試論綜合法制備二氧化氯過程中的分解控制措施

簡建軍

摘 要：作為一種比較常用的消毒劑，二氧化氯在社會生產生活中的作用越來越重要，尤其是在殺菌、水處理等領域的應用更加廣泛。二氧化氯通常會使用綜合法進行制備，但是應該采取一定的控制措施對二氧化氯的分解進行控制。本文將通過分析綜合法制備二氧化氯工藝及二氧化氯分解的原因，探索二氧化氯的分解控制措施。

關鍵詞：綜合法;二氧化氯

二氧化氯（CLO2）在常溫常壓下呈氣態，顏色為黃綠色，具有較強的水溶性，在低溫環境下會呈現液態。CLO2在水中不聚合生成CLO2氣體，溫度20℃、壓強4kPa狀態下，CLO2的溶解度為2.9g/L。CLO2又被稱為不致癌的消毒劑，這是因為CLO2在水中不會與有機物發生反應生成三氯甲烷致癌物。氯氧雙鍵結構存在于CLO2結構中，在光的作用下會產生氧自由基，氧化性較強。CLO2在分解色素的過程中，主要是依靠次氯酸鹽和新生態原子氧，能夠對纖維起到有效的保護作用，在紙漿漂白的過程中具有重要作用。在CLO2制備的過程中，容易導致CLO2的分解，這是在生產中面臨的主要問題。因此，應該不斷探索其控制措施，才能夠保障CLO2的應用價值。

1 綜合法制備二氧化氯的工藝

堿氯車間會為CLO2的制備提供其所需要的CL2，飽和鹽水的制備是由工業鹽溶于水得到的，為了保障純鹽水的清潔性，需要對鹽水中的固體懸浮物、鈣、硫酸根等雜質進行去除，燒堿、氯氣和氫氣的獲得就是通過在離子膜電解槽對其進行電解得到的。氯酸鹽電解工段、HCL合成工段、CLO2工段，是CLO2制備的三個主要工段[1]。在濃氯酸鹽溶液由稀氯酸鹽溶液轉化的過程中，需要通電流。濃氯酸鹽溶液與稀氯酸鹽溶液的不同，在于NaCLO3和NaCL的含量不同，在濃氯酸鹽溶液中NaCLO3含量較高，而在稀氯酸鹽溶液中NaCL的含量則較高，這主要是由于NaCL被電解生成NaCLO3導致的。H2由氯酸鹽電解槽產生，CL2由離子膜電解槽產生，弱氯由CLO2工段產生，在合成爐燃燒后會形成HCL氣體，純水吸收能夠形成32%的HCL。在CLO2工段，CLO2氣體主要是濃氯酸鹽溶液和HCL發生化學反應生成的。用冷凍水吸收成為8-10g/L的溶液之后，便于CLO2的貯存。

2 二氧化氯的分解及原因

2.1 CLO2的分解簡介

CLO2氣體的爆炸就是CLO2的分解，在發生分解的過程中會生成CL2和O2，并釋放熱量，CLO2氣體體積會發生膨脹，對于生產設備造成嚴重的安全威脅。

2.2 CLO2分解現象

CLO2發生器是CLO2分解的主要設備，在CLO2吸收塔也會發生一定程度的分解。當發生器頂部壓力及氣相溫度上升時，說明CLO2正在產生分解，出口CLO2氣體濃度降低并發出聲響。在反應器內部，70℃為其正常條件下的液相溫度，68℃為其氣相溫度，在進入吸收塔后，32%為其氣體體積分數，-75kPa是發生器的頂部壓力。發生器頂部壓力會因為CLO2的分解而上升，能夠達到-67kPa，氣相溫度也會超過液相溫度，分解規模越大，氣相溫度越高。CLO2氣體進入吸收塔后，氣體體積分數會產生比較明顯的下降，一般在1.5%左右。在正常情況下，風機出口壓力為25kPa，當上升到50kPa后，說明CLO2在吸收塔發生了分解。

2.3 CLO2分解的原因

首先，NaCLO3和HCl的純度與CLO2的分解有著密不可分的關系。當兩者的純度發生變化時，就導致發生器中的比例發生改變，局部反應加劇的現象就會產生。石墨粉進入系統后，也會導致系統受到污染，加快了CLO2的分解。其次，發生器的壓力和溫度，也與CLO2的分解具有一定的關系。溫度越高、壓力越大，就會導致CLO2的分解速度越快。另一方面，由于CLO2氣體本身具有不穩定性，就會產生不可避免的分解現象，雖然CLO2溶液比CLO2氣體要穩定，但是光、熱和催化劑等，也會導致CLO2的分解。

3 綜合法制備二氧化氯過程中的分解控制措施

首先，應該對NaCLO3在溶液中的純度進行有效控制，可以對發生器的溶液濃度和升降電解槽電流進行有效控制。對于NaCLO3過濾器，也應該進行定期檢查和酸洗，能夠有效發揮濾芯的作用，保障過濾時NaCLO3過濾器能夠產生應有的作用，使得顆粒雜質被過濾掉。ICP掃描應該應用于鹽水純度檢驗中，主要是針對TOC和硫酸根含量進行分析，并檢測金屬離子含量，能夠保障鹽水補充的有效性。在鹽水中可能含有粉碎陽離子樹脂顆粒，這時就需要進行二次過濾，確保鹽水具有系統所需的純度。

其次，應該對于HCL的純度進行有效控制。對于純水的電導率應該及時進行檢查，保障其≦0.5μS/cm，還應該對游離氯含量和鹽酸濃度進行有效控制，一般游離氯含量不能超過10mg/kg，鹽酸濃度控制在32±0.5%。還應該及時更換濾芯，當石墨粉出現在濾芯上面時，說明濾芯的過濾功能受到了影響，應該及時進行更換，保障鹽酸過濾器的有效性，還應該對H2的含水量、強氯和弱氯、H2與CL2的燃燒比例進行檢查。通過上述操作，能夠實現對游離氯的降低，避免鹽酸爐內襯層石磨遭受腐蝕造成系統的污染。

最后，還應該密閉處理NaCLO3系統。在HCL槽頂部的呼吸孔和吸收塔的補氣閥外圍，應該加裝濾棉，提升空氣的清潔性。還應該對電解槽進行酸洗，避免電解槽雜質的存在，也應該定期清洗發生器中的有機物。

4 結語

造成CLO2分解的原因，包括了氣體本身的不穩定性、系統雜質的存在和溫度、壓力的上升等。在應用綜合法制備CLO2的過程中，應該對NaCLO3在溶液中的純度、HCL的純度進行有效控制，保障NaCLO3系統的密閉性，提升整個系統的清潔性，避免CLO2受到外界因素的干擾而產生分解。有利于對生產設備進行有效保護，提升制備效率，促進生產效益的提升。

參考文獻：

[1]崔召鋒.綜合法制備二氧化氯過程中的分解控制措施[J].中國造紙，2018（03）：80-83.