專利名稱：高濃度、低鹽次氯酸鹽漂白劑的制造技術(shù)
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及次氯酸鹽漂白劑(bleach)的制造，特別是用于制造這種漂白劑、尤其是次氯酸鈉漂白劑的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
漂白劑(次氯酸鈉)是一種用于眾多應(yīng)用的日用化學(xué)品。用于制造漂白劑的基礎(chǔ)化學(xué)在化學(xué)和化學(xué)工程領(lǐng)域中是眾所周知的。使氣和/或液相中的氯與氫氧化鈉(苛性堿)溶液反應(yīng)，從而產(chǎn)生含水的次氯酸鈉。盡管認為該基礎(chǔ)化學(xué)相當初等，且對于用于商業(yè)制造漂白劑的所有方法而言相當普通，但是已在專利文獻中公開的具體方法卻顯著不同。
已知的、多種用于商業(yè)制造漂白劑的方法中的每一種，其特征或者為間歇式(不連續(xù))生產(chǎn)方法，或者為連續(xù)性生產(chǎn)方法。每一類型的方法都具有其自身特殊的優(yōu)點。
適當控制的連續(xù)性方法比相應(yīng)的間歇式方法更可能以更高的生產(chǎn)效率進行，因此，比間歇式方法可能更經(jīng)濟。但是，進行連續(xù)性方法的具體方式會對所產(chǎn)生的漂白劑產(chǎn)品的性質(zhì)和質(zhì)量起重要作用。
美國專利Nos.4,428,918和4,708,303各自公開了一種用于制造濃縮(即高濃度(high strength))次氯酸鈉溶液的方法。但是，氯化鈉(鹽)也是該基礎(chǔ)反應(yīng)的產(chǎn)物，其自該含水次氯酸鈉產(chǎn)物中的去除既可改善該連續(xù)性方法，又可改善所產(chǎn)生的產(chǎn)物。所述方法中沒有一種方法可從所產(chǎn)生的產(chǎn)物中去除所有這些鹽。
美國專利4,428,918公開了所產(chǎn)生的產(chǎn)物為次氯酸鈉的水溶液，其以每小時1775kg(千克)的速度收回，且每千克產(chǎn)物，其含有257g(克)次氯酸鈉和94g溶解的氯化鈉。據(jù)說該方法產(chǎn)生了一種懸浮液，一些鹽通過過濾裝置自該懸浮液去除，每小時該懸浮液2051Kg的餾分循環(huán)通過該過濾裝置。該次氯酸鈉的水溶液自該過濾裝置取出，且據(jù)說該過濾裝置分離出濾餅，該餅含有以重量計80.1％的氯化鈉和19.9％的次氯酸鈉。該專利未提及在所產(chǎn)生的次氯酸鈉產(chǎn)物中存在任何氯酸鈉或者過量的苛性堿。
美國專利No.4,428,918還未定量該懸浮液中鹽晶體的大小，但是其確實觀察到細小鹽晶體的經(jīng)濟去除是很困難的。據(jù)說通過熱交換器再循環(huán)該懸浮液可增加晶體的大小，該熱交換器冷卻該懸浮液。還據(jù)說最終達到一點，在該點不能再進一步增加晶體的大小。據(jù)理解，該懸浮液遍及整個柱而存在，在該柱中產(chǎn)生結(jié)晶，因此將沒有基本上不含晶體的母液區(qū)域。
美國專利No.4,708,303公開了一種連續(xù)性方法，其中在所公開的第二級或者結(jié)晶器中，鹽從懸浮液中結(jié)晶。將從第一級獲得的、據(jù)說含有14.5％次氯酸鈉和3.2％氫氧化鈉的溶液引入到第二級中，其中，其同氯反應(yīng)從而產(chǎn)生次氯酸鈉水溶液，鹽既存在于溶液中又存在于懸浮液中。在該結(jié)晶器內(nèi)，使所述溶液經(jīng)受機械攪拌，同時自該結(jié)晶器頂部取出該溶液，使之通過外部熱交換器再循環(huán)，并將之再引入到結(jié)晶器的底部。將從該結(jié)晶器頂部取出的一部分溶液從所述熱交換器轉(zhuǎn)移，從而形成所產(chǎn)生的漂白劑產(chǎn)品，據(jù)說其含有25％的次氯酸鈉、9.5％的氯化鈉以及略微過量的苛性堿(以重量計0.3％～0.8％)。
據(jù)說在第一級中沒有鹽沉淀，其中氯同苛性堿溶液反應(yīng)，從而產(chǎn)生引入到第二級中的溶液。據(jù)說通過沉淀連續(xù)或間歇地將所結(jié)晶的鹽從第二級中去除，且據(jù)說其平均晶體大小接近400微米(大約400-500微米)。據(jù)說，略微過量的苛性堿避免形成氯酸鈉(NaClO3)，但是該專利未公開所述漂白劑產(chǎn)品實際可能含有的氯酸鈉的量。
因為美國專利No.4,708,303需要攪拌結(jié)晶器中的所容之物，從而促進反應(yīng)，所以，應(yīng)該理解的是自所述結(jié)晶器頂部取出的溶液不會不含鹽晶體。
兩個專利均認為某些間歇式方法可產(chǎn)生含水的、高濃度漂白劑，大量鹽已從所述漂白劑中去除。通過引用國內(nèi)和國外專利，參考了多種間歇式方法。
據(jù)認為一貫?zāi)軌虍a(chǎn)生含水、高濃度漂白劑的連續(xù)性方法對工業(yè)很有利，所述漂白劑具有較低濃度的氯化鈉和氯酸鈉，以及具有殘余的、略微過量的苛性堿。與美國專利Nos.4,428,918和4,708,303中提及的產(chǎn)品相比，具有更大濃度、更低鹽和氯酸鹽濃度的產(chǎn)品特別有利。該利益在于產(chǎn)品的實用性和相關(guān)的經(jīng)濟因素。
發(fā)明概要和本發(fā)明方法的說明本發(fā)明涉及一種方法、通過所述方法生產(chǎn)漂白劑的設(shè)備以及所產(chǎn)生的高濃度、低鹽漂白劑產(chǎn)品。
已經(jīng)證明當被稀釋到與一般家用、商用漂白劑具有可比性的較低濃度時，通過本發(fā)明方法和設(shè)備生產(chǎn)的高濃度、低鹽漂白劑具有穩(wěn)定性，因此當同這樣的漂白劑比較時，延長了半衰期(half-life)。
本發(fā)明一個方面包括一種由較低濃度、含水次氯酸鈉漂白劑連續(xù)制造高濃度、低鹽、含水次氯酸鈉漂白劑的方法，所述較低濃度、含水次氯酸鈉漂白劑具有一些氫氧化鈉，且基本上不含氯化鈉(鹽)晶體，所述方法包括在釜中，使1)較低濃度、含水次氯酸鈉漂白劑(其具有一些氫氧化鈉，且基本上不含鹽晶體)、2)氫氧化鈉水溶液(其濃度以重量計，在約45％～約51％的范圍內(nèi))以及3)氣相和/或液相中的氯(其可含有或不含惰性成分)連續(xù)反應(yīng)，從而產(chǎn)生這樣的溶液，其具有a)沉淀區(qū)域，其中鹽晶體自溶液中沉淀出來，并向下降落從而形成淤漿，將一些淤漿取出、然后冷卻、然后再引入到沉淀區(qū)域，以及b)在該沉淀區(qū)域上的不含晶體的母液區(qū)域(其基本上由不含晶體的母液組成，該母液含有的次氯酸鈉的重量百分比大于被反應(yīng)的的、較低濃度的、含水次氯酸鈉漂白劑的重量百分比。
另一個方面包括一種由較低濃度、含水次氯酸鹽漂白劑連續(xù)制造高濃度、低鹽、含水次氯酸鹽漂白劑的方法，所述較低濃度、含水次氯酸鹽漂白劑具有一些氫氧化物，且基本上不含氯化物(鹽)晶體，所述方法包括在釜中，使1)較低濃度、含水次氯酸鹽漂白劑(其具有一些氫氧化物，且基本上不含鹽晶體)、2)氫氧化物水溶液以及3)氣相和/或液相中的氯(其含有或不含惰性成分)連續(xù)反應(yīng)，從而產(chǎn)生這樣的溶液，其具有a)沉淀區(qū)域，其中鹽晶體自溶液中沉淀出來，并向下降落從而形成淤漿，將一些淤漿取出、然后冷卻、然后再引入到沉淀區(qū)域，以及b)在該沉淀區(qū)域上的不含晶體的母液區(qū)域(其基本上由不含晶體的母液組成，該母液含有的次氯酸鹽的重量百分比大于被反應(yīng)的的、較低濃度的、含水次氯酸鹽漂白劑的重量百分比。
本發(fā)明的另一個方面包括一種高濃度、低鹽漂白劑產(chǎn)品，其含有以重量計大于25％的次氯酸鈉以及略微過量(slight excess)的氫氧化鈉(苛性堿)的水溶液，且基于重量百分比，在25％重量的次氯酸鈉時，NaCl(鹽)與NaOCl(次氯酸鈉)的比率大大低于(less than substantially)0.38，且該比率隨著次氯酸鈉的百分比增加到25％以上而降低。
本發(fā)明的另一個方面包括用于制造高濃度、低鹽、含水次氯酸鈉漂白劑的設(shè)備，其包括反應(yīng)釜，向其中引入并使1)含水產(chǎn)品(其含有以重量計，至少約15％的次氯酸鈉和以重量計，4.5％的氫氧化鈉，以及基本上不含鹽晶體)、2)含水氫氧化鈉(其濃度以重量計，在約45％～約51％的范圍內(nèi))以及3)氣相和/或液相中的氯(其可含有或不含惰性成分)反應(yīng)，從而產(chǎn)生這樣一種溶液，其具有a)下部區(qū)域(其中鹽晶體自溶液中沉淀出來，并向下降落從而形成淤漿，將一些淤漿取出、然后冷卻、然后再引入到其中沉淀鹽的下部區(qū)域)以及b)基本上不含晶體的母液的上部區(qū)域(該母液具有以重量計，大于25％的次氯酸鈉以及以重量計，小于約9.5％的鹽)，所述釜具有出口和設(shè)置得比該出口高的入口，淤漿在該出口處從下部區(qū)域取出，取出的淤漿在該入口處被再引入到下部區(qū)域中，連接在入口和出口之間的熱交換器，以用于將熱從取出的淤漿傳遞到流過該熱交換器的液體冷卻劑，內(nèi)部圓柱形壁裙式擋板(internal cylindrical walled baffle skirt)，其與該釜的圓柱形壁協(xié)同作用，從而形成環(huán)形的安定區(qū)域，該區(qū)域在底部開口并向上延伸，從而限定用于進入上部區(qū)域的內(nèi)邊界(inner boundary)。
另一個方面包括用于制造高濃度、低鹽、含水次氯酸鹽漂白劑的設(shè)備，其包括反應(yīng)釜，向其中引入并使1)含水產(chǎn)品(其含有次氯酸鹽和氫氧化物，以及基本上不含鹽晶體)、2)含水氫氧化物以及3)氣相和/或液相中的氯(其可含有或不含惰性成分)反應(yīng)，從而產(chǎn)生這樣一種溶液，其具有a)下部區(qū)域(其中鹽晶體自溶液中沉淀出來，并向下降落從而形成淤漿，將一些淤漿取出、然后冷卻、然后再引入到其中沉淀鹽的下部區(qū)域)以及b)基本上不含晶體的母液的上部區(qū)域，所述釜具有出口和設(shè)置得比該出口高的入口，淤漿在該出口處從下部區(qū)域取出，取出的淤漿在該入口處被再引入到下部區(qū)域中，連接在入口和出口之間的熱交換器，以用于將熱從取出的淤漿傳遞到流過該熱交換器的液體冷卻劑，內(nèi)部圓柱形壁裙式擋板其與該釜的圓柱形壁協(xié)同作用，從而形成環(huán)形的安定區(qū)域，該區(qū)域在底部開口并向上延伸，從而限定用于進入上部區(qū)域的內(nèi)邊界。
簡而言之，一種實施本發(fā)明原理的裝置實例包括級，其包括釜或槽，其中引入1)水溶液，其含有一定重量百分比的次氯酸鈉和氫氧化鈉，且基本上不含氯化鈉(鹽)晶體；2)水溶液，其含有一定重量百分比的氫氧化鈉；以及3)氣相和/或液相中的氯，其可含有或可不含惰性成分。
為方便起見，有時可將這種級稱之為結(jié)晶器級。
可以任何適宜的方式在同一設(shè)備如在在前級中生產(chǎn)上述次氯酸鈉和氫氧化鈉水溶液，或者可在其它地方制造該水溶液并將之進料該設(shè)備中。為方便起見，有時可將這樣的在前級稱之為初始級。由于在結(jié)晶器級之前，有時還可將該初始級稱之為第一級，在這種情況下，有時可將結(jié)晶器級稱之為第二級。
用于該第一級的優(yōu)選方法包括一種產(chǎn)生水溶液的連續(xù)性方法，該水溶液含有以重量計，大于15％的次氯酸鈉，而無氯化鈉沉淀，以及含有略微過量的苛性堿，以重量計，至少0.5％，優(yōu)選略微更高。通過將液相和/或氣相中的氯(濕潤或干燥，含有或不含惰性成分)以及足夠濃度的苛性堿(氫氧化鈉)引入到第一級來生產(chǎn)該溶液。如果需要稀釋氫氧化鈉，將使用水。
如果引入到第一級釜中的苛性堿濃度至少為24％，第一級的液體產(chǎn)品將為以重量計，超過15％的次氯酸鈉(NaOCl)和以重量計，4.5％的氫氧化鈉(NaOH)。因此，盡管本發(fā)明更常規(guī)些的原理不必需要具有如此高濃度的苛性堿，但是，對于在此公開的某些本發(fā)明原理而言，在第一級使用濃度至少為24％的苛性堿將很有意義。例如，一些組成與本發(fā)明高濃度、低鹽漂白劑產(chǎn)品(將在下面公開其特性，且其通過本發(fā)明方法的優(yōu)選實施方案生產(chǎn))相同的漂白劑可以這樣的方法生產(chǎn)，其中第一級苛性堿的進料濃度在一定程度上低于24％。
本發(fā)明高濃度、低鹽漂白劑產(chǎn)品含有以重量計，超過25％的次氯酸鈉水溶液，且基于重量％，NaCl(鹽)與NaOCl(次氯酸鈉)的比率大大低于(lessthan substantially)0.38，以及含有略微過量的氫氧化鈉(苛性堿)。在去除固體之后，以重量計，含有大約30％次氯酸鈉、NaCl/NaOCl比率為約0.21～約0.25、且含有略微過量苛性堿的漂白劑為在此公開的、本發(fā)明高濃度、低鹽漂白劑產(chǎn)品的一個實施例。
當基于重量百分比，將第一級氫氧化鈉添加到第二級氫氧化鈉中，而未在任一級添加氯時，以重量計，用于生產(chǎn)該漂白劑的苛性堿的總有效重量百分比大于33％。如果沒有氯添加到第一級或第二級，這為溶液中苛性堿的重量百分比。如果具有相同最終結(jié)果的方法能夠在一個級中完成，且在氯化苛性堿之后，將從溶液中去除所有沉淀的鹽，當氯化到以重量計，超過25％的次氯酸鈉以及具有略微過量苛性堿的終點時，超過33％的氫氧化鈉將產(chǎn)生低于9.5％的NaCl。任一級的溫度可超過30℃。但是，通過將第二級的溫度控制到約30℃，將看到在本發(fā)明方法的一種優(yōu)選實施方案中可有利地使用冷卻塔水，所述實施方案使用某些類型的熱交換器。但是，在另一種優(yōu)選實施方案中，本發(fā)明原理還考慮了使用軟化水或冷水(tempered or chilled water)，以用于其它某些類型的熱交換器。
將來自第一級釜中的溶液、苛性堿溶液(以重量計，苛性堿的量在約45％～約51％的范圍內(nèi))(優(yōu)選48％～51％)以及氯進料到第二級中，其中布置某些設(shè)備，從而形成表面冷卻結(jié)晶器。表面冷卻結(jié)晶器為任何系統(tǒng)，其提供足夠的保留時間、化學(xué)方法過飽和以及冷卻，從而實現(xiàn)晶體的生長。將兩種溶液分別添加到第二級中，從而阻止形成水合物。所述氯可為液體和/或氣體、濕潤或干燥、含有或不含惰性成分。通過市場上可買到的設(shè)備，使用適宜的測量方法如氧化還原測量，以任何合適的方式來控制溶液中過量苛性堿的百分比。
熱交換器為一臺與第二級釜相連的設(shè)備。通過將溶液再循環(huán)通過該熱交換器來從第二級釜中的溶液中去除溶液和反應(yīng)的熱量。通過使用高再循環(huán)速度(recycle rate)通過該熱交換器，將使從所述釜再循環(huán)出口與再循環(huán)返回所述釜的返回口(return)之間的溫度降保持得很小，從而以期望的方式，在釜內(nèi)控制鹽的結(jié)晶，同時避免污染所述熱交換器。高再循環(huán)速度的使用是本發(fā)明的另一個方面，所述速度用于將所述溫度降保持得很小，從而以特殊方式控制鹽晶體的形成。通常溫度降在約1～約4的范圍內(nèi)，最優(yōu)選的范圍為約1～約2。
為了將溫度降控制在這樣的范圍內(nèi)，所述熱交換器是這樣的熱交換器，與流過其的各個液體的流速有關(guān)，其具有足夠的換熱面積，且其對流動限制很小。通過適宜地控制結(jié)晶器級中的化學(xué)過程，可將那些過程的溫度保持在這樣的范圍內(nèi)，其允許將冷卻塔水用作某些類型熱交換器中的冷卻液體，這是本發(fā)明的另一個方面(避免使用更昂貴冷凍水(refrigerated water)的需要)。但是，本發(fā)明原理的確還考慮到使用冷凍水或冷水，以用于某些其它類型的熱交換器。
本發(fā)明的另一個方面涉及控制再循環(huán)溶液和流過熱交換器的冷卻液體之間的溫差。避免污染熱交換器的溫差的目標范圍取決于特殊熱交換器的設(shè)計。對于板式或框式熱交換器而言，溫差范圍為約2～約3。對于其它熱交換器如同Swenson表面冷卻結(jié)晶器一起使用的管殼式熱交換器而言，所述溫差可具有更大的范圍，例如5～15。
本發(fā)明方法在緊鄰結(jié)晶器級釜的頂部形成基本上不含晶體的母液，以及在緊鄰其底部形成鹽淤漿。當將漂白劑和苛性堿的新鮮溶液連續(xù)進料到釜中時，將位于底部的淤漿連續(xù)地泵出，同時，基于入釜和出釜的總流入量和流出量，所述母液上升。將所述母液的上升控制或調(diào)節(jié)到這樣的水平，或者允許、或者不允許母液溢流。當允許所述母液溢流時，將該溢流收集為高濃度、低鹽漂白劑。
所述結(jié)晶器級釜的圓柱形側(cè)壁內(nèi)的裙式擋板形成圓柱形壁，其在裙式擋板和釜側(cè)壁之間形成環(huán)形安定區(qū)域。所述環(huán)形安定區(qū)域具有不含晶體的母液上部區(qū)域和其中鹽沉淀和下降的下部區(qū)域。該裙式擋板環(huán)繞中心內(nèi)區(qū)。所述環(huán)形安定區(qū)、特別是在頂部基本上沒有湍流。通過以適宜的速度連續(xù)溢流母液，在下部區(qū)域(在所述區(qū)域中沒有湍流)內(nèi)沉淀鹽、向下降落、添加到淤漿中并使殘余溶液過飽和，從而在溶液中促進晶體的形成和生長。
因為本發(fā)明方法的特性，不必將所述母液從上部區(qū)域取出或溢流以導(dǎo)致鹽的結(jié)晶，但是，與將母液取出以使殘余溶液過飽和相比，所產(chǎn)生的晶體大小通常較小。用于本發(fā)明方法的某些過程控制條件可產(chǎn)生足夠大的鹽濃度，從而導(dǎo)致結(jié)晶，而無取出任何母液的必要。
作為表面冷卻的結(jié)果(其由結(jié)晶器級提供，取出或不取出母液)，在結(jié)晶器釜中，鹽從溶液中連續(xù)結(jié)晶出來并向下降落，從而連續(xù)補充位于釜底部的淤漿。
以這樣的方式進行所述方法，從而使得溶液中結(jié)晶鹽的表面冷卻促進晶體的生長。所導(dǎo)致的晶體大小的增加有助于晶體的分離，因為它們降落通過釜中的溶液從而形成位于底部的淤漿以及后來，在本方法中，在隨后通過從淤漿中分離而回收。本發(fā)明的另一個方面，在淤漿中，所產(chǎn)生的鹽晶體大小的分布使得它們很適合最終回收為基本上干燥的固體。使用基本上為機械式的過程，通過以連續(xù)的方式處理鹽淤漿來進行回收。
將來自結(jié)晶器級的淤漿連續(xù)引入到預(yù)稠化釜中，其中或者通過混合器和/或通過在壓力下吹入通過其的空氣來機械攪拌所述淤漿。同時，將所述淤漿從所述預(yù)稠化釜連續(xù)泵送到預(yù)稠化裝置如旋液分離器、靜態(tài)稠化器或者去除更多液體或濾液的曲面篩網(wǎng)(curved screen)中。在所述釜內(nèi)，將這種來自預(yù)稠化裝置的濾液再循環(huán)到擋板后面的預(yù)稠化釜中，從而在釜中避免淤漿任何相當大的擾動。
然后將來自預(yù)稠化裝置的、更充分稠化的淤漿進料到離心機中，所述離心機去除幾乎所有的殘余液體，產(chǎn)生約98％的鹽和約2％的液體的產(chǎn)品。
優(yōu)選的離心機為兩級離心機，其允許用水清洗產(chǎn)品以從最終的鹽產(chǎn)品中去除殘余的次氯酸鹽。將來自所述離心機第一級的濾液返回到預(yù)稠化釜中。
通過本發(fā)明方法生產(chǎn)的高濃度、低鹽漂白劑產(chǎn)品為液體，其緊鄰所述預(yù)稠化釜的頂端溢出預(yù)稠化釜。因為其具有與高濃度、低鹽、溢出所述預(yù)稠化釜的漂白劑產(chǎn)品基本上相同的組成，所以可將任何從結(jié)晶器級的釜溢出的母液添加到該高濃度、低鹽、溢出所述預(yù)稠化釜的漂白劑產(chǎn)品中。通過插入內(nèi)壁或擋板(例如將來自預(yù)稠化裝置的再循環(huán)濾液引入到其后的內(nèi)壁或擋板)來將在預(yù)稠化釜中溢流的點與釜中的淤漿隔開，從而阻止鹽晶體夾帶溢流的液體。
通過本發(fā)明方法生產(chǎn)的高濃度、低鹽漂白劑產(chǎn)品的漂白劑濃度以重量計，大于25％?？赏ㄟ^生產(chǎn)過程期間的分解問題以及沉淀的鹽晶體的大小來限制特殊漂白劑的具體濃度，尤其是當漂白劑的濃度接近其上限時，更是如此，實際上，該上限為約35％。
說明本發(fā)明方法實施方式的


圖1示意說明了上述公開的表面冷卻結(jié)晶器級的一種實施例。
圖2示意說明了在結(jié)晶器級后的處理的一種實施例。
參考附圖，本發(fā)明方法以及設(shè)備的說明參考圖1和2進一步說明和描述了上述公開的本發(fā)明方法。圖1所示的級包括表面冷卻結(jié)晶器10，如上所述，該結(jié)晶器包括釜12，熱交換器14與其相連。該附圖未顯示如上所述的第一級，但是所述附圖的說明將按照其是存在的假設(shè)進行，盡管應(yīng)該意識到可通過類似方法在別處制造更低濃度的漂白劑(其被引入到結(jié)晶器中)，且將其裝運以用在結(jié)晶器中。釜1 2包括圓柱形側(cè)壁12A、圓錐形下壁12B以及上壁12C。在所述釜內(nèi)以任何適宜的方式支撐圓柱形壁裙式擋板16，從而同側(cè)壁12A協(xié)同作用形成外部環(huán)形安定區(qū)域18，所述安定區(qū)域在底部開口。裙式擋板16環(huán)繞內(nèi)部中心區(qū)域20。
這種結(jié)晶器級具有多個進出釜12的入口和出口。再循環(huán)出口22位于或接近圓錐形下壁12B的下部中心點。淤漿出口24位于任何適宜的位置。盡管附圖顯示所述位置位于比區(qū)域18底部低的高程上，但是精確的位置通常不是關(guān)鍵性的。所述出口甚至可以位于越過釜壁或者經(jīng)過管(該管三通連接到導(dǎo)管33)、穿入及延伸到釜內(nèi)部的管尾端。母液或產(chǎn)品出口26緊鄰區(qū)域18的頂部，但是均位于低于裙式擋板16頂部邊緣的高程。通風(fēng)出口28用于使任何殘余的氯氣以及惰性氣體逸出到標準商用氯滌氣器(未具體顯示)。
兩個通往釜12的入口為氯氣入口30和再循環(huán)入口32。再循環(huán)泵34通過出口22和導(dǎo)管33從所述釜的底部取出液體，所述導(dǎo)管通往泵的吸入側(cè)。所述泵通過導(dǎo)管35將液體泵送到熱交換器14，所述導(dǎo)管自所述泵的出口引出。在泵34和熱交換器14之間，通過進入到導(dǎo)管35的苛性堿入口36將新鮮苛性堿添加到再循環(huán)溶液中。通過進入到導(dǎo)管37的漂白劑入口38，添加來自本方法第一級的漂白劑，所述導(dǎo)管自所述熱交換器14延伸到再循環(huán)入口32。盡管所說明的設(shè)備顯示所述釜具有一個入口(漂白劑、新鮮苛性堿以及再循環(huán)溶液的混合物通過該入口引入)，但是可使用其它管件設(shè)備，從而允許在不同位置分別引入，且符合避免安定區(qū)域的擾動。
作為通過控制添加新鮮苛性堿和第一級漂白劑的適宜補充物，通過再循環(huán)入口32，將再循環(huán)溶液引入返回到釜12中。將再循環(huán)溶液引入到已在釜中的溶液中的實際位置位于任何適宜的位置，所述位置不在環(huán)形區(qū)域18中嚴生紊流。所述附圖顯示了內(nèi)部區(qū)域20內(nèi)的位置，優(yōu)選其位于略微在所述區(qū)域底部之上的中心位置，其中所述再循環(huán)溶液通過直徑增加的垂直漏斗39排出，從而在所述區(qū)域內(nèi)促進再循環(huán)溶液的良好分布，而不在區(qū)域18中產(chǎn)生紊流。
將經(jīng)過入口30的氯輸送到分布系統(tǒng)40，所述系統(tǒng)緊鄰內(nèi)部區(qū)域20的底部并被設(shè)置得使氯直接向上進入?yún)^(qū)域20中的液體中，從而在區(qū)域20內(nèi)首先產(chǎn)生同溶液(所述溶液通過漏斗39連續(xù)引入)的附加反應(yīng)。
隨著淤漿(由氯和釜12內(nèi)的苛性堿連續(xù)反應(yīng)而產(chǎn)生)具有使其保持朝向釜底部的密度，以及隨著結(jié)晶的鹽向下降落到淤漿中，位于安定區(qū)域頂部的母液(其可或可不通過出口26從所述釜中取出)具有與上述組分的本發(fā)明組成實質(zhì)上相同的組成。
連續(xù)性方法還涉及通過經(jīng)由泵25，將所述淤漿泵出，而通過出口24將其從所述釜中取出以用于根據(jù)圖2的在后處理。盡管所述附圖顯示出口24位于壁12B，但是如上所述，所述出口可位于任何適宜的位置(包括連接到導(dǎo)管33的三通)。
通過在結(jié)晶器級發(fā)生的化學(xué)過程釋放熱的速度是通過該結(jié)晶器通過量(throughput)的函數(shù)。結(jié)果，相對于該結(jié)晶器通過量控制通過所述熱交換器的再循環(huán)速度和冷卻液體速度，從而當所述再循環(huán)溶液經(jīng)過該熱交換器時，既在所述再循環(huán)溶液中維持很小的溫度降，又維持所述再循環(huán)溶液和冷卻液體之間的溫差，從而如上所述，適宜用于所使用的特殊類型的熱交換器。在本文中，本方法具有很高的再循環(huán)速度。
圖2顯示了附加設(shè)備，其包括預(yù)稠化釜44，所述預(yù)稠化釜與釜12類似，因為其具有側(cè)壁44A、下壁44B以及上壁44C。其還具有內(nèi)部擋板46，所述擋板產(chǎn)生在其自身和側(cè)壁44A之間的外部區(qū)域48以及與其自身相對的內(nèi)部區(qū)域50。擋板46不必為全裙式擋板(full skirt)。
通過淤漿入口52將來自釜12的淤漿引入到區(qū)域50中。例如通過使用空氣壓力在區(qū)域50內(nèi)進行所述淤漿的攪拌。通過空氣入口54將壓力下的空氣提供到分布系統(tǒng)56中，其鄰近內(nèi)部區(qū)域50的底部，并被設(shè)置得使所述空氣向上進入?yún)^(qū)域50中的淤漿中。所述空氣以及任意夾帶的氣體通過在整個區(qū)域50上的上壁44C中的通風(fēng)出口58排出。可替代或者結(jié)合空氣攪動使用機械攪拌器。
所述淤漿傾向降落到釜的底部，其中通過再循環(huán)泵62，通過淤漿出口60將其泵出。將泵送的淤漿輸送到旋液分離器66的入口64，所述分離器運行以從所述淤漿中去除更多的液體，增加經(jīng)過導(dǎo)管67(從旋液分離器66到離心機68)的淤漿中溶液的濃度，所述離心機用于通過使淤漿離心來回收晶體鹽。
優(yōu)選的離心機為兩級離心機，其允許在經(jīng)過第一離心級之后清洗產(chǎn)品，然后使所清洗的產(chǎn)品在第二級離心。水為可用于清洗的一種流體實例。因此，圖2顯示了清洗水入口70和清洗水出口72。清洗所述產(chǎn)品可從最終鹽產(chǎn)品中去除次氯酸鹽，在固體出口74處，所述鹽產(chǎn)品從離心機輸出。通過導(dǎo)管75，在第一濾液返回入口76處，將來自離心機68第一級的濾液返回到預(yù)稠化釜44中，以及通過導(dǎo)管69，將來自旋液分離器66的濾液經(jīng)由第二濾液返回入口78返回。產(chǎn)品出口80緊鄰區(qū)域48的頂部。通過出口80取出的液體基本上與液體漂白劑產(chǎn)品(其為通過出口26從釜12中取出的產(chǎn)品)具有相同的組成，這意味著其具有以重量計，大于25％的次氯酸鈉以及以重量計，小于9.5％的鹽(氯化鈉)。各自取出的速度可不同。例如，自出口80的速度大約為自出口26的速度的4-6倍?；诒Ａ魰r間、溫度以及濃度，所述速度可廣泛變化，如上所述，通過出口26甚至可以沒有母液取出。
本發(fā)明漂白劑產(chǎn)品將含有一定量的次氯酸鈉。所述量在一定程度上為反應(yīng)溫度的函數(shù)。通常，低反應(yīng)溫度將導(dǎo)致低氯酸鹽濃度。結(jié)果為了能使反應(yīng)溫度更低，與冷卻塔水相反，本發(fā)明方法的一些原理適用于使用冷凍水的工廠。另一方面，通過本發(fā)明方法生產(chǎn)的漂白劑產(chǎn)品的高濃度允許其通過添加水稀釋，同時，這必然將降低漂白劑的濃度，其在降低氯酸鹽濃度中也很有效。
氫氧化鉀可替代氫氧化鈉，從而以類似方式，由更低濃度的次氯酸鉀生產(chǎn)更高濃度的次氯酸鉀。
盡管已參考了本方法(其制造了具有以重量計，大于15％次氯酸鈉(NaOCl)、以及以重量計，4.5％氫氧化鈉(NaOH)的液體漂白劑產(chǎn)品)的第一級，但是即使在別處制造，也可以使用本發(fā)明(其考慮到更低濃度的漂白劑，或者已被稀釋的濃縮漂白劑)的通用原理。但是在工廠中，的確具有這樣制造漂白劑(所述漂白劑在所述結(jié)晶器級反應(yīng))的第一級，為了維護等等其需要暫時關(guān)閉第二級，這并不意味著也必須關(guān)閉所述第一級。來自第一級的漂白劑具有適宜的商品等級，其可以稀釋或不稀釋，可將其自第二級輸出并用于同一工廠的其它地方，或者可將其裝運到遠處的工廠。
盡管已說明和公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，應(yīng)該意識到的是本發(fā)明原理適用于所有落入下面權(quán)利要求范圍內(nèi)的實施方案。
權(quán)利要求
1.一種用于由較低濃度含水次氯酸鈉漂白劑連續(xù)制造高濃度、低鹽、含水次氯酸鈉漂白劑的方法，所述較低濃度含水次氯酸鈉漂白劑具有一些氫氧化鈉且基本上不含氯化鈉(鹽)晶體，所述方法包括在釜中使1)較低濃度的含水次氯酸鈉漂白劑，其具有一些氫氧化鈉且基本上不含鹽晶體，2)氫氧化鈉水溶液，其具有以重量計，約45％～約51％的濃度，3)氣相和/或液相中的氯，其可含或可不含惰性成分連續(xù)反應(yīng)，從而產(chǎn)生一種溶液，所述溶液具有a)沉淀區(qū)域，該區(qū)域中鹽晶體自溶液中沉淀出來，并向下降落從而形成淤漿，將一些淤漿取出、然后冷卻、然后再引入到沉淀區(qū)域，以及b)在該沉淀區(qū)域上的不含晶體的母液區(qū)域，其基本上由不含晶體的母液組成，該母液的次氯酸鈉的重量百分比大于被反應(yīng)的的、較低濃度、含水次氯酸鈉漂白劑的重量百分比。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在具有出口和入口的釜中進行所述反應(yīng)，在該出口處，將淤漿從沉淀區(qū)域的下部取出，所述入口設(shè)置在比所述出口高的高程處，在所述入口處，在冷卻之后，將取出的淤漿再引入到沉淀區(qū)域的上部。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所取出的淤漿的冷卻包括使所述淤漿流過熱交換器。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述熱交換器用于將熱量從所取出的淤漿傳遞到流過所述熱交換器的液體冷卻劑。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中將流過管道的液體冷卻劑和流過所述熱交換器外殼的淤漿之間的溫差控制在約5～約15的范圍。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中將流過管道的液體冷卻劑和流過所述熱交換器外殼的淤漿之間的溫差控制在約2～約3的范圍。
7.如權(quán)利要求3所述的方法，其中控制由所述熱交換器提供的冷卻，從而導(dǎo)致流過所述熱交換器的淤漿的溫度降低約1～約4，優(yōu)選約1～約2。
8.如權(quán)利要求3所述的方法，其中控制所述淤漿的溫度，從而允許使用冷卻塔水冷卻取出的淤漿，且所述熱交換器用于將熱量從所取出的淤漿傳遞到流過所述熱交換器的冷卻塔水。
9.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述熱交換器用于將熱量從所取出的淤漿傳遞到流過所述熱交換器的冷凍水。
10.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述釜包括內(nèi)部圓柱形壁裙式擋板，其同所述釜的圓柱形壁協(xié)同作用，從而形成環(huán)形安定區(qū)域，所述安定區(qū)域在底部向所述沉淀區(qū)域開口，并向上延伸到開口上端，界定(bounding)所述母液區(qū)域的側(cè)面。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中通過連續(xù)添加新鮮反應(yīng)劑，致使所述母液通過出口從所述釜中連續(xù)溢出。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在結(jié)晶器釜中進行所述反應(yīng)，從所述結(jié)晶器釜中取出所述淤漿并進一步處理從而將其稠化，還進一步處理所稠化的淤漿，從而基本上去除所有的液體，從而留下基本上不含液體的鹽晶體。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中進一步處理淤漿包括處理從所述結(jié)晶器釜中取出的淤漿，從而將其預(yù)稠化，然后機械處理所預(yù)稠化的淤漿，從而基本上去除所有液體，從而留下基本上不含液體的鹽晶體。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中將由預(yù)稠化所述淤漿產(chǎn)生的濾液再引入到所述預(yù)稠化過程中。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中在預(yù)稠化釜中進行部分預(yù)稠化過程，并將由預(yù)稠化所述淤漿產(chǎn)生的濾液再引入到所述預(yù)稠化釜中。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中連續(xù)添加來自所述結(jié)晶器釜中的新鮮淤漿導(dǎo)致所述預(yù)稠化釜中的液體液面增至這樣的高程，在所述高程處，具有與所述結(jié)晶器釜中母液基本上相同組成的液體溢出所述預(yù)稠化釜。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，包括使來自所述結(jié)晶器安定區(qū)域的母液溢出，并使溢出所述結(jié)晶器釜的母液同溢出所述預(yù)稠化釜的液體混合在一起。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中通過預(yù)稠化釜中擋板的上端來限定液體溢出所述預(yù)稠化釜的高程，設(shè)置所述擋板，從而阻止被再引入到所述預(yù)稠化釜中的濾液顯著破壞預(yù)稠化釜中的淤漿。
19.如權(quán)利要求13所述的方法，其中預(yù)稠化淤漿的機械處理包括離心，其將所述淤漿分離為基本上不含液體的鹽晶體和液體。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述離心包括第一和第二級離心，在第一級離心之后，清洗離心分離的產(chǎn)物從而去除殘余的次氯酸鈉。
21.如權(quán)利要求1所述的方法，其中具有一些氫氧化鈉的、較低濃度、含水次氯酸鈉漂白劑包含以重量計，至少約15％的次氯酸鈉，以及以重量計，約4.5％的氫氧化鈉。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中通過使1)一種水溶液，其含有次氯酸鈉、略微過量的氫氧化鈉，且其基本上不含氯化鈉(鹽)晶體，2)一種水溶液，其含有以重量計，濃度基本上大于24％的氫氧化鈉，以及3)氣相和/或液相中的氯，其可含或可不含有惰性成分反應(yīng)，來制造含有以重量計，至少約15％的次氯酸鈉，以及以重量計，約4.5％氫氧化鈉的含水產(chǎn)物。
23.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述不含晶體的母液具有以重量計，大于約25％的次氯酸鈉，以及以重量計小于約9.5％的鹽，且具有略微過量氫氧化鈉。
24.通過權(quán)利要求23的方法制造的、基本上不含晶體的母液。
25.通過權(quán)利要求1的方法制造的、基本上不含晶體的母液。
26.一種高濃度、低鹽漂白劑產(chǎn)品，其包括水溶液，所述水溶液具有以重量計，大于25％的次氯酸鈉，以及略微過量的氫氧化鈉(苛性堿)，且基于重量％，在25重量％的次氯酸鈉時，NaCl(鹽)與NaOCl(次氯酸鈉)的比率大大低于0.38，且當次氯酸鈉的百分比增至25％以上時，所述比率降低。
27.如權(quán)利要求26所述的漂白劑產(chǎn)品，其中在去除固體之后，所述產(chǎn)品具有以重量計，基本上30％的次氯酸鈉，且NaCl/NaOCl的比率為約0.21～約0.25，以及具有略微過量的苛性堿。
28.用于制造高濃度、低鹽、含水次氯酸鈉漂白劑的設(shè)備，其包括反應(yīng)釜，將1)含水產(chǎn)品，其含有以重量計，至少約15％的次氯酸鈉、以重量計，4.5％的氫氧化鈉，以及基本上不含鹽晶體，2)含水氫氧化鈉，其具有以重量計，約45％～約51％的濃度，以及3)氣相和/或液相中的氯，其可含或可不含惰性成分，引入到所述釜并反應(yīng)，從而產(chǎn)生這樣一種溶液，其具有a)下部區(qū)域，其中鹽晶體自溶液中沉淀出來，并向下降落從而形成淤漿，將一些淤漿取出、然后冷卻、然后再引入到其中沉淀鹽的下部區(qū)域，以及b)基本上不含晶體的母液的上部區(qū)域，該母液具有以重量計，大于25％的次氯酸鈉以及以重量計，低于約9.5％的鹽；所述釜具有出口和設(shè)置得比該出口高的入口，淤漿在該出口處從下部區(qū)域取出，取出的淤漿在該入口處被再引入到下部區(qū)域中；連接在入口和出口之間的熱交換器，以用于將熱量從取出的淤漿傳遞到流過該熱交換器的液體冷卻劑；以及內(nèi)部圓柱形壁裙式擋板，其與該釜的圓柱形壁協(xié)同作用，從而形成環(huán)形的安定區(qū)域，該區(qū)域在底部開口并向上延伸，從而限定用于進入上部區(qū)域的內(nèi)邊界。
29.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其包括另一個出口，母液通過該出口自上部區(qū)域溢出，且其設(shè)置在低于裙式擋板上端的高程處。
30.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其包括預(yù)稠化釜以及機械設(shè)備，把來自反應(yīng)釜的淤漿引入到該預(yù)稠化釜中并進一步處理，從而將其預(yù)稠化，所述機械設(shè)備用于處理預(yù)稠化的淤漿，以基本上去除所有的液體，從而留下基本上不含液體的鹽晶體。
31.如權(quán)利要求30所述的設(shè)備，其包括自機械設(shè)備返回到預(yù)稠化釜的回路，以用于將由使用該機械設(shè)備產(chǎn)生的濾液再引入到預(yù)稠化釜中。
32.如權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其中所述預(yù)稠化釜在高程處具有出口，在該高程處，組成與反應(yīng)釜中的母液基本相同的液體可溢出所述預(yù)稠化釜。
33.如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其在反應(yīng)釜中包括出口，通過該出口，母液自反應(yīng)釜中溢出，且隨后將所述母液同通過所述預(yù)稠化釜的出口溢出的液體混合在一起。
34.如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中通過預(yù)稠化釜中擋板的上端來限定所述液體自所述預(yù)稠化釜溢出的出口高程，且設(shè)置所述擋板，從而阻止再引入到所述預(yù)稠化釜中的所述濾液顯著破壞所述預(yù)稠化釜中的淤漿。
35.如權(quán)利要求30所述的設(shè)備，其中所述機械設(shè)備包括兩級離心機，其在兩個級之間設(shè)有清洗。
36.一種用于由較低濃度含水次氯酸鹽漂白劑連續(xù)制造高濃度、低鹽、含水次氯酸鹽漂白劑的方法，所述較低濃度含水次氯酸鹽漂白劑具有一些氫氧化物且基本上不含氯化物(鹽)晶體，所述方法包括在釜中使1)較低濃度的含水次氯酸鹽漂白劑，其具有一些氫氧化物且基本上不含鹽晶體，2)氫氧化物水溶液，3)氣相和/或液相中的氯，其可含或可不含惰性成分連續(xù)反應(yīng)，從而產(chǎn)生溶液，所述溶液具有a)沉淀區(qū)域，其中鹽晶體自溶液中沉淀出來，并向下降落從而形成淤漿，將一些淤漿取出、然后冷卻、然后再引入到沉淀區(qū)域，以及b)在該沉淀區(qū)域上的不含晶體的母液區(qū)域，其基本上由不含晶體的母液組成，該母液的次氯酸鹽的重量百分比大于被反應(yīng)的的、較低濃度、含水次氯酸鹽漂白劑的重量百分比。
37.用于制造高濃度、低鹽、含水次氯酸鹽漂白劑的設(shè)備，其包括反應(yīng)釜，將1)含水產(chǎn)品，其含有次氯酸鹽和氫氧化物，且基本上不含鹽晶體，2)含水氫氧化物，以及3)氣相和/或液相中的氯，其可含或可不含惰性成分，引入到所述釜并反應(yīng)，從而產(chǎn)生這樣以下溶液，所述溶液具有a)下部區(qū)域，其中鹽晶體自溶液中沉淀出來，并向下降落從而形成淤漿，將一些淤漿取出、然后冷卻、然后再引入到其中沉淀鹽的下部區(qū)域，以及b)基本上不含晶體的母液的上部區(qū)域；所述釜具有出口和設(shè)置得比該出口高的入口，淤漿在該出口處從下部區(qū)域取出，取出的淤漿在該入口處被再引入到下部區(qū)域中；連接在入口和出口之間的熱交換器，以用于將熱量從取出的淤漿傳遞到流過該熱交換器的液體冷卻劑；以及內(nèi)部圓柱形壁裙式擋板，其與該釜的圓柱形壁協(xié)同作用，從而形成環(huán)形的安定區(qū)域，該區(qū)域在底部開口并向上延伸，從而限定用于進入上部區(qū)域的內(nèi)邊界。
全文摘要
一種用于制造高濃度、低鹽次氯酸鹽，尤其是次氯酸鈉的方法和裝置。在罐中使一種含有一定重量百分比次氯酸鈉和氫氧化鈉、且基本上不含氯化鈉(鹽)晶體的水溶液、一種含有一定重量百分比氫氧化鈉的水溶液以及氣相和/或液相中的氯反應(yīng)，所述氣相和/或液相可含或可不含惰性成分。這樣產(chǎn)生了具有沉淀區(qū)域的溶液，其中鹽晶體自溶液沉淀出來，并向下沉降形成淤漿，將其部分取出，然后冷卻，接著再引入到沉淀區(qū)域中。沉淀區(qū)域之上為不含晶體的母液區(qū)域，其基本上由不含晶體的母液組成，該母液的次氯酸鈉的重量百分比大于被反應(yīng)的、較低濃度的、含水次氯酸鈉漂白劑的重量百分比。
文檔編號B01F3/08GK101027249SQ200580026897
公開日2007年8月29日 申請日期2005年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月12日
發(fā)明者杜安·J·鮑威爾, 羅伯特·B·比鮑, 布倫特·J·哈德曼 申請人:鮑威爾技術(shù)有限責任公司