一種3-15t/d大型固體亞氯酸鈉制備工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種大型固體亞氯酸鈉制備的新工藝，特別是一種3-15t/d大型固體亞氯酸鈉制備工藝。
【背景技術】
[0002]亞氯酸鈉是一種高效漂白劑，應用領域較廣，如棉紡、亞麻、造紙、食品消毒等領域。市場需求量較大，但其生產工藝落后，安全性較差，因此，目前的生產工藝大多為間歇性生產，不能連續(xù)運作。
[0003]目前，市場上應用較多的為還原法生產亞氯酸鈉，此方法主要包括，二氧化氯發(fā)生系統(tǒng)，吸收系統(tǒng)，蒸發(fā)結晶系統(tǒng)，過濾系統(tǒng)和干燥系統(tǒng)。
[0004]主要流程:二氧化氯發(fā)生系統(tǒng)為多個搪瓷罐反應器串聯(lián)，用硫酸、還原劑和氯酸鈉為原料反應生成二氧化氯，二氧化氯與吸收罐中定量的液堿和還原劑通過吸收塔反應，待吸收液達到吸收終點，此吸收罐停止加入二氧化氯，并用泵將吸收液送到蒸發(fā)罐，按比例加入固體氯化鈉，再經蒸發(fā)結晶、固液分離和干燥，最終制得亞氯酸鈉產品。
[0005]整個生產工藝為間歇生產，單條生產線產能較低，一般為1-2噸/天，且生產指標不好控制，副反應較多，產品質量差，收率較低，存在安全和環(huán)保隱患。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種亞氯酸鈉生產新工藝，填補國內大型亞氯酸鈉固體產品連續(xù)生產裝置空白(單條生產線最高產量可達到15噸/天)。本裝置將多個分散的搪瓷罐二氧化氯發(fā)生器改為一臺二氧化氯反應器，設置了 DCS自動控制系統(tǒng)，對工藝生產中各種狀態(tài)進行監(jiān)控和記錄，自動控制原料加入量、反應的壓力、溫度等條件，提高收率，并且可大大減少人力。同時該系統(tǒng)設有安全聯(lián)鎖報警系統(tǒng)，確保安全生產。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下方案:
[0008]一種3_15t/d大型固體亞氯酸鈉制備工藝，
[0009]I)將硫酸、還原劑和氯酸鈉溶液加入二氧化氯反應器，在溫度45_65°C、壓力95KPa-10IKPa (A)條件下反應生成二氧化氯和空氣混合氣體；
[0010]2)將液堿和還原劑加入到吸收系統(tǒng)，在溫度5-35°C，壓力95KPa_10IKPa (A)條件下，吸收由第I步產生的二氧化氯氣體，制得質量濃度20% -40%亞氯酸鈉溶液；
[0011]3)按照氯化鈉和亞氯酸鈉質量比為0.15-0.25:1的比例，向第2)步生成的溶液中加入氯化鈉，亞氯酸鈉與氯化鈉混合溶液經過蒸發(fā)結晶、過濾、干燥得到亞氯酸鈉成品。
[0012]進一步地，所述將硫酸、還原劑和氯酸鈉溶液加入臥式反應器的具體步驟為:
[0013]a)將100%理論質量的氯酸鈉、50-80%理論質量的硫酸、40-70%理論質量的還原劑加入反應器中，反應時間4-8小時，控制反應程度為40-70% ；
[0014]b)向反應器中加入20-50%理論質量的酸，以維持反應酸度，同時加入20-40%理論質量的還原劑，反應時間2小時，控制反應程度到60-85% ；
[0015]c)向反應器中加入10-30%的還原劑，反應時間2小時，控制反應程度到98% ；
[0016]d)將未反應的氯酸鈉繼續(xù)在反應條件下反應時間I小時，反應程度可達到99.9%以上，即得；
[0017]所述的反應程度根據(jù)化驗反應液中氯酸鈉含量來確定(例反應程度為40%，即表示氯酸鈉消耗量為氯化鈉加入量的40% );所述理論質量為根據(jù)化學方程式計算的加入量。
[0018]二氧化氯發(fā)生系統(tǒng):所選原料為硫酸、還原劑(雙氧水、甲醇)和氯酸鈉溶液，在一個臥式反應器中，在溫度45-65°C、壓力95KPa-10IKPa(A)條件下。將此反應分為4步反應，以降低酸反應的劇烈程度和還原劑的分解問題，保證反應安全性和提高反應效率。在這三種反應原料中，關鍵是提高氯酸鈉的轉化率，所以首先將氯酸鈉理論質量(化學反應方程式量的1-1.1倍)100%加入到第一步反應中；同時加入硫酸理論質量(化學反應方程式量的1.5-2.5倍)的50-80%，既能保證反應的酸度，又不會因一次酸的加入量多而引起劇烈反應；同時加入還原劑理論質量(化學反應方程式量的1.1-1.5倍)的40-70%，既保證還原劑作用又減少還原劑分解，在第一步反應中，反應時間4-8小時，控制反應程度為40-70%。第二步反應加入20-50%理論質量的酸，以維持反應酸度，同時加入20-40%理論質量的還原劑，反應時間2小時，控制反應程度到60-85%。在第三步加入10-30%的還原劑，維持還原劑的濃度，反應時間2小時，控制反應程度到95%。第四步就是熟化階段，未反應的氯酸鈉再進一步轉化為二氧化氯，反應時間I小時，充分保證反應程度接近100%，反應程度根據(jù)化驗反應液中氯酸鈉含量來確定。
[0019]進一步地，步驟2)中，所述的吸收系統(tǒng)包括吸收塔和洗滌塔。吸收系統(tǒng):將液堿(氫氧化鈉、氫氧化鉀)和還原劑(雙氧水、亞硫酸鈉)加入到吸收系統(tǒng)，在溫度5-35°C，壓力95KPa-10IKPa(A)條件下，吸收由第I步產生的二氧化氯氣體，制得20% -40%亞氯酸鈉溶液。借助自動控制儀表，實現(xiàn)生產的連續(xù)性，并在吸收塔后增加一洗滌塔，通過改變液堿(氫氧化鈉、氫氧化鉀)和還原劑(雙氧水、亞硫酸鈉)的加入點:將全部液堿和還原劑理論量(化學反應方程式量的1-1.5倍)的10% -30%加入到洗滌塔中，還原劑理論量的70% -90%加入到吸收塔，而不是傳統(tǒng)的液堿和還原劑全部加入吸收塔。吸收塔主要吸收二氧化氯氣體生成亞氯酸鈉溶液，洗滌塔主要是洗滌吸收塔沒有吸收的少量氯氣。通過這一改進可將尾氣中氯氣含量降到3mg/Nm3以下，滿足環(huán)保要求。
[0020]進一步地，步驟2)中，所述液堿和還原劑加入到吸收系統(tǒng)的具體步驟為:將全部液堿和10% -30%理論量的還原劑加入到洗滌塔中，70% -90%理論量的還原劑加入到吸收塔。
[0021]進一步地，所述的還原劑為雙氧水、甲醇或亞硫酸鈉。
[0022]進一步地，步驟3)中所述的蒸發(fā)的具體步驟為利用低壓蒸汽，在負壓(絕壓為10-95KPa)條件下蒸發(fā)水。
[0023]本發(fā)明還提供了一種3_15t/d大型固體亞氯酸鈉制備系統(tǒng)，包括二氧化氯發(fā)生系統(tǒng)、吸收系統(tǒng)、蒸發(fā)結晶系統(tǒng)和固液分離、干燥系統(tǒng)，所述二氧化氯發(fā)生系統(tǒng)、吸收系統(tǒng)、蒸發(fā)結晶系統(tǒng)和固液分離、干燥系統(tǒng)統(tǒng)依次相連，所述二氧化氯發(fā)生系統(tǒng)為臥式反應塔，所述的吸收系統(tǒng)由吸收塔和洗滌塔組成。
[0024]蒸發(fā)結晶系統(tǒng):在第2步生成的溶液中加入一定量(溶液中亞氯酸鈉含量0.15-0.25倍)，利用低壓蒸汽，在負壓(絕壓為10-95KPa)條件下蒸發(fā)水分，制得固含量為10-40%的懸浮液。此系統(tǒng)設置一套完整的蒸發(fā)結晶分離系統(tǒng)，主要設備為加熱器、分離器、真空杯和強制循環(huán)泵，借助強制循環(huán)泵實現(xiàn)生產的連續(xù)性。
[0025]進一步地，所述固液分離、干燥系統(tǒng)采用DCS自動控制系統(tǒng)監(jiān)控。
[0026]固液分離、干燥系統(tǒng):將第3步生產的產品進行固液分離、干燥，最終制得亞氯酸鈉固體產品，亞氯酸鈉含量彡80%，收率彡93%。此系統(tǒng)用DCS系統(tǒng)實現(xiàn)實時監(jiān)測、調整、報警、連鎖功能，確保生產的安全性。
[0027]本發(fā)明的有益效果:
[0028]1.反應器由原來分散的3-4臺搪瓷罐改為新型臥式反應器。
[0029]2.酸采用梯次加入方式，在保證反應酸度的條件下控制反應劇烈程度，既保證反應的安全性，又提高了反應效率。
[0030]3.根據(jù)反應的程度，還原劑采用多次加入方式，有效減少還原劑的分解，提高還原劑作用。
[0031]4.吸收系統(tǒng)通過改變液堿和還原劑的加入點，將尾氣中氯氣含量降到3mg/Nm3以下，滿足環(huán)保要求。
[0032]5.整條生產線由原來間歇生產改為連續(xù)生產，提高了產量，降低了原料消耗。
[0033]6.將原來手動控制生產改為DCS自動控制，可解決如下問題:
[0034]I)提高操作參數(shù)的穩(wěn)定性、準確性，從而提高原料的轉化率；
[0035]2)大大節(jié)省人力(15噸產量操作人員可由30人減少至4人)。
[0036]3)此產品在干燥工序，易分解爆炸，采用DCS可實時監(jiān)控，采用充分保證生產安全。
[0037]7.填補國內大型亞氯酸鈉固體產品連續(xù)生產裝置空白(單條生產線最高產量可達到15噸/天)。
【附圖說明】
[0038]圖1本發(fā)明的裝置流程圖
【具體實施方式】
[0039]實施例1:
[0040]首先，將氯酸鈉(濃度為600g/l)加入到反應器1#室，硫酸(質量分數(shù)93% )分兩路加入到反應器1#、2#室，過氧化氫(質量分數(shù)35% )分三路加入到1#、2#、3#室，反應溫度控制在50°C，反應壓力控制在97Kpa，生產二氧化氯和空氣混合氣體。
[0041]其次，在吸收塔中，用氫氧化鈉(質量分數(shù)32%)和過氧化氫(質量分數(shù)27.5%)的混合液吸收二氧化氯與空氣混合氣體，吸收溫度控制在20°C。得到亞氯酸鈉成品溶液。
[0042]最后，向亞氯酸鈉成品溶液中加入氯化鈉(加入量為液體中亞氯酸鈉質量的0.25倍)，亞氯酸鈉與氯化鈉混合溶液經過蒸發(fā)結晶、過濾、干燥得到80%亞氯酸鈉成品，收率為 95%。
[0043]實施例2:
[0044]首先，將氯酸鈉(濃度為500g/l)加入到反應器1#室，硫酸(質量分數(shù)98% )分兩路加入到反應器1#、2#室，