备二氧化氯生产设备的改进技术。
背景技术：
目前国内正在制造和使用的二氧化氯发生器，有电解法二氧化氯发生器、亚氯酸盐法二氧化氯发生器和氯酸盐法二氧化氯发生器。电解法二氧化氯发生器，有用食盐为原料的，这种发生器其产物中二氧化氯只占10％左右；还有用氯酸盐为原料电解制二氧化氯的设备，这种设备可以制造出纯二氧化氯，同时有碱生成，设备较复杂、费用高。亚氯酸盐法二氧化氯发生器，则制造二氧化氯的成本高。氯酸盐法二氧化氯发生器，现在应用较多的是氯酸钠一盐酸法，如申请号为98238591、99114172等中国专利，通常都用一个反应槽。也有多个反应槽连用的，但这种装置存在严重反混现象，只能在80℃以下进行二氧化氯制备。该方法目前氯酸钠最高转化率为80％，二氧化氯歧化分解量在16％左右，二氧化氯的质量份数在60％以下。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的二氧化氯反应器，可使原料氯酸钠的转化率进一步提高，并可获得含量更高的二氧化氯产品。
本发明的解决方案是设计了一种塔式反应器，在塔内包括底盘2和多层塔盘7等部分。在每层塔盘中设有气体分布器8和降液管9；在底盘上则设置有气体分布器3和排液管5。
本发明的一个重要特点是在每层塔盘中设有气体分布器和降液管。降液管在塔盘的上方保持有适应的高度，其高度为塔径的五分之二至二分之一，使得塔盘上保留一定的反应液层，尤如一只反应槽，液层的高度以反应产物能迅速移走，上升气流能对其形成良好的搅拌作用，同一层内不出现浓度梯度为宜。降液管的下段通入下一级塔节，其管口处在下一节塔盘液层液面以下，使上一层塔盘中反应液往外溢流时直接进入下一节的液层中，而上升的气体不能通过降液管进入上层塔盘。
所说的气体分布器是在每只塔盘中心设置有一道升气管14，在升气管的上方设有一只管状气体帽罩13，该管状气体帽罩下部与塔盘7呈固定连接，升气管与管状气体帽罩成同心圆固定在塔盘上，两者管壁之间留有适当空隙，管状气体帽罩的管壁上与多道气体分布管15相连，气体分布管处在靠近塔盘的一端，并与管状帽罩内的空腔相通。如此构成的气体分布器，上升的气流从升气管上升后，经过管状帽罩与升气管之间的间隙，通过气体分布管上的小孔分散到塔盘的液层中。
本发明的另一个重要特点是在底盘上设置有气体分布器和排液管。排液管处在塔底盘的一侧，其中心有一道固定于底盘上的导液管17，在导液管的上方设有一只管状液体帽罩16，管状帽罩与塔盘呈固定连接，导液管与液体帽罩呈同心圆固定于塔底盘上，在两者之间也留有一定间隙，在靠近底盘一端的管状液体帽罩的管壁上还设有多个排液孔18。这样底盘中的反应残液不能直接进入帽罩的导液管中，只有透过排液孔18进入液体帽罩的内腔与导液管之间的间隙而后进入导液管排出。
在这里底盘上排液管也保持一定高度，其高度为其上方各层塔盘中液层高度之和。而在液体帽罩管壁上设置的排液孔，其总孔径与导液管内径之比为1∶3～4.5。排液孔太小，残液不能及时排出，会破坏系统的稳定性；排液孔太大，可导致排液管产生虹吸现象，将底层残液排净，也会破坏系统的稳定性。所以排液孔设置的数量也不宜太多，一般设置2～3个小孔即可。
本发明再一个重要特点是所述的反应塔其高径比为6.5～10.5∶1，塔内包括有4-7节塔盘。本发明反应塔，其塔顶层与塔底层的温差在75℃左右，通常顶层反应温度应控制在20～30℃为宜。所以塔盘数小于4层无法实现上述要求，降低塔底温度则会降低氯酸钠的转化率；而多于7层时，则中间各层之间温度变化不大，对提高氯酸钠的转化率意义不大，而且增加了设备的制造成本。
另外，本反应塔还有一个特点是塔内各个塔节，即两层塔盘之间的间距不尽相同，大致上可分为三段，塔顶层其高径比为1.5∶1，这一层产物二氧化氯和氯上升量最大，采用这样的高径比可以防止雾沫夹带；再就是塔底层一节，在这一层要把反应残液从塔中移出，这时残液排出口的压力与塔顶产物二氧化氯和氯气排放口压力应当相等，这样才能使两者在同一真空系统中排放。最下一节塔内空间压力是等于最上一节空间压力加上中间各节塔板上液体的压力之和。因此塔底层塔节要高于其它各层塔节，其高径比为3～4∶1；处在反应塔中间的各个塔节，间距基本相同，其高径比为1∶1。所以塔内最上层、中间各层及最底层的间距比为1.5∶1∶3～4。
通过以上改进，用本发明设计的塔式反应器制备二氧化氯，氯酸钠的转化率＞95％，最高可达97％，二氧化氯的产率高，二氧化氯的歧化分解量少，产物中ClO2∶Cl2(摩尔比)＝1.9∶1。
图1是本发明二氧化氯反应塔的结构示意图；图2是图1中塔板的剖面结构放大示意图；图3是图2中塔板的投影图；图4是图1中反应塔底盘的剖面结构放大示意图；图5是图4中反应塔底盘的投影图。
图1中1是进气管，2反应塔底盘，3气体分配器，4液体排出管，5排液管，6塔体，7塔盘，8气体分配器，9降液管，10、11进料管，12气体排出管；图2中13管状气体帽罩，14升气管，15气体分布管；图3中16管状液体帽罩，17导液管，18排液孔。
具体实施例方式如图1所示，在塔体6的底盘2上设置有一只气体分布器3和排液管5，气体分布器与进气管1相连，如此构成了反应塔最底层的塔节。在其上方的塔体内设置有多层塔盘7，在各层塔盘中设置有气体分布器8和降液管9，在反应塔的顶部装有氯酸钠和盐酸的进料管10、11，和气体排出管12，进料管的出口处在气体排出管口的下方，如此就构成了一台完整的二氧化氯制备装置。反应物料氯酸钠溶液和盐酸分别从进料管10、11加入塔内，两者边反应边通过各层塔盘中的降液管溢流而下。反应生成的二氧化氯由塔底送入的空气、蒸汽混合气，通过各层塔板中的气体分布器，不断搅拌各塔盘中的液层，把反应液中的二氧化氯不断带出并提升，最后从塔顶气体排出管12排出。而反应残液则通过排液管5和液体排出管4排出。使用本装置制备二氧化氯，氯酸钠的转化率＞95％，产物中二氧化氯与氯的摩尔比为1.9∶1，大大提高了生产效率和产品质量。
权利要求
1.一种二氧化氯的制备装置，其特征在于是一种塔式反应器，在塔内包括有底盘(2)和多层塔盘(7)等部分，在各层塔盘中设备有气体分布器(8)和降液塔(9)，在底盘中设置有气体分布器(3)和排液管(5)。
2.依照权利要求1所述的二氧化氯制备装置，其特征在于所说的气体分布器是在每只塔盘中心设置有一道升气管(14)，在升气管上设有管状气体帽罩(13)，该管状帽罩下部与塔盘(7)呈固定连接，升气管与管状帽罩之间留有适当间隙，管状气体帽罩的管壁与多道气体分布管(15)相连，气体分布管处于靠近塔盘的一端，并与管状帽罩的空腔相通。
3.依照权利要求1所述的二氧化氯制备装置，其特征于所说的排液管中心是一道固定于底盘上的导液管(17)，在导液管的上方设有一只管状液体帽罩(16)，管状液体帽末端与塔底盘呈固定连接，在靠近底盘一端的管状液体帽罩的管壁上设有多个排液孔(18)。
4.依照权利要求1所述的二氧化氯制备装置，其特征在于降液管在塔盘上的高度为塔径的0.4～0.5倍。
5.依照权利要求3所述的二氧化氯制备装置，其特征在于所说的排液管(5)的高度为各层塔盘上液层高度之和。
6.依照权利要求3所述的二氧化氯制备装置，其特征在于所说的排液孔(18)的总孔径与导液管内径之比为1∶3～4.5。
7.依照权利要求1所述的二氧化氯制备装置，其特征在于所说的塔式反应器的高径比为6.5～10.5∶1。
8.依照权利要求1所述的二氧化氯制备装置，其特征在于所说的反应塔中包括有4-7节塔盘。
9.依照权利要求1和8所述的二氧化氯制备装置，其特征在于反应塔内各节塔盘之间的间距分布不完全相同，中间各节基本均等，最上层与中间各层及最底层的间距比为1.5∶1∶3～4。
全文摘要
一种二氧化氯的制备装置，是一种塔式反应器，在塔内包括有底盘和多层塔盘等部分，在每层塔盘中设有气体分布器和降液管，从塔顶投入的反应液通过降液管溢流层层下降，并在每层塔盘中保持一定液位，构成一种尤如连续的多级反应器，物料在塔内进行连续的多级反应，大大提高了物料的利用率，其氯酸钠的转化率达95％以上，产物中二氧化氯与氯的摩尔比达1.9∶1。
文档编号C01B11/02GK1517299SQ0310391
公开日2004年8月4日 申请日期2003年1月29日 优先权日2003年1月6日
发明者张庆龙, 张甲全, 宋笑美 申请人:张庆龙