對于化學(xué)反應(yīng)能否按設(shè)計(jì)工藝要求進(jìn)行，發(fā)生器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)很重要，因?yàn)樵谏a(chǎn)規(guī)模的反應(yīng)器里溫度、濃度、反應(yīng)時(shí)間等化學(xué)反應(yīng)條件是不均勻的，這些工藝條件不均勻主要與物料在反應(yīng)器里的流動情況有關(guān)，流動引起的返混、傳熱和傳質(zhì)過程又會影響化學(xué)反應(yīng)，而影響的大小又取決于化學(xué)反應(yīng)本身的特點(diǎn)。這就是在規(guī)模生產(chǎn)中，宏觀動力學(xué)因素——返混、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞對化學(xué)反應(yīng)的影響，只有充分認(rèn)識這些關(guān)系，才能正確合理的設(shè)計(jì)二氧化氯發(fā)生器以及選擇合理的配置，從而使反應(yīng)過程順利進(jìn)行，達(dá)到所期待的轉(zhuǎn)化率和收率，同時(shí)使二氧化氯發(fā)生器具有良好的使用性能(安全、可靠且故障率低)。
1、安全因素是首位
由于二氧化氯本身特有的性質(zhì)所決定，在制備過程中很容易發(fā)生爆炸，出現(xiàn)這種現(xiàn)象是由各種原因而引起的二氧化氯分解所致。
其化學(xué)反應(yīng)如下所示：
2ClO? → 2Cl? + 2O?
由上式可以看出，二氧化氯分解生成氯氣和氧氣，這不但使二氧化氯收率降低，而且也使二氧化氯純度降低。實(shí)際生產(chǎn)中影響二氧化氯分解的因素很多，有時(shí)各種因素互相影響，一般來說主要是二氧化氯濃度過高或瞬間濃度過高而導(dǎo)致分解，初期表現(xiàn)只是爆鳴(緩慢爆炸)，此時(shí)必須引起注意和采取有效措施，否則二氧化氯在分解過程中又放出熱量，使反應(yīng)溫度升高，進(jìn)一步使二氧化氯的生成速率加快，從而產(chǎn)生劇烈的爆炸而釀成事故。如何控制二氧化氯發(fā)生器內(nèi)二氧化氯的濃度就成了二氧化氯發(fā)生器設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題。
影響二氧化氯濃度，除與二氧化氯發(fā)生器的結(jié)構(gòu)和合理的配量有關(guān)外，還與外界操作因素有關(guān)，如二氧化氯發(fā)生器內(nèi)的真空度大小，直接關(guān)系到發(fā)生器內(nèi)部參數(shù)的變化，諸如溫度和二氧化氯脫出速度，否則就會帶來不安全因素。同樣二氧化氯發(fā)生器為達(dá)到良好的氣-液分離效果，發(fā)生器內(nèi)必須保證有氣體的安全通路，既要保持反應(yīng)順利進(jìn)行，又要防止二氧化氯氣體在發(fā)生器上部的積聚，這與發(fā)生器結(jié)構(gòu)有關(guān)，也與內(nèi)部真空度大小有關(guān)。真空度過大或過小均會破壞二氧化氯發(fā)生器內(nèi)安全穩(wěn)定的運(yùn)行，可見二氧化氯發(fā)生器內(nèi)適宜的真空度是安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提。
要實(shí)現(xiàn)二氧化氯發(fā)生器安全穩(wěn)定操作，首先要使用自動化儀表，使生產(chǎn)操作的“動態(tài)響應(yīng)”快;另一方面要特別重視二氧化氯發(fā)生器的設(shè)計(jì)和操作條件，應(yīng)使發(fā)生器和反應(yīng)條件處于穩(wěn)定的情況之下，當(dāng)物料的流量、濃度或溫度由于某種原因而有波動以后，二氧化氯發(fā)生器能自動恢復(fù)到正常操作狀態(tài)，這就是二氧化氯發(fā)生器的動態(tài)特性即穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì)時(shí)必須予以認(rèn)真考慮。
2、連續(xù)多級反應(yīng)器
連續(xù)操作反應(yīng)器是反應(yīng)器內(nèi)的物料和產(chǎn)物隨進(jìn)隨出，連續(xù)流動，這種反應(yīng)器的特點(diǎn)是反應(yīng)物濃度自始至終為一常數(shù)，因而反應(yīng)速率也是確定不變的，這對氯酸鈉和雙氧水在硫酸介質(zhì)中進(jìn)行的自催化反應(yīng)尤為有利。在這種反應(yīng)器里的物料充分混合，化學(xué)反應(yīng)可以一直以最大的反應(yīng)速度進(jìn)行，同時(shí)還進(jìn)行傳質(zhì)，傳熱和氣-液分離的過程，從而提高生產(chǎn)率。幾個(gè)這樣連續(xù)操作的反應(yīng)器串聯(lián)即成連續(xù)多級反應(yīng)器，這種反應(yīng)物料從第 1 個(gè)反應(yīng)器加入，依次通過各反應(yīng)器，產(chǎn)物(二氧化氯和釜?dú)?分別從塔頂和塔釜排出，這種連續(xù)多級反應(yīng)器既可以減少對反應(yīng)不利的返混，同時(shí)物料在反應(yīng)器中停留時(shí)間比單個(gè)反應(yīng)器要集中在平均停留時(shí)間附近，從而可以達(dá)到較高的轉(zhuǎn)化率，同時(shí)生產(chǎn)過程容易控制，產(chǎn)品穩(wěn)定，需要較少的人力和操作費(fèi)用。
3、負(fù)壓曝氣
負(fù)壓即是二氧化氯發(fā)生器內(nèi)在一定的真空度條件下進(jìn)行，而曝氣就是向二氧化氯發(fā)生器內(nèi)不斷的通入空氣，這對發(fā)生器安全穩(wěn)定運(yùn)行具有十分重要的作用：
?。?）代替攪拌，使反應(yīng)液充分混合，有利于化學(xué)反應(yīng)。
?。?）供給熱量，以保證反應(yīng)在一定的溫度條件下進(jìn)行。
?。?）促進(jìn)傳質(zhì)，傳熱和氣-液分離過程順利進(jìn)行。
?。?）空氣進(jìn)入發(fā)生器內(nèi)可使生成的二氧化氯氣體濃度下降，確保反應(yīng)安全順利進(jìn)行。曝氣可以歸納以下幾個(gè)過程:攪拌→混合→反應(yīng)→吹脫出二氧化氯→進(jìn)入氣相。
要控制二氧化氯發(fā)生器安全穩(wěn)定進(jìn)行，應(yīng)使二氧化氯生成速率等于二氧化氯吹脫速率，這時(shí)二氧化氯收率最高。曝氣過小時(shí)，即二氧化氯生成速率遠(yuǎn)大于二氧化氯吹脫速率，由于起不到攪拌、混合、反應(yīng)、吹脫和稀釋的作用，造成反應(yīng)液中二氧化氯的濃度過大，副反應(yīng)增多，二氧化氯的收率降低，也帶來不安全因素。當(dāng)曝氣過大時(shí)，即二氧化氯吹脫速率遠(yuǎn)大于二氧化氯生成速率，反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生“液泛現(xiàn)象”，這樣曝氣不僅起不到應(yīng)有的作用，還破壞了流體在二氧化氯發(fā)生器內(nèi)的流動狀況，嚴(yán)重的影響了傳質(zhì)、傳熱和氣-液分離過程的效果，不但使二氧化氯收率降低，同時(shí)也帶來不安全因素?？梢娺m宜的曝氣是二氧化氯發(fā)生器實(shí)現(xiàn)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的重要前提。
在實(shí)際生產(chǎn)中，除反應(yīng)物濃度、原料配比、反應(yīng)壓力在一定溫度條件下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)外，為適應(yīng)外界和操作帶來不利的影響，保證生產(chǎn)安全穩(wěn)定順利進(jìn)行，曝氣還是一個(gè)有操作彈性的可控因素。
4、設(shè)備材質(zhì)
二氧化氯發(fā)生器在制備二氧化氯過程中，對材質(zhì)的防腐要求是很高的，因?yàn)樗粌H涉及到二氧化氯特殊的氧化性，同時(shí)還面臨著負(fù)壓、較高溫度、較高酸度的溶液，是二氧化氯發(fā)生器設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容，選用適宜的材質(zhì)，不僅可滿足工藝指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，也為連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)提供了可靠的保證。
材質(zhì)除要具備良好的抗腐蝕能力、耐溫、耐壓外，還要有良好的傳熱效果以及便于加工制造等性能，綜合各種因素，實(shí)踐證明目前選擇鈦材為材質(zhì)比較合適。鈦材是比較昂貴的材質(zhì)，制作發(fā)生器時(shí)要特別注意的是鈦材的純度和加工的焊接點(diǎn)。
二氧化氯具有殺菌、漂白、除臭、消毒、保鮮的功能。
作用機(jī)理主要是氧化作用,二氧化氯分子的電子結(jié)構(gòu)呈不飽和狀態(tài),外層共有19個(gè)電子，具有強(qiáng)烈的氧化作用力;
主要是對富有電子(或供電子)的原子基團(tuán)(如含巰基的酶和硫化物，氯化物)進(jìn)行攻擊;
強(qiáng)行掠奪電子,使之成為失去活性和改變性質(zhì)的物質(zhì)，從而達(dá)到其目的。
二氧化氯發(fā)生器選型方法
（1）根據(jù)每天污水量/凈水量，計(jì)算出每小時(shí)污水流量/凈水流量，再乘以投加量。
（2）設(shè)備選型：
（例如：某醫(yī)院一天污水量為200立方，排放時(shí)間10小時(shí)，每小時(shí)污水量為20立方;
根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)，綜合性醫(yī)院每立方污水投加30克二氧化氯，故設(shè)備型號為：ZHA-600克，即每小時(shí)發(fā)生量為：600克。）
1、殺菌機(jī)理
二氧化氯對細(xì)胞壁有較強(qiáng)的吸附和穿透能力，放出原子氧將細(xì)胞內(nèi)的含巰基的酶氧化起到殺菌作用。
2、漂白作用
二氧化氯的漂白是通過放出原子氧和產(chǎn)生次氯酸鹽而達(dá)到分解色素的目的。
a 二氧化氯具有殺菌、漂白、除臭、消毒、保鮮的功能。
作用機(jī)理主要是氧化作用,二氧化氯分子的電子結(jié)構(gòu)呈不飽和狀態(tài),外層共有19個(gè)電子，具有強(qiáng)烈的氧化作用力;
主要是對富有電子(或供電子)的原子基團(tuán)(如含巰基的酶和硫化物，氯化物)進(jìn)行攻擊，強(qiáng)行掠奪電子,使之成為失去活性和改變性質(zhì)的物質(zhì)，從而達(dá)到其目的。
二氧化氯發(fā)生器選型方法
（1）根據(jù)每天污水量/凈水量，計(jì)算出每小時(shí)污水流量/凈水流量，再乘以投加量。
（2）設(shè)備選型：
（例如：某醫(yī)院一天污水量為200立方，排放時(shí)間10小時(shí)，每小時(shí)污水量為20立方;
根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)，綜合性醫(yī)院每立方污水投加30克二氧化氯，故設(shè)備型號為：ZHA-600克，即每小時(shí)發(fā)生量為：600克。）
1、殺菌機(jī)理
二氧化氯對細(xì)胞壁有較強(qiáng)的吸附和穿透能力，放出原子氧將細(xì)胞內(nèi)的含巰基的酶氧化起到殺菌作用。
2、漂白作用
二氧化氯的漂白是通過放出原子氧和產(chǎn)生次氯酸鹽而達(dá)到分解色素的目的。
用他做漂白劑代替氯氣、氯酸鹽等，可阻止并避免與纖維發(fā)生氧化而降低纖維強(qiáng)度，因而效果更全面。
3、除臭作用
二氧化氯的除臭是因?yàn)樗芘c異味物質(zhì)(如H2S、-SOH、-NH2等)發(fā)生脫水反應(yīng)并使異味物質(zhì)迅速氧化轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)。
而且它能阻止蛋氨酸分解成乙烯,也能破壞已形成的乙烯,從而延緩腐爛，同時(shí)殺死微生物而不與脂肪酸反應(yīng)并不破壞食品結(jié)構(gòu)。
用他做漂白劑代替氯氣、氯酸鹽等，可阻止并避免與纖維發(fā)生氧化而降低纖維強(qiáng)度，因而效果更全面。
3、除臭作用
二氧化氯的除臭是因?yàn)樗芘c異味物質(zhì)(如H2S、-SOH、-NH2等)發(fā)生脫水反應(yīng)并使異味物質(zhì)迅速氧化轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)。
而且它能阻止蛋氨酸分解成乙烯,也能破壞已形成的乙烯,從而延緩腐爛，同時(shí)殺死微生物而不與脂肪酸反應(yīng)并不破壞食品結(jié)構(gòu)。
二氧化氯發(fā)生器的總體結(jié)構(gòu)由供料系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和安全系統(tǒng)構(gòu)成：發(fā)生器外殼為PVC材料。
影響二氧化氯消毒效果的因素：
1、 水溫：與液氯消毒相似，溫度越高，二氧化氯的殺菌效力越大。在同等條件下，當(dāng)體系溫度從20℃降到10℃時(shí)，二氧化氯對隱孢子蟲的滅活效率降低了4%。溫度低時(shí)二氧化氯的消毒能力較差，大約5℃時(shí)要比20℃時(shí)多消毒劑31%～35%。
2、 pH值：適應(yīng)范圍寬。ClO2分解是pH和OH-濃度的函數(shù)： 當(dāng) pH值＞9時(shí)
2 ClO2 2 OH-= ClO2- ClO3- H2O?。ㄡ磻?yīng)）
3、懸浮物：懸浮物能阻礙二氧化氯直接與細(xì)菌等微生物的接觸，從而不利于二氧化氯對微生物的滅活。
4、二氧化氯投加量與接觸時(shí)間：
二氧化氯對微生物的滅活效果隨其投加量的增高而提高，消毒劑對微生物的總體滅活效果取決于殘余消毒劑濃度與接觸時(shí)間的乘積，因此延長接觸時(shí)間也有助于提高消毒劑的滅菌效果，但出水余量不可過高，否則易產(chǎn)生異味和提高色度。
5、光對二氧化氯的影響：
二氧化氯化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，見光極易分解，以穩(wěn)定性液體二氧化氯的衰減為例，在二氧化氯初始濃度為1mg/l，衰減時(shí)間為20分鐘，陽光直射、室內(nèi)有光、室內(nèi)無光下的二氧化氯殘余率分別為12.12%（實(shí)測值）88.55%（實(shí)測值）99.85%（計(jì)算值）。
工作原理：
化學(xué)方程式：
NaClO3+2HC1=NaC1+C1O2+1/2C12+H2O;5NaC1O2+4HC1=4C1O2+5NaC1+2H2O
原料供應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的氯酸鈉水溶液和鹽酸（濃度30-31%）在計(jì)量調(diào)節(jié)系統(tǒng)、電控系統(tǒng)的作用下被定量輸送到發(fā)應(yīng)罐內(nèi)，在一定溫度下經(jīng)過負(fù)壓曝氣發(fā)應(yīng)反應(yīng)生成二氧化氯和Cl2的氣液混合物，經(jīng)吸收系統(tǒng)吸收制成一定濃度的二氧化氯混合消毒液，投加到待處理的水中或需要消毒的物體，完成二氧化氯和Cl2的協(xié)同消毒、氧化等作用。
消毒性能：
二氧化氯消毒劑可以滅殺一切微生物，包括細(xì)菌繁殖體、細(xì)胞芽孢、真菌、分枝桿菌和肝炎病毒、各種傳染病毒菌等。其對微生物的殺菌機(jī)理為：二氧化氯對細(xì)胞壁有較強(qiáng)的吸附穿透力，可有效地使氧化細(xì)胞內(nèi)含琉基的酶，快速的抑制微生物蛋白質(zhì)的合成來破壞微生物。
二氧化氯的消毒能力和氧化能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過Cl2，不會像Cl2那樣生成對人體有害的有機(jī)鹵化物和三鹵甲烷（致癌物質(zhì)）。能有效的破壞酚、硫化物等有害物質(zhì)。二氧化氯消毒劑具有無毒、無害、消毒后的水果、蔬菜不用清洗便可直接食用的眾多優(yōu)點(diǎn)。
應(yīng)用范圍：
1、各種場合下的生活、飲用、自來水的消毒；
2、餐廳、賓館、家庭、餐具衛(wèi)生設(shè)施的滅菌消毒和空氣環(huán)境消毒等。
3、食品、飲料廠、發(fā)酵工業(yè)的設(shè)備、管道、容器的最終滅菌消毒。
4、乳品廠、屠宰場的管道、設(shè)施及環(huán)境的滅菌處理；
5、醫(yī)院污水的滅菌消毒處理；
6、游泳池、工業(yè)循環(huán)水、浴池水的滅菌消毒；
7、醫(yī)院、衛(wèi)生、臨床器械的消毒、滅菌、除臭的防霉處理；
8、家庭、賓館、飯店、水果蔬菜、魚肉等食品的保鮮及最終淋洗消毒；
9、配置各種口腔消毒液、除臭劑及創(chuàng)口清洗液等。
10、廢水回用中的滅菌及脫臭；
11、面粉與各種食品的漂白劑；
12、造紙、印染行業(yè)的漂白藥劑；
13、電鍍含氰廢水的破氰處理、印染廢水的脫色處理，工業(yè)徨冷卻水的除藻滅菌處理。
449717568
