专利名称：原料预热预混式二氧化氯发生器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种二氧化氯发生器，特别是一种原料预热预混式二氧化氯发生器。
背景技术：
目前，以氯酸钠和盐酸为原料的二氧化氯发生器由于其采用的原料价格低廉、设备 结构简单、占用空间小和易于操控等优点，使其在水消毒领域得到越来越广泛的应用。 这类二氧化氯发生器以Kesting法工业制备二氧化氯的工艺技术为基础，采用一级或简 单的两级、三级反应器进行二氧化氯的制备。其共同原理是用两台计量泵分别将氯酸 钠和盐酸原料泵入到反应器中，氯酸钠和盐酸在反应器中混合并发生化学反应生成二氧
化氯，其反应方程式为
2NaC103+4HCl—2C102+Cl2+2NaCl+2H20 (1)
从式(1)可以看出该反应C102和Cl2的理论摩尔比为2: 1。研究表明影响此类发 生器氯酸钠转化率的因素主要有原料配比、原料混合的速度和均匀程度、反应温度和反 应时间。现有二氧化氯发生器尽管也从调整原料配方、增加温控装置或进行反应系统的 优化设计来改善上述反应参数，以求到提高氯酸钠转化率的目的，但现有发生器的的原 料混合方式和加温措施仍然存在一些缺陷。
就原料混合方式而言，现有发生器仍采用计量泵将氯酸钠和盐酸从反应器底部的两 个进料口输入到反应器中，在反应器中边混合边反应。由于二氧化氯发生器工作时，反 应器中的反应是一动态过程，随着氯酸钠和盐酸不断从进料口进入，先前进入反应器的 原料边混合边反应，并且逐步向反应器出口处流动；根据动态反应器反应动力学原理可 知动态反应器中反应物的混合速度及混合均匀性直接影响反应程度(及原料转化率)； 此时计量泵的脉动及原料进口的间距将影响原料在反应器中的流态，从各影响原料混合 速度和效果，若进料速度过快或料进口的间距过大均会导致原料来不及反应即从反应器 出口流出，这不仅增加了二氧化氯的制备成本，而且也增加了消毒后水中氯酸根的残留 量。工业上，Kesting法采用6级反应器来保证原料的充分混合及反应完全，但是水消 毒用小型商业二氧化氯发生器若采用工业的方法必将导致设备庞大、结构复杂、造价高昂及不易操控和管理，不利于在水消毒领域的推广应用。
对于加温方式，工业Kesting法采用对6个反应器逐级加温的方式，温度从2(TC、 40°C、 60°C、 80°C、 10(TC到104。C，这对于商业二氧化氯发生器显然是不适用的，不仅 会增加成本，而且故障率和维护成本也会大幅提高。
中国专利ZL03234025.7采用三级反应器来解决原料的混合及反应效果问题，采用 不同温度的恒温水浴对各个反应器进行直接加温，这种方法是可以改善原料的混合及反 应效果，但高温反应器采用聚四氟乙烯(PTFE)材料制作，PTFE材料不易成型和加工， 且价格较高，且采用多个反应器和多路加热系统，必将增加设备成本和故障率，也使维 修难度和维修成本提高。专利ZL02256290.7在一个反应器中设置两个或多个反应室来 改善原料的混合及反应效果，采用加热套对反应器进行直接加热；但是采用加热套对反 应器进行直接加热，容易出现局部过热导致反应器加速老化和损坏的危险；为了保证反 应器在加热状态下的耐腐蚀效果，该专利反应器采用PTFE和陶瓷材料复合而成；陶瓷 材料和PTFE —样存在难于加工成型、制作成本高、维修不便的问题，采用这种方式制 作的二氧化氯发生器仍然存在制作成本和维护成本高的缺点。
综上所述，采用增加反应器数量和多级加温方式尽管可以解决二氧化氯发生器的原 料混合及反应效果问题，但同时增加了设备制造成本、故障率、维修难度和费用，使设 备的总体使用费用增加。 发明内容
本实用新型的目的在于提供一种结构简单、故障率低、维修方便、可以有效改善原 料的混合效果，提高反应效率的原料预热预混式二氧化氯发生器。
实现本实用新型目的的技术解决方案为 一种原料预热预混式二氧化氯发生器，它 包括第氯酸钠、盐酸原料槽，氯酸钠、盐酸计量泵，反应器，安全泄压阀，二氧化氯投 加管、逆止阀，氯酸钠、盐酸进料管，氯酸钠、盐酸原料槽首先分别与氯酸钠、盐酸计 量泵连接，再分别通过氯酸钠、盐酸进料管与反应器的底部的进料口连接，反应器的外 部包覆有保温层，反应器顶部设有一泄压口和一反应液出口，泄压口与安全泄压阀连接， 反应液出口依次连接二氧化氯投加管、逆止阀，最后将反应后的液体通入待处理水槽中， 在氯酸钠、盐酸进料管靠近反应器底部进料口[18]的位置设有原料预热装置。本实用新型与现有技术相比，其显著优点(1)反应原料在进入反应器前，预先进 行加热和混合，使进入反应器的原料已达到设定的反应温度和较好的混合度，这有利于 原料在反应器中的充分反应，以提高氯酸钠的转化率和二氧化氯的得率；(2)采用对原 料预先加热的方式而不对反应器加热，可以提高反应器的使用寿命，降低设备故障率；
(3)原料预热和预混装置与设备主体分体式设计，便于维修和维护。
附图是本实用新型原料预热预混式二氧化氯发生器的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细描述。
本实用新型公开了一种原料预热预混式二氧化氯发生器，它包括氯酸钠、盐酸原料 槽l、 2，氯酸钠、盐酸计量泵3、 4，反应器19，安全泄压阀23， 二氧化氯投加管24、 逆止阀25,氯酸钠、盐酸进料管5、 6，氯酸钠、盐酸原料槽l、 2首先分别与氯酸钠、 盐酸计量泵3、 4连接，再分别通过氯酸钠、盐酸进料管5、 6与反应器19的底部的进 料口 18连接，反应器19的外部包覆有保温层20,以保持反应器的反应温度。反应器 19顶部设有一泄压口21和一反应液出口22，泄压口21与安全泄压阀23连接，以保证 反应压力在安全范围；反应液出口 22依次连接二氧化氯投加管24、逆止阀25，以防止 二氧化氯溶液倒流，最后将反应后的液体通入待处理水槽26中，在氯酸钠、盐酸进料 管5、 6靠近反应器19底部进料口 18的位置处设有原料预热装置7。预加热装置7包括 加热器IO、水浴加热槽、温度传感器ll、进水电动阀15、溢流管8、排水管9和高、 低液位计14、 13，加热器10设置在水浴加热槽的底部，温度传感器11设置在加热器 10的上部，水浴加热槽两侧壁上装有进水管及进水电动阀15、溢流管8、排水管9和高、 低液位计14、 13,加热器IO、温度传感器ll、进水电动阀15和高液位计14、低液位 计13分别与温度控制器12相连接并受其控制，氯酸钠、盐酸进料管5、 6位于水浴加 热槽内的部分呈螺旋状盘绕，被固定在温度传感器11上部。在原料预热装置7与反应 器19底部的进料口 18之间设有原料预混装置16，原料预混装置16为三通管，氯酸钠、 盐酸进料管5、 6分别与三通管的两个端口连接，三通管的另一个端口通过连接管17与 反应器19底部的进料口 18连接，连接管17为聚四氟乙烯(PTFE)材料制成。放置在氯酸钠、盐酸原料槽中的氯酸钠溶液和盐酸，分别通过通过氯酸钠、盐酸计 量泵3、 4输入到氯酸钠、盐酸进料管5、 6中，氯酸钠、盐酸进料管5、 6从原料预热 装置7的水浴中经过，氯酸钠、盐酸进料管5、 6在水浴中成螺旋状盘绕以利于传热， 原料流经水浴中的进料管部位时，得到加热，从水浴流出时已达到与水浴相同的温度； 原料预混装置16为一三通管，从水浴流出的原料从三通管的两个端口进入，从一个端 口流出，从而得到混合；混合后的氯酸钠和盐酸溶液立即进入反应器19中，进入反应 器19的氯酸钠和盐酸原料已经达到反应温度和一定的混合度，因而提高了反应效率。 保持一定温度的氯酸钠和盐酸混合液从底部进入反应器，在反应器中经过一定时间反应 后经出口流出，通过二氧化氯投加管道投加到待处理水中。
根据试验测定采用2.5 3.5mol/L的氯酸钠溶液和30 32%的工业盐酸，氯酸钠 溶液和盐酸的进料体积比为1:1.2 1.5，利用本实用新型的装置，在原料预热温度为40 5CTC,反应器中的停留时间为20 30min，氯酸钠的转化率可达93.9 97.9%，生成的 二氧化氯与氯的摩尔比可达2:1.15 2:1.33。因此，设定原料预热装置7的水域温度为 4Q 50'C，原料在反应器中的停留时间为20 30min。
权利要求1、一种原料预热预混式二氧化氯发生器，它包括氯酸钠、盐酸原料槽[1、2]，氯酸钠、盐酸计量泵[3、4]，反应器[19]，安全泄压阀[23]，二氧化氯投加管[24]、逆止阀[25]，氯酸钠、盐酸进料管[5、6]，氯酸钠、盐酸原料槽[1、2]首先分别与氯酸钠、盐酸计量泵[3、4]连接，再分别通过氯酸钠、盐酸进料管[5、6]与反应器[19]的底部的进料口[18]连接，反应器[19]的外部包覆有保温层[20]，反应器[19]顶部设有一泄压口[21]和一反应液出口[22]，泄压口[21]与安全泄压阀[23]连接，反应液出口[22]依次连接二氧化氯投加管[24]、逆止阀[25]，最后将反应后的液体通入待处理水槽[26]中，其特征在于在所述的氯酸钠、盐酸进料管[5、6]靠近反应器[19]底部进料口[18]的位置处设有原料预热装置[7]。
2、 根据权利要求1所述的原料预热预混式二氧化氯发生器，其特征在于所述的 预加热装置[7]包括加热器[10]、水浴加热槽、温度传感器[ll]、进水电动阀[15]、溢 流管[8]、排水管[9]和高、低液位计[14、 13]，加热器[10]设置在水槽的底部，温度传 感器[11]设置在加热器[10]的上部，水浴加热槽两侧壁上装有进水管及进水电动阀 [15]、溢流管[8]、排水管[9]和高、低液位计[14、 13],加热器[IO]、温度传感器[ll]、 进水电动阀[15]和高、低液位计[14、 13]分别与温度控制器[12]相连接并受其控制，氯酸 钠、盐酸进料管[5、6]位于水浴加热槽内的部分呈螺旋状盘绕，被固定在温度传感器[11] 上部。
3、 根据权利要求1或2所述的原料预热预混式二氧化氯发生器，其特征在于在 所述的原料预热装置[7]与反应器[19]底部的进料口[18]之间设有原料预混装置[16]。
4、 根据权利要求3所述的原料预热预混式二氧化氯发生器，其特征在于 所述的原料预混装置[16]为三通管，氯酸钠、盐酸进料管[5、 6]分别与三通管的两 个端 口连接，三通管的另一个端口通过连接管[17]与反应器[19]底部的进料口[18]连接。
专利摘要本实用新型公开了一种原料预热预混式二氧化氯发生器，它包括原料槽，计量泵，反应器，安全泄压阀，二氧化氯投加管、逆止阀，进料管，原料槽与计量泵连接，通过进料管与反应器的底部的进料口连接，反应器的外部包覆有保温层，反应器顶部设有泄压口和反应液出口，泄压口与安全泄压阀连接，反应液出口连接二氧化氯投加管、逆止阀，最后将反应后的液体通入待处理水槽中，进料管靠近反应器底部进料口的位置处设有原料预热、预混装置，该实用新型结构简单、故障率低、维修方便、可以有效改善原料的混合效果，提高反应效率。
文档编号C01B11/02GK201424374SQ20092004441
公开日2010年3月17日 申请日期2009年6月11日 优先权日2009年6月11日
发明者于文敦, 李新杰, 王克应, 王连军 申请人:南京理工大学