一种从二氧化氯溶液中分离氯气的方法与流程

本发明涉及二氧化氯制备
技术领域：
，更具体的涉及一种从二氧化氯溶液中分离氯气的方法。
背景技术：
二氧化氯用途广泛，国内外已将其应用于纸浆、纤维漂白；饮用水、医院污水、工业循环冷却水处理；工业三废处理；石油开采；禽畜生产；水产养殖；植物、果蔬、肉制品、水产品保险；室内卫生、食品制造的消毒、灭菌等方面。世界卫生组织已将其列为a1级、光谱、安全的消毒剂。二氧化氯的制备方法经过多年的研究和发展，有多达十几种。主要分为两大类：电解法与化学法。电解法是将食盐水电解得到的氯酸钠在装置内直接与盐酸反应产生二氧化氯。70年代以来国外先后开发了以氯化钠、氯酸钠和亚氯酸钠为电解质电解合成二氧化氯的新方法，该法设备投入大，工艺复杂，当前还没有得到推广。目前，化学法是二氧化氯制备的主流方法，而化学法中的r6法也称综合法，该方法低成本生产、无固废排放、无废酸排放的清洁环保的生产工艺，是应用最广泛的方法之一。综合法二氧化氯制备包括三个主要合成单元，即naclo3合成单元、hcl合成单元和clo2合成单元。clo2合成单元是用氯酸盐和盐酸反应生成氯化钠、二氧化氯、氯气和水，其盐酸既作为还原剂又作为反应的酸性介质，反应式为：naclo3+2hcl—clo2+l/2cl2+h20+nacl综合法制备二氧化氯，从反应器出来的二氧化氯混合气体含有大量的氯气，每得到1mol的二氧化氯同时会产生0.5mol的氯气。鉴于氯气使用所带来的一系列的环境健康问题，必须将混合气体中的氯气有效分离，提高二氧化氯纯度，方可输送去下个工序使用。制浆造纸过程的有机污染物主要来源于制浆系统的漂白工段，可吸附有机氯化物是漂白过程中产生的最主要的一种持久性有机污染物，它的主要来源是未漂浆中的残余木素与含氯漂剂的氯化反应。虽然制浆造纸企业目前采用以二氧化氯为主的无元素氯漂白技术漂白纸浆可以降低漂白废水中可吸附有机氯化物的生成量，实现环境、经济和社会效益的统一。但是在二氧化氯的制备过程中副产物氯气会溶于二氧化氯溶液中，导致二氧化氯溶液用于漂白反应时不可避免的生成一部分的可吸附有机氯化物，又由于可吸附有机氯化物具有持久性/长期残留性、生物蓄积性、高毒性、半挥发性和长距离迁移性，随着其排放到自然环境中的总量在不断积累，对环境威胁不断增大。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种从二氧化氯溶液中分离氯气的方法。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：本发明的从二氧化氯溶液中分离氯气的方法，将含有氯气的二氧化氯溶液放于抽滤装置中，在该溶液中滴加入盐酸，调节该溶液的ph值为2-5，然后进行减压抽滤使氯气析出，抽滤时间为8-12min，得到提纯的二氧化氯溶液。优选地，所述含有氯气的二氧化氯溶液采用r6法制备而成。优选地，所述含有氯气的二氧化氯溶液的制备方法如下：将由氯化钠电解得到的氯酸钠和盐酸放入二氧化氯发生器中，反应生成氯气和二氧化氯气体的混合气体，用水吸收该混合气体，得到含有氯气的二氧化氯溶液。优选地，所述氯酸钠和盐酸中氯化氢的摩尔比为1:2.1-2.3。优选地，所述含有氯气的二氧化氯溶液中，氯气含量占溶质总质量的12.24-16.41％。优选地，所述含有氯气的二氧化氯溶液中，氯气含量占溶质总质量的14.63％。优选地，所述盐酸的摩尔浓度为0.08-0.12mol/l。优选地，对二氧化氯溶液进行减压抽滤时，控制抽滤压力为-95-0kpa，二氧化氯溶液的温度为10-25℃。优选地，所述的抽滤装置为玻璃砂芯溶剂过滤器。优选地，所述分离析出的氯气可收集起来送往盐酸合成系统用于生产盐酸。本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：本发明通过控制二氧化氯溶液的温度、ph以及抽滤压力等，实现了二氧化氯溶液中氯气的高效分离，得到高纯的二氧化氯溶液，分离效果好，且没有废弃、废酸的排放，分离出来的氯气可用于盐酸的生产。本发明的分离效果好，同时降低高纯度二氧化氯的生产成本，将本发明提纯后的二氧化氯溶液用于纸浆漂白，可以降低漂白废水中可吸附有机氯化物的生成量，减少可吸附有机氯化物对自然环境的污染，实现环境、经济和社会效益的统一。本发明的氯气分离方法操作简单，成本低廉，分离效果好，分离速度快，可大批量分离的二氧化氯溶液中的氯气，实现工业化生产，具有良好的社会效益和经济效益。附图说明图1为实施例1-12的二氧化氯溶液提纯前后，二氧化氯在溶质总量中的占比。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。实施例1取100ml含有氯气、且氯气含量占溶质总质量14.63％的二氧化氯溶液，放于璃砂芯溶剂过滤器中，在该溶液中滴加入浓度为0.08mol/l的盐酸，调节该溶液的ph值为5，然后减压抽滤10min使氯气析出，控制抽滤压力为0kpa，抽滤时溶液的温度为25℃，抽滤结束后得到提纯后的二氧化氯溶液，提纯后的溶液中，二氧化氯含量占溶质总质量的87.39％；析出的氯气可收集起来送往盐酸合成系统用于生产盐酸；所述用于抽滤的二氧化氯溶液采用r6法制备而成，制备方法如下：将由氯化钠电解得到的氯酸钠和盐酸按1:2.1的摩尔比放入二氧化氯发生器中，反应生成氯气和二氧化氯气体的混合气体，用水吸收该混合气体，得到含有氯气的二氧化氯溶液。实施例2取200ml含有氯气、且氯气含量占溶质总质量12.24％的二氧化氯溶液，放于璃砂芯溶剂过滤器中，在该溶液中滴加入浓度为0.09mol/l的盐酸，调节该溶液的ph值为4.7，然后减压抽滤12min使氯气析出，控制抽滤压力为-9.5kpa，抽滤时溶液的温度为23℃，抽滤结束后得到提纯后的二氧化氯溶液，提纯后的溶液中，二氧化氯含量占溶质总质量的89.80％；析出的氯气可收集起来送往盐酸合成系统用于生产盐酸；所述用于抽滤的二氧化氯溶液采用r6法制备而成，制备方法如下：将由氯化钠电解得到的氯酸钠和盐酸按1:2.12的摩尔比放入二氧化氯发生器中，反应生成氯气和二氧化氯气体的混合气体，用水吸收该混合气体，得到含有氯气的二氧化氯溶液。实施例3取300ml含有氯气、且氯气含量占溶质总质量16.41％的二氧化氯溶液，放于璃砂芯溶剂过滤器中，在该溶液中滴加入浓度为0.10mol/l的盐酸，调节该溶液的ph值为4.4，然后减压抽滤11.6min使氯气析出，控制抽滤压力为-19kpa，抽滤时溶液的温度为22℃，抽滤结束后得到提纯后的二氧化氯溶液，提纯后的溶液中，二氧化氯含量占溶质总质量的88.64％；析出的氯气可收集起来送往盐酸合成系统用于生产盐酸；所述用于抽滤的二氧化氯溶液采用r6法制备而成，制备方法如下：将由氯化钠电解得到的氯酸钠和盐酸按1:2.14的摩尔比放入二氧化氯发生器中，反应生成氯气和二氧化氯气体的混合气体，用水吸收该混合气体，得到含有氯气的二氧化氯溶液。实施例4取400ml含有氯气、且氯气含量占溶质总质量12.21％的二氧化氯溶液，放于璃砂芯溶剂过滤器中，在该溶液中滴加入浓度为0.11mol/l的盐酸，调节该溶液的ph值为4.1，然后减压抽滤11.4min使氯气析出，控制抽滤压力为-28.5kpa，抽滤时溶液的温度为21℃，抽滤结束后得到提纯后的二氧化氯溶液，提纯后的溶液中，二氧化氯含量占溶质总质量的91.65％；析出的氯气可收集起来送往盐酸合成系统用于生产盐酸；所述用于抽滤的二氧化氯溶液采用r6法制备而成，制备方法如下：将由氯化钠电解得到的氯酸钠和盐酸按1:2.16的摩尔比放入二氧化氯发生器中，反应生成氯气和二氧化氯气体的混合气体，用水吸收该混合气体，得到含有氯气的二氧化氯溶液。实施例5取500ml含有氯气、且氯气含量占溶质总质量12.38％的二氧化氯溶液，放于璃砂芯溶剂过滤器中，在该溶液中滴加入浓度为0.11mol/l的盐酸，调节该溶液的ph值为4.1，然后减压抽滤11.4min使氯气析出，控制抽滤压力为-28.5kpa，抽滤时溶液的温度为21℃，抽滤结束后得到提纯后的二氧化氯溶液，提纯后的溶液中，二氧化氯含量占溶质总质量的92.75％；析出的氯气可收集起来送往盐酸合成系统用于生产盐酸；所述用于抽滤的二氧化氯溶液采用r6法制备而成，制备方法如下：将由氯化钠电解得到的氯酸钠和盐酸按1:2.16的摩尔比放入二氧化氯发生器中，反应生成氯气和二氧化氯气体的混合气体，用水吸收该混合气体，得到含有氯气的二氧化氯溶液。实施例6取600ml含有氯气、且氯气含量占溶质总质量12.45％的二氧化氯溶液，放于璃砂芯溶剂过滤器中，在该溶液中滴加入浓度为0.12mol/l的盐酸，调节该溶液的ph值为3.8，然后减压抽滤11min使氯气析出，控制抽滤压力为-38kpa，抽滤时溶液的温度为20℃，抽滤结束后得到提纯后的二氧化氯溶液，提纯后的溶液中，二氧化氯含量占溶质总质量的93.19％；析出的氯气可收集起来送往盐酸合成系统用于生产盐酸；所述用于抽滤的二氧化氯溶液采用r6法制备而成，制备方法如下：将由氯化钠电解得到的氯酸钠和盐酸按1:2.18的摩尔比放入二氧化氯发生器中，反应生成氯气和二氧化氯气体的混合气体，用水吸收该混合气体，得到含有氯气的二氧化氯溶液。实施例7取700ml含有氯气、且氯气含量占溶质总质量14.89％的二氧化氯溶液，放于璃砂芯溶剂过滤器中，在该溶液中滴加入浓度为0.11mol/l的盐酸，调节该溶液的ph值为3.4，然后减压抽滤10.6min使氯气析出，控制抽滤压力为-47.5kpa，抽滤时溶液的温度为19℃，抽滤结束后得到提纯后的二氧化氯溶液，提纯后的溶液中，二氧化氯含量占溶质总质量的94.86％；析出的氯气可收集起来送往盐酸合成系统用于生产盐酸；所述用于抽滤的二氧化氯溶液采用r6法制备而成，制备方法如下：将由氯化钠电解得到的氯酸钠和盐酸按1:2.2的摩尔比放入二氧化氯发生器中，反应生成氯气和二氧化氯气体的混合气体，用水吸收该混合气体，得到含有氯气的二氧化氯溶液。实施例8取800ml含有氯气、且氯气含量占溶质总质量15.12％的二氧化氯溶液，放于璃砂芯溶剂过滤器中，在该溶液中滴加入浓度为0.1mol/l的盐酸，调节该溶液的ph值为3.1，然后减压抽滤10.2min使氯气析出，控制抽滤压力为-57kpa，抽滤时溶液的温度为18℃，抽滤结束后得到提纯后的二氧化氯溶液，提纯后的溶液中，二氧化氯含量占溶质总质量的95.81％；析出的氯气可收集起来送往盐酸合成系统用于生产盐酸；所述用于抽滤的二氧化氯溶液采用r6法制备而成，制备方法如下：将由氯化钠电解得到的氯酸钠和盐酸按1:2.22的摩尔比放入二氧化氯发生器中，反应生成氯气和二氧化氯气体的混合气体，用水吸收该混合气体，得到含有氯气的二氧化氯溶液。实施例9取900ml含有氯气、且氯气含量占溶质总质量15.92％的二氧化氯溶液，放于璃砂芯溶剂过滤器中，在该溶液中滴加入浓度为0.09mol/l的盐酸，调节该溶液的ph值为2.7，然后减压抽滤9.5min使氯气析出，控制抽滤压力为-66.5kpa，抽滤时溶液的温度为17℃，抽滤结束后得到提纯后的二氧化氯溶液，提纯后的溶液中，二氧化氯含量占溶质总质量的96.75％；析出的氯气可收集起来送往盐酸合成系统用于生产盐酸；所述用于抽滤的二氧化氯溶液采用r6法制备而成，制备方法如下：将由氯化钠电解得到的氯酸钠和盐酸按1:2.24的摩尔比放入二氧化氯发生器中，反应生成氯气和二氧化氯气体的混合气体，用水吸收该混合气体，得到含有氯气的二氧化氯溶液。实施例10取1000ml含有氯气、且氯气含量占溶质总质量16.23％的二氧化氯溶液，放于璃砂芯溶剂过滤器中，在该溶液中滴加入浓度为0.08mol/l的盐酸，调节该溶液的ph值为2.4，然后减压抽滤9min使氯气析出，控制抽滤压力为-77kpa，抽滤时溶液的温度为16℃，抽滤结束后得到提纯后的二氧化氯溶液，提纯后的溶液中，二氧化氯含量占溶质总质量的97.67％；析出的氯气可收集起来送往盐酸合成系统用于生产盐酸；所述用于抽滤的二氧化氯溶液采用r6法制备而成，制备方法如下：将由氯化钠电解得到的氯酸钠和盐酸按1:2.26的摩尔比放入二氧化氯发生器中，反应生成氯气和二氧化氯气体的混合气体，用水吸收该混合气体，得到含有氯气的二氧化氯溶液。实施例11取1100ml含有氯气、且氯气含量占溶质总质量14.74％的二氧化氯溶液，放于璃砂芯溶剂过滤器中，在该溶液中滴加入浓度为0.09mol/l的盐酸，调节该溶液的ph值为2.2，然后减压抽滤8.6min使氯气析出，控制抽滤压力为-86.5kpa，抽滤时溶液的温度为15℃，抽滤结束后得到提纯后的二氧化氯溶液，提纯后的溶液中，二氧化氯含量占溶质总质量的97.94％；析出的氯气可收集起来送往盐酸合成系统用于生产盐酸；所述用于抽滤的二氧化氯溶液采用r6法制备而成，制备方法如下：将由氯化钠电解得到的氯酸钠和盐酸按1:2.28的摩尔比放入二氧化氯发生器中，反应生成氯气和二氧化氯气体的混合气体，用水吸收该混合气体，得到含有氯气的二氧化氯溶液。实施例12取5000ml含有氯气、且氯气含量占溶质总质量13.59％的二氧化氯溶液，放于璃砂芯溶剂过滤器中，在该溶液中滴加入浓度为0.1mol/l的盐酸，调节该溶液的ph值为2，然后减压抽滤8min使氯气析出，控制抽滤压力为-95kpa，抽滤时溶液的温度为15℃，抽滤结束后得到提纯后的二氧化氯溶液，提纯后的溶液中，二氧化氯含量占溶质总质量的98.09％；析出的氯气可收集起来送往盐酸合成系统用于生产盐酸；所述用于抽滤的二氧化氯溶液采用r6法制备而成，制备方法如下：将由氯化钠电解得到的氯酸钠和盐酸按1:2.3的摩尔比放入二氧化氯发生器中，反应生成氯气和二氧化氯气体的混合气体，用水吸收该混合气体，得到含有氯气的二氧化氯溶液。二氧化氯溶液的除氯气效果由本发明实施例1-12提供的含有氯气的二氧化氯溶液，以及对应实施例提供的分离方法，得到的二氧化氯溶液产品，分离效果如表1和图1所示。实施例123456提纯前/％84.3785.7281.5483.7285.4785.50提纯后/％87.3989.8088.6491.6592.7593.19增加/％3.024.087.107.937.287.69实施例789101112提纯前/％83.0282.3882.0581.7484.2085.29提纯后/％94.8695.8196.7597.6797.9498.09增加/％11.8413.4314.7015.9313.7412.80表1二氧化氯溶液提纯前后，二氧化氯在溶质总量中的占比由表1和图1所示，本发明的分离方法通过控制二氧化氯溶液的温度、ph以及抽滤压力等，实现了二氧化氯溶液中氯气的高效分离，得到高纯的二氧化氯溶液，分离效果好，且没有废弃、废酸的排放，分离出来的氯气可用于盐酸的生产。当前第1页12