對于化學反應能否按設計工藝要求進行，發(fā)生器的結(jié)構(gòu)設計很重要，因為在生產(chǎn)規(guī)模的反應器里溫度、濃度、反應時間等化學反應條件是不均勻的，這些工藝條件不均勻主要與物料在反應器里的流動情況有關，流動引起的返混、傳熱和傳質(zhì)過程又會影響化學反應，而影響的大小又取決于化學反應本身的特點。這就是在規(guī)模生產(chǎn)中，宏觀動力學因素——返混、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞對化學反應的影響，只有充分認識這些關系，才能正確合理的設計二氧化氯發(fā)生器以及選擇合理的配置，從而使反應過程順利進行，達到所期待的轉(zhuǎn)化率和收率，同時使二氧化氯發(fā)生器具有良好的使用性能(安全、可靠且故障率低)?！　?、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?！　∑浠瘜W反應如下所示：　　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。實際生產(chǎn)中影響二氧化氯分解的因素很多，有時各種因素互相影響，一般來說主要是二氧化氯濃度過高或瞬間濃度過高而導致分解，初期表現(xiàn)只是爆鳴(緩慢爆炸)，此時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，使反應溫度升高，進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)生器設計中的關鍵問題?！　∮绊懚趸葷舛?，除與二氧化氯發(fā)生器的結(jié)構(gòu)和合理的配量有關外，還與外界操作因素有關，如二氧化氯發(fā)生器內(nèi)的真空度大小，直接關系到發(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，既要保持反應順利進行，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，也與內(nèi)部真空度大小有關。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)定運行的前提?！　∫獙崿F(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”快;另一方面要特別重視二氧化氯發(fā)生器的設計和操作條件，應使發(fā)生器和反應條件處于穩(wěn)定的情況之下，當物料的流量、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，在設計時必須予以認真考慮?！　?、連續(xù)多級反應器　　連續(xù)操作反應器是反應器內(nèi)的物料和產(chǎn)物隨進隨出，連續(xù)流動，這種反應器的特點是反應物濃度自始至終為一常數(shù)，因而反應速率也是確定不變的，這對氯酸鈉和雙氧水在硫酸介質(zhì)中進行的自催化反應尤為有利。在這種反應器里的物料充分混合，化學反應可以一直以最大的反應速度進行，同時還進行傳質(zhì)，傳熱和氣-液分離的過程，從而提高生產(chǎn)率。幾個這樣連續(xù)操作的反應器串聯(lián)即成連續(xù)多級反應器，這種反應物料從第 1 個反應器加入，依次通過各反應器，產(chǎn)物(二氧化氯和釜殘)分別從塔頂和塔釜排出，這種連續(xù)多級反應器既可以減少對反應不利的返混，同時物料在反應器中停留時間比單個反應器要集中在平均停留時間附近，從而可以達到較高的轉(zhuǎn)化率，同時生產(chǎn)過程容易控制，產(chǎn)品穩(wěn)定，需要較少的人力和操作費用。　　3、負壓曝氣　　負壓即是二氧化氯發(fā)生器內(nèi)在一定的真空度條件下進行，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)定運行具有十分重要的作用：　?。?）代替攪拌，使反應液充分混合，有利于化學反應?！　。?）供給熱量，以保證反應在一定的溫度條件下進行?！　。?）促進傳質(zhì)，傳熱和氣-液分離過程順利進行。　?。?）空氣進入發(fā)生器內(nèi)可使生成的二氧化氯氣體濃度下降，確保反應安全順利進行。曝氣可以歸納以下幾個過程:攪拌→混合→反應→吹脫出二氧化氯→進入氣相?！　∫刂贫趸劝l(fā)生器安全穩(wěn)定進行，應使二氧化氯生成速率等于二氧化氯吹脫速率，這時二氧化氯收率最高。曝氣過小時，即二氧化氯生成速率遠大于二氧化氯吹脫速率，由于起不到攪拌、混合、反應、吹脫和稀釋的作用，造成反應液中二氧化氯的濃度過大，副反應增多，二氧化氯的收率降低，也帶來不安全因素。當曝氣過大時，即二氧化氯吹脫速率遠大于二氧化氯生成速率，反應器內(nèi)發(fā)生“液泛現(xiàn)象”，這樣曝氣不僅起不到應有的作用，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，同時也帶來不安全因素。可見適宜的曝氣是二氧化氯發(fā)生器實現(xiàn)安全、穩(wěn)定運行的重要前提?！　≡趯嶋H生產(chǎn)中，除反應物濃度、原料配比、反應壓力在一定溫度條件下進行化學反應外，為適應外界和操作帶來不利的影響，保證生產(chǎn)安全穩(wěn)定順利進行，曝氣還是一個有操作彈性的可控因素?！　?、設備材質(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，因為它不僅涉及到二氧化氯特殊的氧化性，同時還面臨著負壓、較高溫度、較高酸度的溶液，是二氧化氯發(fā)生器設計中的重要內(nèi)容，選用適宜的材質(zhì)，不僅可滿足工藝指標的實現(xiàn)，也為連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)提供了可靠的保證?！　〔馁|(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)生器時要特別注意的是鈦材的純度和加工的焊接點。

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