蒽醌法生產雙氧水的傳統工藝和全酸性工藝對比

喬迎超，萬雙華（中國石化長嶺分公司，湖南 岳陽 414012）

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蒽醌法生產雙氧水的傳統工藝和全酸性工藝對比

喬迎超，萬雙華
（中國石化長嶺分公司，湖南 岳陽 414012）

摘要：介紹了蒽醌法生產雙氧水的傳統工藝和全酸性工藝，對兩種工藝的主要技術指標進行了分析對比，得出全酸性工藝催化劑活性好，氫化效率、氧化效率高，萃余含量低，生產裝置能耗低，產品質量達到工業標準的優等品，同時指出了雙氧水生產技術未來的發展方向。

關鍵詞：雙氧水；蒽醌法；傳統；全酸性；對比

雙氧水是一種綠色化工產品，分解產物為水和氧氣，可作為氧化劑、漂白劑、消毒劑、脫氧劑、聚合物引發劑和交聯劑，因此，廣泛應用于化工、造紙、環境保護、電子、食品、醫藥、紡織、礦業、農業廢料加工等行業［1］。隨著人民生活水平和生活質量的提高以及環保意識的加強，將進一步推動雙氧水的發展，其開發利用前景廣闊。

目前，世界上雙氧水的生產方法主要有電解法、蒽醌法、異丙醇法、陰極陽極還原法和氫氧直接化合法［2］等，其中蒽醌法是目前國內外生產雙氧水最主要的方法，根據工藝酸堿性不同，蒽醌法又可分為傳統（酸堿混合）工藝和全酸性工藝，國內目前 70多套生產雙氧水的裝置大多采用傳統工藝［3］，只有3套采用全酸性工藝。

1　工藝原理及描述

傳統工藝是以2-乙基蒽醌（2-EAQ）為載體，重芳烴（AR）和磷酸三辛酯（TOP）為混合溶劑配制成工作液［4］。該工作液與氫氣在固定床內進行氫化反應，得到相應的氫蒽醌溶液（氫化液）。氫化液在氧化塔與空氣反應，將氫蒽醌還原成蒽醌，同時生成雙氧水（氧化液），經過萃取后得到濃度為27%～35%的雙氧水溶液。萃取后的工作液（萃余液）經萃余液分離器分離掉大部分水分，再經堿塔、白土床再生后，進入系統循環使用。

全酸性工藝是以 2-乙基蒽醌（2-EAQ）作為載體，以重芳烴（AR）、磷酸三辛酯（TOP）和2-甲基環己烷醋酸酯（2-MCHA）作為溶劑，配制成工作液。將工作液與氫氣一起通入氫化塔內進行氫化反應，得到相應的2-乙基氫蒽醌溶液（氫化液）。氫化液進入氧化塔后被空氣氧化，氫蒽醌還原為蒽醌，同時生成雙氧水。含有雙氧水的工作液（氧化液）進入萃取塔，經過萃取后得到濃度為35%～42%的雙氧水溶液。經萃取后的工作液（萃余液）先經高效聚結分離器脫水，然后再分出總流量的20%～30%經真空脫水器脫水、活性氧化鋁再生后與剩下的工作液匯合，進入系統循環使用。

傳統工藝和全酸性工藝在氫化、氧化、萃取凈化工序基本類似，差別在于后處理工序。傳統工藝后處理工序先經過堿塔堿洗，然后經白土床再生后返回氫化工序，此時工作液呈堿性，而氧化、萃取工序工作液則呈酸性。全酸性工藝后處理工序中部分工作液先經真空脫水器脫水，再經白土床再生后返回氫化工序，整個過程為酸性環境。

傳統工藝和全酸性工藝反應原理一致，反應原理如下：

2　主要工藝指標對比與討論

從表1、2和圖1、圖2、圖3中可以看出，全酸性工藝比傳統工藝氫化效率高2.58～3.55 g/L，氧化效率高2.62～3.16 g/L，這可能是由于全酸性工藝工作液中蒽醌溶解度高，從而使得氫化效率和氧化效率高。收率方面全酸性工藝基本維持在95%，表明全酸性工藝生產雙氧水的裝置運行穩定、高效。

表1　傳統工藝與全酸性工藝生產數據Table 1　Production data of traditional process and all acid process

表2　國內外雙氧水生產商使用技術對比Table 2　Comparison of domestic and foreign hydrogen peroxide technologies

圖1　兩種工藝氫化效率對比Fig.1 Comparison of hydrogenation efficiency of two processes

圖2　兩種工藝氧化效率對比Fig.2 Comparison of oxidation efficiency of two processes

圖3　兩種工藝收率對比Fig.3 Comparison of yield of two processes

圖4　兩種工藝萃余含量對比Fig.4 Comparison of extraction residue of two processes

從圖4中可以看出，兩種工藝萃余含量均小于安全指標0.30 g/L，說明兩套裝置運行都很安全，但全酸性工藝生產裝置萃余更低，更加安全，且萃余低可增加產量，經計算［5］，萃余每降低 0.1 g/L，每天可多產27.5%成品雙氧水1.1 t（對于產能2萬t/a的裝置）。另外，萃取濃度偏高會引起萃余偏高，傳統工藝萃取濃度提至 30.05%時，萃余則漲至 0.20 g/L，而全酸性工藝萃取濃度大于35%時，萃余仍小于0.14 g/L。

從表3中可以看出，傳統工藝和全酸性工藝產品均達到GBT 1616-2014工業過氧化氫標準，但全酸性工藝產品質量主要技術指標已達到優等品，在市場中明顯占有更大的優勢。

表3　兩種工藝產品質量對比Table 3　Comparison of product quality of two processes

從表4中可以看出，傳統工藝裝置除了活性氧化鋁和磷酸三辛酯外，各項物耗指標均大于全酸性工藝，而能耗上除了動力電略低外，其它指標如蒸汽、循環水、脫鹽水等均大于全酸性工藝。綜合來看，全酸性工藝裝置能耗物耗低，生產成本相對較低，適應市場能力較強，有利于全酸性工藝在全國進一步推廣。

表4　兩種工藝裝置物耗能耗對比Table 4　Comparison of material and energy consumption of two processes

工作液體系方面，傳統工藝溶劑為AR+TOP（75∶25），蒽醌溶解度為125～140 g/L；而全酸性工藝溶劑為 AR+TOP+2-MCHA（70∶20∶10），蒽醌溶解度為 180～200 g/L，溶解度比傳統工藝高55～60 g/L，而溶解度高有利于提高氫效和氧效。

催化劑活性方面，傳統工藝采用鈀觸媒或者鎳觸媒，催化劑活性僅為3.6 g H2O2/（g·d），而全酸性工藝采用新型SC-A06催化劑，具有高加氫活性和高選擇性，催化劑活性為10～12 g H2O2/（g·d），是傳統工藝的3倍，選擇性則為傳統工藝的2倍，催化劑活性已接近世界先進水平。

3　結束語

通過對傳統工藝和全酸性工藝主要工藝指標、工作液及催化劑等方面的對比，得出全酸性工藝蒽醌溶解度高，催化劑活性好、選擇性高，氫化效率、氧化效率高，萃余含量低，產品質量達到 GBT 1616-2014標準的優等品，生產裝置物耗能耗低且運行更加穩定、高效、安全。因此，國內生產雙氧水技術可由傳統酸堿混合工藝向全酸性工藝發展。但國內固定床技術與國外流化床技術相比，仍有不小差距，Degussa雙氧水生產技術氫化效率高達15.0～16.0 g/L，比全酸性工藝高5.5～6.0 g/L，是國內目前傳統技術的2倍。因此，國內生產雙氧水技術向全酸性工藝發展的同時，可研究流化床技術，或者改善催化劑活性，這樣可大大降低裝置成本，提高產量，并縮小與國外先進技術的差距。

參考文獻：

［1］童雪瑩，郝英敏，崔詠梅.過氧化氫的生產、應用與發展建議［J］.河北化工，2004（3）∶ 18-20.

［2］陳冠群，周濤，曾平，葛志強.蒽醌法生產雙氧水的研究進展［J］.化學工業與工程，2006，23（6）∶550-555.

［3］張國臣.過氧化氫生產技術［M］.北京∶ 化學工業出版社，2012∶89-95.

［4］許更生.醌法生產雙氧水中的工作液配制［J］.福建化工，2005（05）∶25-26.

［5］金張文兵.雙氧水生產中萃余的控制［J］.化學推進劑與高分子材料，2004，4（2）∶ 47-48.

Comparison of Traditional Process and All-acid Process of Hydrogen Peroxide Production by Anthraquinone Method

QIAO Ying-chao，WAN Shuang-hua
（Changling Branch of SINOPEC，Hunan Yueyang 414012，China）

Abstract：Traditional process and all acid process of hydrogen peroxide production by anthraquinone method were introduced，and then main technical specifications of two kinds of processes were analyzed and compared.The results show that the all acid process is better catalytic activity，higher hydrogenation efficiency and oxidation efficiency，lower extraction residue，less energy consumption，and the quality of the product is premium.

Key words：Hydrogen peroxide；Anthraquinone method；Traditional；All acid；Comparison

中圖分類號：TQ 062+.1

文獻標識碼：A

文章編號：1671-0460（2016）01-0185-04

收稿日期：2015-10-08

作者簡介：喬迎超（1988-），男，河南新鄉人，助理工程師，碩士，2012年畢業于遼寧石油化工大學化學工藝專業，研究方向：從事雙氧水生產技術工作。E-mail：qqchina@126.com。