一、 二氧化氯發(fā)生工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)
化學(xué)法二氧化氯發(fā)生器采用氯酸鈉與鹽酸反應(yīng)，反應(yīng)式如下：
主反應(yīng)：NACLO3+2HCL→CLO2+0.5CL2+NALCL+H2O
副反應(yīng)：NACLO3+6HCL→3CL2+NACL+3H2O
反應(yīng)希望能按主反應(yīng)式完成，即NACLO3轉(zhuǎn)化率高和獲得更高的CLO2收率，但許多因素將影響反應(yīng)的進(jìn)行，其中主要的影響因素為：①反應(yīng)液中酸的當(dāng)量濃度，酸濃度越高，反應(yīng)NACLO3轉(zhuǎn)化率越高，反應(yīng)速度越快；②還原劑比例，該反應(yīng)的還原劑為CL－，還原劑比例高，反應(yīng)將以副反應(yīng)式完成，獲得的是CL2，而不是CLO2（對(duì)于二氧化氯發(fā)生器應(yīng)該是獲得的產(chǎn)物中CLO2比例越高越好）；③反應(yīng)應(yīng)具有必要的反應(yīng)停留時(shí)間，使原料能夠反應(yīng)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，一般來(lái)講，酸度越高，原料混合接觸良好，反應(yīng)溫度高（分子遷移速度快相當(dāng)于混合效果好），負(fù)壓爆氣（吸氣攪拌），都有利于提高反應(yīng)速度，減少所需的反應(yīng)停留時(shí)間。
對(duì)于發(fā)生工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)，必須考慮諸多因素中影響zui大的因素，盡可能使反應(yīng)工藝條件優(yōu)化達(dá)到原料NACLO3轉(zhuǎn)化率高（利用率高），CLO2收率高，反應(yīng)過(guò)程安全可靠，簡(jiǎn)單更于實(shí)施。
濰坊市金海源環(huán)保設(shè)備有限公司在開(kāi)發(fā)二氧化氯發(fā)生器階段，做了大量的優(yōu)化條件試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)酸度和還原劑比例是影響該反應(yīng)的主要因素，（影響達(dá)到百分之幾至幾十），即氯酸鈉溶液和鹽酸的比例合適，使反應(yīng)過(guò)程具有理想的酸度和還原劑比例，將保證反應(yīng)過(guò)程NACLO2轉(zhuǎn)化率高，CLO2的收率較高，其它因素如反應(yīng)溫度，壓力都不是主要因素（同樣原料比例下具有百分之一至二的收率差距），并且溫度和壓力的影響是可通過(guò)優(yōu)化反應(yīng)器設(shè)計(jì)（更好混合，具有足夠反應(yīng)停留時(shí)間）加以解決的。
所以，濰坊市金海源環(huán)保設(shè)備有限公司的二氧化氯發(fā)生器采用雙計(jì)量供料系統(tǒng)，確保原料進(jìn)料比例準(zhǔn)確；采用具有足夠反應(yīng)停留時(shí)間的脈動(dòng)助混濃度梯度流式反應(yīng)器，確保原料在反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)*，這種優(yōu)化的設(shè)計(jì)工藝，使得濰坊金海源公司的二氧化氯發(fā)生器的工藝指標(biāo)較高。
目前國(guó)內(nèi)*的行標(biāo)（中國(guó)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)品認(rèn)定技術(shù)條件HCRJ－067－1999）中關(guān)于二氧化氯發(fā)生器的幾個(gè)主要技術(shù)參數(shù)為：①CLO2發(fā)生能力，可以CLO2計(jì)也可以有效氯計(jì)不得低于額定指標(biāo)（如15000型設(shè)備小時(shí)有效氯產(chǎn)量不低于15000克）；②二氧化氯（以有效氯計(jì)）占總有效氯的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)不少于55%（原料比例控制合適，百分比就高）；③主要原料氯酸鈉的轉(zhuǎn)化率不低于60%（酸度不夠，反應(yīng)停留時(shí)間不夠，原料轉(zhuǎn)化率就低）。
濰坊市金海源環(huán)保設(shè)備有限公司的企標(biāo)中的相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)為：①發(fā)生器產(chǎn)量不低于額定指標(biāo)；②二氧化氯（以有效氯計(jì)）占總有效氯的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)大于60%；③原料氯酸鈉的轉(zhuǎn)化率大于80%。
有些企業(yè)稱(chēng)NACLO3轉(zhuǎn)化率高達(dá)85%，這沒(méi)有實(shí)際意義，只要酸的比例高，轉(zhuǎn)化率超過(guò)90%以上也容易達(dá)到，但反應(yīng)將按副反應(yīng)完成，CLO2得率低，對(duì)二氧化氯發(fā)生器而言沒(méi)有意義。另提到其收率為80%，這收率指什么？太含糊，應(yīng)該是產(chǎn)量中二氧化氯的比例越高越好，以二氧化氯占有效氯百分?jǐn)?shù)計(jì)。
二、 加熱問(wèn)題
對(duì)于一般化學(xué)反應(yīng)來(lái)說(shuō)，加熱溫度高，分子遷移速度快，分子更活躍，有利于加快反應(yīng)速度，但氯酸鈉與鹽酸反應(yīng)只要達(dá)到一定酸度和具有還原劑，反應(yīng)速度本來(lái)就很快，濰坊市金海源環(huán)保設(shè)備有限公司經(jīng)一系列試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在優(yōu)化的反應(yīng)條件下溫度對(duì)提高反應(yīng)產(chǎn)量或CLO2得率影響并不大，相反還有許多不利因素：①CLO2是見(jiàn)光受熱易分解的物質(zhì)，加熱反應(yīng)溫度越高，越容易造成CLO2分解（有些企業(yè)發(fā)生器產(chǎn)物中二氧化氯比例低，與些因素有很大關(guān)系）。如果二氧化氯分解量大，速度快還可能引起反應(yīng)器爆裂；②目前其它企業(yè)的反應(yīng)器基本上都是塑料材質(zhì)的，用反應(yīng)器外水浴加熱方式，導(dǎo)熱效果很差，水浴控制溫度如果是80。C以上，內(nèi)部反應(yīng)液溫度是多少？③塑料反應(yīng)器在高溫下會(huì)軟化，影響承壓能力。長(zhǎng)時(shí)間高溫使塑料反應(yīng)器老化加快，使用壽命縮短；④電加熱元件在有酸氣、CLO2氣環(huán)境下，極易腐蝕，，有可能出現(xiàn)電接點(diǎn)過(guò)熱，打火現(xiàn)象，引發(fā)設(shè)備自燃（加熱型設(shè)備在使用中出現(xiàn)過(guò)多起此類(lèi)事故）；⑤加熱反應(yīng)大大增加了發(fā)生器的使用功率，每年多花費(fèi)的電費(fèi)數(shù)萬(wàn)元。
國(guó)外商用型二氧化氯發(fā)生器就設(shè)備加熱反應(yīng)的設(shè)備，國(guó)內(nèi)有些企業(yè)在化學(xué)法二氧化氯發(fā)生器設(shè)備中采用加熱反應(yīng)工藝，并不是經(jīng)過(guò)大量科學(xué)試驗(yàn)，是從優(yōu)化反應(yīng)提高得率確定的，一些是沿襲電解法發(fā)生器的加熱反應(yīng)工藝，生搬硬套來(lái)的，有的是從商業(yè)角度考慮增加設(shè)備賣(mài)點(diǎn)。還有的是仿制別人設(shè)備追求與已有設(shè)備的創(chuàng)新點(diǎn)，到底加熱反應(yīng)是否科學(xué)？是否*化？可以說(shuō)這些企業(yè)沒(méi)有科學(xué)試驗(yàn)依據(jù)。
濰坊市金海源環(huán)保設(shè)備有限公司是國(guó)內(nèi)二氧化氯發(fā)生器的發(fā)明單位，是有較強(qiáng)的開(kāi)發(fā)和技改能力，如果加熱反應(yīng)工藝使反應(yīng)效率更高，這么多年難道就搞不出加熱式反應(yīng)設(shè)備，如需要可能濰坊市金海源環(huán)保設(shè)備有限公司的加熱方式和手段會(huì)比這些企業(yè)更*，更合理，更具有安全適用性。
濰坊市金海源環(huán)保設(shè)備有限公司一貫在經(jīng)營(yíng)中，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中本著科學(xué)的態(tài)度，實(shí)事求是。追求反應(yīng)工藝的優(yōu)化，通過(guò)原料比例的準(zhǔn)確，原料混合效果強(qiáng)化，具有足夠的反應(yīng)停留時(shí)間，在不加熱條件下所達(dá)到的工藝指標(biāo)明顯高于其它企業(yè)，而且設(shè)備使用的安全可靠性得到提高，故障率更低，更節(jié)能。
三、 負(fù)壓反應(yīng)式和正壓反應(yīng)式設(shè)備的比較
濰坊市金海源環(huán)保設(shè)備有限公司是負(fù)壓式二氧化氯發(fā)生器的發(fā)明單位，許多年一直生產(chǎn)、推廣負(fù)壓式設(shè)備。到目前為止，濰坊金海源公司的負(fù)壓式設(shè)備仍處于國(guó)內(nèi)同行中技術(shù)水平和質(zhì)量水平（如全程負(fù)壓操作更安全，停機(jī)沒(méi)有CLO2氣體揮發(fā)出來(lái)，流量顯示直觀，計(jì)量準(zhǔn)確等）。正壓式設(shè)備的產(chǎn)生是因?yàn)樨?fù)壓式設(shè)備在實(shí)際使用中有許多局限。如不能帶壓投加到供水管道中，不能投加到高位水體中，不能遠(yuǎn)距離加藥（不能因射流器出口壓力大或阻力大影響射流器抽吸負(fù)壓能力，使其不能實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器的負(fù)壓反應(yīng)）。上以往的發(fā)生器都是負(fù)壓式，正壓式發(fā)生器，有效濰坊市金海源環(huán)保設(shè)備有限公司大膽創(chuàng)新，*能帶壓反應(yīng)不、帶壓直接投加的解決了困難現(xiàn)場(chǎng)使用要求。使二氧化氯發(fā)生器的使用范圍更寬，更方便?？梢哉f(shuō)正壓式設(shè)備的出現(xiàn)是二氧化所發(fā)生器的重要技術(shù)進(jìn)步。
但二氧化氯發(fā)生器在傳統(tǒng)的意識(shí)中是不安全的有可能會(huì)發(fā)生爆炸，所以國(guó)內(nèi)外發(fā)生器工藝一直都是采用負(fù)壓式爆氣，但射流爆氣又對(duì)使用范圍有很多局限。如在射流器后再用一臺(tái)泵加壓投藥，要解決泵的耐腐、系統(tǒng)配合等問(wèn)題非常困難，既增大成本，使用又麻煩，故障特多。這引發(fā)了開(kāi)發(fā)新工藝的動(dòng)機(jī)。濰坊市金海源環(huán)保設(shè)備有限公司經(jīng)過(guò)試驗(yàn)和分析CLO2發(fā)生過(guò)程中引起爆炸的因素和條件。發(fā)現(xiàn)只要在反應(yīng)器中消除氣相聚集，就不可能發(fā)生CLO2爆炸，所以采用防氣相聚集的全液相反應(yīng)工藝就解決了正壓反應(yīng)中可能出現(xiàn)的安全問(wèn)題。
對(duì)于正壓反應(yīng)工藝中原料轉(zhuǎn)化率和CLO2得率問(wèn)題①首先從資料顯示CLO2在水中的溶解度是比較大的，并且隨著壓力增大，溶解度增大，反應(yīng)器壓力為0.1M/PA時(shí)，CLO2的溶解度大于3萬(wàn)MG/L，實(shí)際反應(yīng)時(shí)反應(yīng)液中二氧化氯濃度也只在2萬(wàn)多MG/L，所以在正壓反應(yīng)中二氧化氯溶解在水中完成液相反應(yīng)沒(méi)有問(wèn)題；②氯酸鈉與鹽酸反應(yīng)不是可逆反應(yīng)，只要氯酸鈉和鹽酸反應(yīng)條件合適，并不會(huì)因?yàn)榉磻?yīng)液中CLO2濃度高影響氯酸鈉反應(yīng)轉(zhuǎn)化，所做的負(fù)壓反應(yīng)與正壓反應(yīng)對(duì)照實(shí)驗(yàn)中，在其它條件優(yōu)化前提下（原料比例，反應(yīng)時(shí)間，混合效果）正壓反應(yīng)（0.3M/PA）的氯酸鈉轉(zhuǎn)化率和CLO2得率幾乎沒(méi)有影響。
而正壓式發(fā)生器開(kāi)發(fā)成功，使中國(guó)二氧化氯發(fā)生器的技術(shù)水平得到大大提升。
① 適用范圍更寬，對(duì)于帶壓的供水管，高位水塔等加藥現(xiàn)場(chǎng)都能直接加藥。
② 采用計(jì)量泵輸送原料和轉(zhuǎn)子流量計(jì)計(jì)量顯示，使原料進(jìn)料計(jì)量更準(zhǔn)確，更直觀。
③ 用計(jì)量泵后使二氧化氯發(fā)生器的控制水平得到提高，陸續(xù)開(kāi)發(fā)出流量在線控制和余氯在線控制，遠(yuǎn)傳*控制方式。
④ 可以不用壓力水射流器，簡(jiǎn)化了投加工藝，降低用水量，降低了運(yùn)行能耗。
⑤ 操作更簡(jiǎn)便，真正能實(shí)現(xiàn)無(wú)須專(zhuān)人值守，隨制水系統(tǒng)運(yùn)行能自動(dòng)開(kāi)、停機(jī)等比加藥，在停水、停電、缺料能自動(dòng)報(bào)警，停機(jī)。
正壓式發(fā)生器目前其它企業(yè)技術(shù)不過(guò)關(guān)，主要是反應(yīng)器耐腐問(wèn)題沒(méi)有解決，負(fù)壓式發(fā)生器的反應(yīng)器國(guó)內(nèi)外幾乎都是用PVC材料，但同樣用于正壓式發(fā)生器則因高酸度，高二氧化氯濃度條件下壓力越大，對(duì)塑料的腐蝕溶脹速度越快，使用壽命就越短。濰坊金海源公司經(jīng)一系列開(kāi)發(fā)試驗(yàn)采用鉭鈦合金材料制造的反應(yīng)器有效解決了耐腐、耐壓?jiǎn)栴}，使用安全可靠（zui早用的安陽(yáng)自來(lái)水公司已近六年仍然未見(jiàn)損壞），而負(fù)壓式的PVC反應(yīng)器正常使用壽命一般也就1－3年，可見(jiàn)鉭鈦合金反應(yīng)器的使用壽命要比負(fù)壓式發(fā)生器的PVC反應(yīng)器使用壽命還要長(zhǎng)。
四、 小結(jié)
1、 各企業(yè)的二氧化氯發(fā)生器的技術(shù)性能優(yōu)劣，不在于其工藝條件中加熱溫度高低，反應(yīng)壓力高低，應(yīng)看其整個(gè)工藝條件是否優(yōu)化，設(shè)備結(jié)構(gòu)、配置是否合理，具有實(shí)用性、可靠性。應(yīng)從其企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、部門(mén)的檢測(cè)報(bào)告，比較其氯酸鈉的轉(zhuǎn)化率，CLO2得率是否高，這些技術(shù)指標(biāo)高，當(dāng)然產(chǎn)品的工藝是優(yōu)化的。在優(yōu)化情況下實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量，操作越簡(jiǎn)單，部件越簡(jiǎn)化，運(yùn)行成本越低，使用故障越低，使用壽命越長(zhǎng)，其發(fā)生器的技術(shù)水平、產(chǎn)品質(zhì)量就越好。
2、 濰坊市金海源環(huán)保設(shè)備有限公司的發(fā)生器不用加熱，可帶壓反應(yīng)直接加藥。使得設(shè)備運(yùn)行電耗功率比加熱式低。不用大流量壓力水帶射流器，節(jié)省用水，節(jié)省供水泵電耗，供水管徑小，工程費(fèi)用節(jié)省，配套工程簡(jiǎn)化。并且發(fā)生器的運(yùn)行技術(shù)指標(biāo)高于行標(biāo)
