商业二氧化氯发生器的工艺选择与评估.doc

商业二氧化***发生器的工艺选择与评估1范祥、2贺启环、3田为成、;-101(联系人);:本文提出:中、小规格的商业型化学法二氧化***发生器仅是工业生产装置的一个简化摸式,而不是一个放小后的缩影;工业装置上的所有配置与功能要求要完全反映在商业型二氧化***发生器上是不大可能的,至少是不现实的。商业发生器有它自身的特点和要求,本文从商业适用性出发,对工业二氧化***生产方法的技术、经济和安全性与可操作性等方面进行评估,并据此推荐几种主导型式的商业二氧化***发生方法(盐酸法和双氧水法)和有前景的但仍需进一步接受市场捡验的商业二氧化***发生方法(蔗糖法和尿素法)。关键词:二氧化***发生器二氧化***发生器前言商业型化学法二氧化***发生器虽然也是由工业型二氧化***生产方法延伸而来,但它也有自身的许多特点和要求。可以说商业型发生器只是工业型的一个简化模式,而不是一个放小了的缩影。工业型发生装置上的所有配置与功能要完全反映在商业型发生器上是不大可能的,至少是不现实的。因此工业生产上二氧化***的发生方法虽然达到几十种之多,但能符合商业性要求的也就只有几种。本文从主、辅原料选择入手,对具有商业化价值的工业生产方法进行技术、经济、安全和可操作性方面的评估,再由此来选择具有商业适用性的二氧化***发生工艺,并做出评估,同时也为商业型二氧化***发生器的改进与发展指明方向,以供业内人士参考。商业型二氧化***发生器工艺选择中的基本要求商业型二氧化***发生器不仅仅是发生量相对较小,规模有限,而且用户点多面广,用户类型五花八门,使用方式方法也各不相同,要求各异,尤其是操作人员都不是专业的化工操作员,文化与专业水平有限。商业型化学法二氧化***发生器面对这样的一个市场状况,自然就形成了一定的特点与基本要求:工艺与设备、部件的可简化性好,设备与工艺要基本匹配,最大程度地符合反应工程原理的要求;设备材料选用合理,满足工艺参数和操作要求;原料易得,储运方便安全,价格便宜,最好就地解决;安全性好,有一定的安全措施;二氧化***的收率和纯度最好尽可能高;操作、维修简单方便,操作弹性好;价格适中合理,ClO2发生成本低,有效产物多;生成的矿物盐和残酸尽可能少,废(残)液无毒,易于处理,无二次污染;自控程度合适,满足安全性和用户的基本要求。三、亚***酸盐法和***酸盐法二氧化***的化学发生方法按照发生主料和类型分为亚***酸盐法和***酸盐法。亚***酸盐法重要的亚***酸盐法可用以下几个反应式来表达:亚***酸盐法的特点是反应条件温和,设备简单,容易操控。反应式(3)只需稀酸和常温条件下即可,但ClO2-的理论转化率只有80%,其中1mol的NaClO2是作为还原剂而被消耗掉了,该法在欧洲使用较多。反应式(1)和(2)在本质上是一致的,但反应式(2)反应速度较慢,一部分NaClO2与HCl按反应式(3)生成ClO2,产率也往往较低;而反应式(1)十分迅速,要比反应式(2)快100倍,而且产率也较高,反应在常温真空和中性条件下即可迅速完成,大大减少了反应器的体积;另外,它不需要过量Cl2,所以发生的ClO2纯度也高。它的缺点是仍需要用***气(Cl2),没有摆脱使用***气带来的一系列问题,这两个方法在美国使用较多。虽然亚***酸盐法在技术与产率、纯度上有一系列的优点,在发生成本方面,三法中又以反应(1)最便宜,但毕竟都是用亚***酸盐为主料,而目前[Cl](82%NaClO2)/[Cl](%NaClO3),因此亚***酸盐法主要是在发达国家采用也就不足为奇了。当然该法因其具有的技术优越性,在国内也有一定的市场。***酸盐法工业上用***酸盐来发生二氧化***的方法比亚***酸盐法多得多。虽然如此,这些方法的选择从商业的角度来看还是首先取决于主、副原料的选用。本文将重点讨论***酸盐法的工艺评估与选择。***酸盐法中若按酸性介质用酸种类的的不同,又分为硫酸法和盐酸法。(1)盐酸(HCl)法盐酸是强酸,它的离解程度比硫酸还高,被认为是极强酸。同时它所含有的***离子(Cl-)又是***酸盐的直接还原剂,因此HCl中的H+和Cl-在该法中都得到了利用,它的元素利用率是最高的。其工艺和反应实质可由下图表示:NaClO32HClHClO3NaClClO2+Cl2+H2O(ClO2+Cl2)g↑NaClO3NaClHClO3ClO2+Cl2+H2O(ClO2+Cl2)g↑2HClHClH2SO4NaCl一部分HCl也可用(NaCl+H2SO4)来代替:一般的工艺参数为:NaClO3=4~=2~=8~10N负压=60~300mmHg温度=60~80℃(2)硫酸(H2SO4)法硫酸(H2SO4)只提供酸性介质,不能作为还原剂;因此硫酸法都需要还原