[发明专利]一种消除气相法氧化物生产过程中氯气的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于气相法氧化物生产领域，特别涉及一种消除气相法氧化物生产过程中氯气的方法及装置。

背景技术

气相法氧化物如气相法二氧化硅、氧化铝、氧化钛等是以前驱体氯化物在氢氧火焰中进行高温水解缩聚反应而得到的超细粉体。其反应机理如下：

         

其中M为Si，Al，Ti等。

采用气相法工艺生产氧化物，基本都包含反应（氢气氧气反应，前驱体水解缩聚反应）、粒子聚集（原生粒子碰撞聚集成聚集体、附聚体，便于分离和收集）、气固分离（氧化物粒子和气体的分离）、脱酸(脱除吸附在粒子表面的氯化氢)、粒子收集、尾气处理等工序。关于气相法生产氧化物的工艺的专利比较多（如CN200610035301.3, CN98114270.2, CN200610033695.9，CN200610033694.4等）。

在气相法氧化物生产过程中，为保证反应完全以及获得所需要的高温场，氢气和氧气（空气）一般都是高于理论计算量，因此在气相法氧化物生产工艺中，具有以下几个特点：

1)  反应温度高，由氢气和氧气燃烧形成的反应区温度1000~2000℃，在聚集和脱酸等工序中，温度也高于400℃；

2)  产生副产物氯化氢（HCl）；

3)  系统中含有氧。

在上述环境中，HCl在高温和氧的存在下，易发生氧化还原反应，生成氯气和水，反应如式（3）：

氯气的产生，为生产带来非常大的麻烦。通常的方法是采用碱液（如氢氧化钠、氢氧化钙等）对其进行洗涤吸收，从而生成次氯酸盐（如次氯酸钙或次氯酸钠）。然而次氯酸盐不稳定，在酸性条件下又容易释放出氯气，因此未达到消除氯气的目的。

CN 200610035301.3中提到了在聚集器上设置加氢装置，向聚集器中添加一定量的氢气，让氢气与氯气反应生成氯化氢，从而达到消除氯气的目的。然而由前面的描述及式（3）知道，氯化氢在高温下又容易与氧气反应，重新生成氯气，除氯效果不理想。所以找到一种行之有效的消除气相法氧化物生产过程中的氯气的方法非常有必要。

在传统的工艺中，有在聚集器设置加氢装置如CN200610035301.3，CN102120580A等，然而从实际应用看，在反应器中的温度为1000-2000℃，进入聚集器后，即使在聚集器后端，温度也高于400℃。由前面的分析可以知道，通入氢气后，虽然氯气能够与氢气反应生成氯化氢，然而在高温下，氯化氢又将与氧气进行反应，重新生成氯气。另外，即使在聚集器把氯气消除了，然而进入脱酸炉后，仍需经过高于400℃的高温场，又有部分氯化氢与氧气反应生成氯气，因此这种工艺对于除氯效果不明显。

发明内容

本发明的目的在于克服现有不足，提供一种消除气相法氧化物生产过程中氯气的方法及装置。

本发明所采取的技术方案是：

一种消除气相法氧化物生产过程中氯气的方法，包括以下步骤：待气相法氧化物生产过程中产生的含氯尾气温度低于400℃后，通入氢气并催化其与氯气反应生成氯化氢，然后经过尾气处理系统进行处理排放。

优选的，在尾气排放前消除尾气中过量的氢气。

一种消除气相法氧化物生产过程中氯气的装置，包括反应器（1）、聚集器（2）、分离器（3）、脱酸炉（4）和尾气处理系统（6），反应混合物从反应器进入聚集器聚集后，进入分离器，分离出的固体粒子进入脱酸炉脱酸，分离器和脱酸炉排出的含氯尾气进入尾气处理系统进行处理排放，其特征在于：在分离器和/或脱酸炉与尾气处理系统之间的气体输送管道上串连有加氢除氯器（5），加氢除氯器串连于气体输送管道中尾气温度不高于400℃处。

上述加氢除氯器为带有法兰连接的管道结构，该管道上开设有至少一个向内的喷气口，喷气口外部连接至氢气源。

优选的，加氢除氯器的管道上设有可透射紫外线的部位，该部位外设置有紫外光源。或者，加氢除氯器的管道内设有催化H₂和Cl₂反应的催化剂。

优选的，在尾气处理系统至尾气排放口之间设有用于消除尾气中过量氢气的除氢器。

 本发明的有益效果是：

本发明在分离器与脱酸炉排出的含氯尾气通往尾气处理系统的气体输送管道上连接加氢除氯器，因为从分离器和脱酸炉排出的尾气温度已经低于400℃，此时通入氢气，与氯气反应生成氯化氢，在此环境下，氯化氢将不再与氧气反应生成氯气，因而能够获得很好的除氯效果。

附图说明