一种带气液分离与残液回用功能的二氧化氯发生器制造技术

本实用新型专利技术属于二氧化氯制备领域，具体为一种带气液分离与残液回用功能的二氧化氯发生器及其运行方法，发生器包括四联储液槽系统、二氧化氯发生系统、气液分离系统、残液回收系统和动力冷却水系统，各系统由管道依次连通组合为一体；残液回收系统包括冷却水浴柱、结晶物分离柱。二氧化氯发生系统从四联储液槽提取原料制备ClO2发生液，ClO2发生液进入气液分离系统后，实现ClO2、Cl2与液相的分离，分离后的残液进入残液回收系统后被动力冷却水冷却，残液中过饱和的氯化钠副产物析出结晶并沉降排出，上清液回用。本实用新型专利技术采用冷却结晶分离技术，去除残液中过饱和的氯化钠，降低了残液回用过程中因氯化钠结晶堵塞管道而引起的设备故障。

A chlorine dioxide generator with the function of gas-liquid separation and residual liquid reuse

The utility model belongs to the field of chlorine dioxide preparation, in particular to a chlorine dioxide generator with the functions of gas-liquid separation and residual liquid reuse and its operation method. The generator comprises a quadruple tank system, a chlorine dioxide generation system, a gas-liquid separation system, a residual liquid recovery system and a power cooling water system, each of which is connected and combined in turn by a pipeline. Cooling water bath column and crystalline separation column. The chlorine dioxide generating system extracts raw materials from the quadruple tank to prepare ClO 2 generating liquid. After the ClO 2 generating liquid enters the gas-liquid separation system, the separation of ClO 2, Cl2 and liquid phase is realized. After the separated residual liquid enters the residual liquid recovery system, it is cooled by passive cooling water. The supersaturated sodium chloride by-product in the residual liquid precipitates and precipitates and discharges, and the supernatant is reused. The utility model adopts the cooling crystallization separation technology to remove the supersaturated sodium chloride from the residual liquid, and reduces the equipment failure caused by the blockage of the pipeline caused by the sodium chloride crystallization during the reuse of the residual liquid.

【技术实现步骤摘要】
一种带气液分离与残液回用功能的二氧化氯发生器
本技术涉及一种在水处理领域应用的二氧化氯制备装置，尤其是一种带气液分离与残液回用功能的二氧化氯发生器。
技术介绍
二氧化氯具有很强的氧化能力和反应活性，在水处理领域被广泛用于水的消毒、脱色、除臭和预氧化处理。以氯酸钠(或亚氯酸钠)和盐酸为原料的化学法二氧化氯发生器由于结构简单、操作管理方便、运行成本低廉，因此成为国内水处理领域替代液氯消毒的主要设备之一而得到广泛应用。以氯酸钠(或亚氯酸钠)和盐酸为原料的二氧化氯发生器的化学反应原理如下：氯酸钠法：2NaClO3+4HCl→2ClO2+Cl2+2NaCl+2H2O(1)亚氯酸钠法：5NaClO2+4HCl→4ClO2+5NaCl+2H2O(2)从反应式(1)和(2)可以看出，理论产物中除有效消毒成分ClO2、Cl2外，仅有的副产物NaCl是无害的，因此市场上该类二氧化氯发生器多采用将反应产生的含二氧化氯的气液混合物即发生液(亦即反应液)一并投加到水中的工艺，这是基于反应进行完全、无原料残留的前提下才可实现的发生液无害化使用的结果。实际上，由于受发生器工艺条件与效率的限制，发生液中不可避免会含有一定量未反应的氯酸钠(亚氯酸钠)和盐酸等物质，这些物质随反应液一同进入水中，极易造成饮用水中氯酸盐、亚氯酸盐超标和水的酸化，导致水体的二次污染。特别是在反应温度过低、进料比例失调、原料溶液的浓度配制不合理等条件设置不当以及二氧化氯投加量大的情况下，更容易造成上述问题的出现。以氯酸钠法二氧化氯发生器为例，工艺要求盐酸用量一般比理论值过量1～2倍，其发生液中必然含有大量剩余的盐酸，若将其直接投入水中，对水体pH的影响可想而知。可见，对二氧化氯发生液进行气液分离，仅输出纯净的消毒成分，是保证水处理效果或饮用水消毒卫生安全性的一种有效途径。另一方面，若将气液分离后含有盐酸、氯酸钠(或亚氯酸钠)的残液直接按废液处理排放，不仅会增加处理成本，还会造成资源浪费，同时也可能造成二次污染。因此对发生器残液进行妥善处置，回用其中的有用的原料，仅排出氯化钠副产物，对二氧化氯制备过程废物的减量化排放、降低生产成本和保护使用环境均具有重要的意义。目前，市场上出现不少基于负压曝气原理的气液分离装置，有独立设置的(可参见CN202415153U)，也有与发生器一体的(可参见CN201857295U)。这些产品普遍存在曝气装置设计过于简单、曝气量没有监控的缺陷，导致气液接触面积小、气液比不合理、实际分离效率低的问题；另外独立设置的气液分离装置还存在与发生器匹配的问题。也有个别采用气液分离与残液回用与发生器一体的装置(可参见CN202849054U)，但这种装置所设置的残液回用单元只是简单地将残液送回反应器，并未考虑副产物氯化钠的去除；长期运行随着氯化钠的累积达到过饱和后，极易形成结晶而堵塞管道，造成发生器故障，严重的还会发生设备爆炸的危险。
技术实现思路
为克服现有二氧化氯发生器及其残液分离装置存在的上述不足，本技术目的是提供一种带气液分离与残液回用功能的二氧化氯发生器及其工艺，以集成化的工艺设备同时解决二氧化氯的制备、发生液中有效消毒成分提纯及其残液中剩余原料的回用问题，实现提高气液分离效率和残液减量化排放的目的。实现本技术目的的技术解决方案如下：一种带气液分离与残液回用功能的二氧化氯发生器，其特征在于，所述发生器包括：四联储液槽系统、二氧化氯发生系统、气液分离系统、残液回收系统以及动力冷却水系统，上述系统由管道依次连通并组合为一体；所述残液回收系统包括冷却水浴柱和结晶物分离柱，结晶物分离柱置于冷却水浴柱内，冷却水浴柱内的动力冷却水对结晶物分离柱进行冷却；其中所述四联储液槽为二氧化氯发生系统提供原料和存放废液，二氧化氯发生系统从所述四联储液槽提取原料制备ClO2发生液，ClO2发生液进入气液分离系统后，实现ClO2、Cl2与液相的分离，分离后的残液进入残液回收系统后被动力冷却水冷却，残液中过饱和的氯化钠副产物析出结晶并沉降排出，上清液回用。所述气液分离系统包括气液分离柱、曝气盘，所述曝气盘包括均匀分布细小出气孔的曝气盘的球型顶面、气腔、进气口，曝气盘设置在气液分离柱内，对曝气盘的曝气量进行检测和调节，形成一定气液比的高比表面积的细密气泡，气液分离效率达99％。所述曝气盘采用耐腐蚀的聚氯乙烯、陶瓷或聚四氟乙烯材料制成，曝气盘的直径为气液分离柱内径的70％～75％，出气孔直径为1.5mm～2mm，气体通量为2m3/h～3m3/h。所述气液分离系统还包括发生液进管、进气管、进气流量计、进气阀、排气管、射流吸收器、残液排出管、止回阀Ⅰ、第一结晶物观察管和第一结晶物排放阀；其中气液分离柱为圆柱形，带有球面顶盖和圆锥形漏斗底；曝气盘设置在气液分离柱内靠近锥形底与圆柱部分连接部位，进气管从上到下依次连接进气流量计和进气阀并从气液分离柱顶部进入柱体与曝气盘的进气口连接；发生液进管从紧邻曝气盘的上部进入气液分离柱，发生液进管出口置于曝气盘的上部中心位置；排气管从气液分离柱顶部的排气口引出，连至射流吸收器的抽气口；残液排出口设置在气液分离柱侧面距柱顶20-25cm位置，通过残液排出管和止回阀Ⅰ与残液回收系统的进液口相连；第一结晶物观察管为透明管，通过管道与第一结晶物排放口连接，第一结晶物观察管下端连有第一结晶物排放阀，通过管道与废液排放管Ⅰ相连，所述气液分离系统中气液分离柱的容积要保证发生液在柱内停留时间为6～8min。所述的四联储液槽系统包括4个一体加工的盐酸储槽、氯酸钠储槽、回用残液储槽和废液储槽；所述回用残液储槽和废液储槽底部均由四块平板呈45°角加工成漏斗状，以便于结晶物的沉集，漏斗最底端设有出口，分别通过第一阀门、第二阀门与废液排放管Ⅱ相连，用于排出槽中的沉淀物。所述二氧化氯发生系统包括：盐酸计量泵、氯酸钠计量泵、回用液计量泵、原料预混器、反应器壳体和发生液输出管，反应器壳体的容积要保证原料有50min～60min的反应停留时间；三个计量泵的出料管与反应器壳体的底部进料口相连，发生液输出管从反应器壳体顶部出口引出，与气液分离系统的发生液进口相连。所述残液回收系统还包括回用液输出管、第二结晶物观察管、第二结晶物排放阀以及废液排放管Ⅰ；所述冷却水浴柱底部和顶部设有动力冷却水进出口，分别与动力冷却水系统的第一输水管和第二输水管相连，所述气液分离柱的残液排出管从结晶物分离柱顶部引入，插至柱内液面下1/2深度，结晶物分离柱的顶面低于气液分离柱的残液排出口至少20cm；距结晶物分离柱柱顶10-15cm位置设回用液出口，通过回用液输出管接入回用残液储槽；结晶物分离柱带有圆锥形漏斗底，第二结晶物排放口经管道依次与透明的第二结晶物观察管、第二结晶物排放阀和废液排放管Ⅰ相连，经废液排放管Ⅰ接入废液储槽；所述残液回收系统中结晶物分离柱采用钛合金材料制成，第二结晶物观察管选用透明的玻璃管或PVC管制备。所述的动力冷却水系统包括压力传感器、增压泵、止回阀Ⅱ、止回阀Ⅲ、第二输水管和第一输水管；其中，动力冷却水系统的进水管装有压力传感器，在压力传感器后分两路，每路管道各装一个止回阀，在其中一路管道止回阀的前端装有增压泵；两路管道在止回阀后汇合一起，经第一输水管与残本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带气液分离与残液回用功能的二氧化氯发生器，其特征在于，所述发生器包括：四联储液槽系统、二氧化氯发生系统、气液分离系统、残液回收系统以及动力冷却水系统，上述系统由管道依次连通并组合为一体；所述残液回收系统包括冷却水浴柱(26)和结晶物分离柱(27)，结晶物分离柱(27)置于冷却水浴柱(26)内，冷却水浴柱(26)内的动力冷却水对结晶物分离柱(27)进行冷却；其中所述四联储液槽为二氧化氯发生系统提供原料和存放废液，二氧化氯发生系统从所述四联储液槽提取原料制备ClO2发生液，ClO2发生液进入气液分离系统后，实现ClO2、Cl2与液相的分离，分离后的残液进入残液回收系统后被动力冷却水冷却，残液中过饱和的氯化钠副产物析出结晶并沉降排出，上清液回用。

【技术特征摘要】
1.一种带气液分离与残液回用功能的二氧化氯发生器，其特征在于，所述发生器包括：四联储液槽系统、二氧化氯发生系统、气液分离系统、残液回收系统以及动力冷却水系统，上述系统由管道依次连通并组合为一体；所述残液回收系统包括冷却水浴柱(26)和结晶物分离柱(27)，结晶物分离柱(27)置于冷却水浴柱(26)内，冷却水浴柱(26)内的动力冷却水对结晶物分离柱(27)进行冷却；其中所述四联储液槽为二氧化氯发生系统提供原料和存放废液，二氧化氯发生系统从所述四联储液槽提取原料制备ClO2发生液，ClO2发生液进入气液分离系统后，实现ClO2、Cl2与液相的分离，分离后的残液进入残液回收系统后被动力冷却水冷却，残液中过饱和的氯化钠副产物析出结晶并沉降排出，上清液回用。2.根据权利要求1所述的二氧化氯发生器，其特征在于，所述气液分离系统包括气液分离柱(12)、曝气盘(14)，所述曝气盘(14)包括均匀分布细小出气孔的球型顶面(1401)、气腔(1402)、进气口(1403)，曝气盘(14)设置在气液分离柱(12)内，对曝气盘(14)的曝气量进行检测和调节，形成气液比为60-70:1的高比表面积的细密气泡，气液分离效率达99％。3.根据权利要求2所述的二氧化氯发生器，其特征在于，所述曝气盘(14)采用耐腐蚀的聚氯乙烯、陶瓷或聚四氟乙烯材料制成，曝气盘(14)的直径为气液分离柱(12)内径的70％～75％，出气孔直径为1.5mm～2mm，气体通量为2m3/h～3m3/h。4.根据权利要求3所述的二氧化氯发生器，其特征在于，所述气液分离系统还包括发生液进管(13)、进气管(18)、进气流量计(19)、进气阀(20)、排气管(11)、射流吸收器(22)、残液排出管(21)、止回阀Ⅰ(24)、第一结晶物观察管(16)和第一结晶物排放阀(17)；其中气液分离柱(12)为圆柱形，带有球面顶盖和圆锥形漏斗底；曝气盘(14)设置在气液分离柱(12)内靠近锥形底与圆柱部分连接部位，进气管(18)从上到下依次连接进气流量计(19)和进气阀(20)并从气液分离柱(12)顶部进入柱体与曝气盘(14)的进气口连接；发生液进管(13)从紧邻曝气盘(14)的上部进入气液分离柱(12)，发生液进管(13)出口置于曝气盘(14)的上部中心位置；排气管(11)从气液分离柱(12)顶部的排气口引出，连至射流吸收器(22)的抽气口；残液排出口设置在气液分离柱(12)侧面距柱顶20-25cm位置，通过残液排出管(21)和止回阀Ⅰ(24)与残液回收系统的进液口相连；第一结晶物观察管(16)为透明管，通过管道与第一结晶物排放口(15)连接，第一结晶物观察管(16)下端连有第一结晶物排放阀(17)，通过管道与废液排放管Ⅰ(31...

【专利技术属性】
技术研发人员：李新杰，季亮，于文敦，唐淑娟，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32