[发明专利]二氧化氯产生系统与方法

说明书

相关申请

本申请要求于2009年12月7日提交的第61/267,142号美国专利申请的优先权，其内容通过引用整体地结合于本文中。

技术领域

本发明涉及一种新型二氧化氯生产装置或反应器、一种由商品级或其它等级的原材料生产大量二氧化氯的新系统以及就地使用反应器的方法。

背景技术

在小规模和大规模漂白、氧化与消毒作业中，使用各种氯产品。这些作业的范围从提供家庭漂白和消毒用弱次氯酸钠溶液(液体漂白溶液，约含5％次氯酸钠)到向废水处理厂的废液输送纯氯气。但是，使用纯氯气的一个问题是，若发生泄漏和事故，纯氯气对作业人员具有很高的毒性和危险。

比运输然后在现场使用氯气更安全的一种常用大规模水净化方法是在现场生产二氧化氯。这种强氧化剂用于对饮用水处理厂和废水处理厂中的水流进行氧化，以进行消毒。作为一种强氧化剂，二氧化氯能够对氧化势低于它的化合物进行氧化，因而能够消灭病毒、细菌和其它微生物。为了最大限度地提高其氧化和消毒效果，在水处理系统中，优选在沉淀槽或沉淀池之后添加二氧化氯。

二氧化氯(ClO₂；CASR n 10049-04-4)在室温下是一种黄绿色气体，在阴暗处稳定，但在光照下不稳定。如上所述，它被公认为是一种极强的灭菌剂、消毒剂和氧化剂。至于二氧化氯在商业用水、废水和水净化应用的法规准许方面，

在1967年，美国环境保护局(“EPA”)首先注册了液态二氧化氯作为一种消毒剂和灭菌剂。在1988年，EPA注册了二氧化氯气体作为一种灭菌剂。

二氧化氯通过阻断养分穿过细胞壁的输送而杀灭微生物。二氧化氯是一种气体，在水中的溶解度很高，其气味类似于氯漂白剂。但是，不应把二氧化氯与氯气混淆。它们是两种不同的药剂，反应特性不同，并且产生几乎完全不同的副产物。

二氧化氯(ClO₂)具有以下优点。首先，二氧化氯通过氧化起作用，而不是通过氯气的氯化反应方式起作用。这实际上消除了有可能增加某些癌症危险的氯化有机化合物的形成。其次，如果在现场产生二氧化氯，就不需要在现场存储氯气和/或运输氯气。

在市场上可以买到多种二氧化氯发生器。其中许多产品在其产生二氧化氯的过程中仍利用气态氯，这种方式虽然有效，但仍存在与氯气相关的风险管理问题。

发明内容

许多参考文献揭示了二氧化氯的生产方法。但是，这些参考文献未实现采用本发明的反应物和条件进行生产所能达到的可靠效果和一致性作业方式。考虑到氯气使用中固有的毒性和风险，需要开发一种在氧化和消毒应用中更安全、更可靠地使用氯气的方法。考虑到已知的二氧化氯生产方法在使用工业级或商品级原材料时对生产率有所高估且对副产物有所低估，需要开发一种能够可靠、一致地利用工业级和商品级反应物以足够高且经济性的生产率生产二氧化氯，并且最大限度地减少不受欢迎的副产物的方法。

编号为20050244328的美国专利公告揭示了一种二氧化氯发生器和二氧化氯生产方法。本发明实施例的发明人提出了对二氧化氯产生的进一步改善和改进。

在下文中所述并提出权利要求的本发明通过提供一种氧化和消毒用二氧化氯气体生产反应室、系统和方法而改进了现有技术。如下所述，本发明通过直接满足上述需求而改进了现有技术。

本发明涉及一种可用于由商品级和工业级反应物高效生产二氧化氯气体的新型反应室。本发明还包括可用于向需要二氧化氯的液流添加二氧化氯的系统，在该系统中布置有多个添加点，对沿液流布置的多个点进行监视，从而在起始添加点之后的点补充二氧化氯。

因此，本发明的一个目的是通过反应室的新型设计改进现有的二氧化氯产生技术，在该反应室中，常用的商品级和工业级反应物受控完全反应或几乎完全反应，从而实现很高的二氧化氯气体生产率。一个相关方面是实现采用单个反应室产生任意量的二氧化氯的能力，并且在该过程中，除了改变前体药剂在反应器中的体积或数量(流量)外，无需改变任何东西。

本发明的另一方面是实现一种能够达到很高的二氧化氯气体生产率的二氧化氯生产方法。本发明的另一方面是提供一种在二氧化氯的使用地点(水流或其它液流的消毒地点)附近生产二氧化氯的装置，以减少毒药逸散和对工人、环境和附近人员造成危害的危险。