蒽醌法生產(chǎn)雙氧水裝置的節(jié)能措施

彭易

摘要：本文結(jié)合自己在公司的生產(chǎn)情況，對近年來國內(nèi)雙氧水生產(chǎn)方面為節(jié)約能源和減少污染排放等采取的技術(shù)措施，進(jìn)行了分析和歸納，主要有增設(shè)氫化液/工作液換熱器，省略氧化液泵和磷酸泵，提高空氣和氫氣的利用率，合理處置殘液和尾氣，對雙氧水生產(chǎn)和裝置設(shè)計工作具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：蒽醌法；生產(chǎn)雙氧水；節(jié)能措施

前言

雙氧水不僅是一種重要的無機化工產(chǎn)品，且作為綠色環(huán)保工藝雙氧水法制環(huán)氧丙烷的主要原料，在國內(nèi)生產(chǎn)裝置規(guī)模和產(chǎn)能正不斷得到擴(kuò)大和提高。雖然不是高耗能和高污染產(chǎn)品，但節(jié)能減排對于降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本、減少環(huán)境污染仍然具有重要的現(xiàn)實意義，。本文結(jié)合自己所在的蒽醌法制雙氧水裝置的生產(chǎn)經(jīng)驗與國內(nèi)現(xiàn)有裝置生產(chǎn)情況對雙氧水的節(jié)能措施進(jìn)行分析和歸納。

1.蒽醌法生產(chǎn)雙氧水生產(chǎn)過程分析

蒽醌法生產(chǎn)雙氧水由氫化工序、氧化工序、萃取工序、凈化工序、后處理工序和其他輔助工序組成。工藝流程為：將烷基蒽醌（2-EAQ）溶解在由芳烴和磷酸三辛酯組成的混合溶劑中，配制成工作溶液（工作液），工作液先由上到下流經(jīng)裝有鈀催化劑的氫化塔，工作液中的蒽醌在鈀催化劑的作用下，與一同進(jìn)入塔內(nèi)的氫氣反應(yīng)，生成氫蒽醌。含有氫蒽醌的工作液（氫化液）進(jìn)入氧化塔，在這里氫蒽醌和空氣中的氧氣反應(yīng)，生成雙氧水，同時氫蒽醌還原為蒽醌。從氧化塔出來的含有雙氧水的工作液（氧化液）進(jìn)入萃取塔，利用雙氧水較易溶于水的特點，通過純水將氧化液中的雙氧水萃取出來，從萃取塔底流出的粗雙氧水再經(jīng)過凈化等，即得到合格的雙氧水產(chǎn)品，萃余液則從萃取塔頂部流出，進(jìn)入活性氧化鋁床，進(jìn)行脫水和降解物的再生后，工作液重新回到氫化塔循環(huán)使用。

圖1 雙氧水生產(chǎn)過程示意圖

2.節(jié)能減排措施

2.1增設(shè)氫化液 / 工作液換熱器

工作液的氫化和氧化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，工作液流經(jīng)氫化塔及氧化塔反應(yīng)后，會有一定溫升，導(dǎo)致氫化液及氧化液的溫度較高，為防止雙氧水在過高溫度下分解，保證氧化工序的安全，出氫化塔的氫化液需先經(jīng)過一個氫化液冷卻器冷卻，再進(jìn)入氧化塔反應(yīng)。而出萃取塔工作液的溫度較低，進(jìn)入后處理白土床再生時，為保證再生效果，需進(jìn)行升溫處理。在上述工藝流程中，氫化液進(jìn)氧化塔前需先經(jīng)過一個氫化液冷卻器冷卻降溫，需要消耗循環(huán)冷卻水，而工作液進(jìn)后處理白土床時，需先經(jīng)過一個工作液加熱器升溫，需要消耗蒸汽。本單位所處的雙氧水裝置對上述工藝流程進(jìn)行了能量利用優(yōu)化改造，即增設(shè)了工作液/氫化液換熱器，利用氫化液溫度較高，來預(yù)熱進(jìn)后處理白土床的工作液，同時使氫化液得到冷卻。例如本裝置的工藝流程如圖2所示：

流程進(jìn)行上述改進(jìn)后，既減少了預(yù)熱工作液所需的蒸汽，又減少了冷卻氫化液所需的冷卻水量。據(jù)統(tǒng)計，這項改造可使雙氧水的蒸汽消耗減少，經(jīng)濟(jì)效益顯著。投資方面，雖然增加了換熱器，但工作液預(yù)熱器和氫化液冷卻器的面積可相應(yīng)減小。

2.2省略氧化液泵

雙氧水生產(chǎn)的工作液循環(huán)主要由工作液泵、氫化液泵、氧化液泵完成，其中工作液泵用于將工作液送到氫化塔，氧化液泵用于將氧化塔出來的氧化液送到萃取塔底部，氫化液泵用于將氫化液送往氧化塔。3 臺泵的總電耗約占到生產(chǎn)總電耗的 15%。氧化塔氣液分離器頂部氣相壓力一般控制在0.200MPa，氣液分離器液位比萃取塔底（地面）高出約 8 m，其液相密度為 0.92 g/cm3。萃取塔高一般為 30m，塔內(nèi)液體平均密度約 1.03g/cm3，萃取塔工作壓力為常壓。氣液分離器中氧化液低點和萃取塔底存在壓差，前者壓力遠(yuǎn)大于后者，而由于管程短，流體阻力可以忽略。由此可知，完全可以不用氧化液泵，即可由氧化液自有能量直接進(jìn)入萃取塔底部。目前國內(nèi)有部分規(guī)模不大的裝置（一般<2萬t/a）已采用此思路，省去了氧化液泵和氧化液儲槽，氧化液氣液分離器中的物料經(jīng)過一個控制液位的氣動閥后，直接進(jìn)入萃取塔。但對于循環(huán)量較大的裝置例如本單位，現(xiàn)有流程已建立，但考慮到可控制性，本裝置這種套流程暫未正式投用。

圖2氫化反應(yīng)熱利用工藝流程

2.3提高空氣和氧氣利用率

氧化塔是雙氧水生成的主要塔設(shè)備，在氧化塔中，壓縮空氣中的氧氣和工作液中的氫蒽醌反應(yīng)生成雙氧水。氧化塔一般為 2 節(jié)，自上而下串聯(lián)運行。氫化液從上塔底部進(jìn)入，從塔頂部出來，進(jìn)入下節(jié)塔底部繼續(xù)反應(yīng)。壓縮空氣則分別從各節(jié)底部并聯(lián)進(jìn)入，在塔內(nèi)與工作液一起并聯(lián)而上，發(fā)生氧化反應(yīng)。將 2 節(jié)反應(yīng)余下的空氣合并到一起，經(jīng)回收其中的芳烴后放空。為改變氧化塔下塔空氣利用率低的問題，許多新建裝置對氧化塔空氣流程進(jìn)行了改變即把原來的空氣分成兩路并聯(lián)分別進(jìn)入上下塔，改為空氣由下塔進(jìn)入，出下塔的尾氣再進(jìn)入上塔，即兩節(jié)氧化塔空氣是以串聯(lián)形式進(jìn)入的。

氫氣是雙氧水生產(chǎn)的主要原料之一，其成本依來源不同占到車間總成本的 20%～40%。國內(nèi)利用氯酸鹽電解裝置或氯堿電解裝置的氫氣生產(chǎn)雙氧水的較多。該氫氣來源流量可能不穩(wěn)定，為減少氫氣的排放和浪費，提高其利用率，本裝置的氫氣選用由巴陵石化管道運輸?shù)拿褐茪庋b置甲烷化后產(chǎn)生的氫氣提純后得到的，成本低廉，從而相對于其他企業(yè)中，突出裝置的資源配置最優(yōu)化。

2.4合理處理殘液和尾氣

國內(nèi)大多雙氧水裝置蒽醌法大多采用堿性工藝，且在尾氣芳烴回收方面存在一些問題，所以本裝置在最初設(shè)計時，注意這些問題采用全酸性工藝，在正常生產(chǎn)中，這樣的工藝氧化殘液穩(wěn)定性高，分解少，可回收至氧化液受槽利用，增加氧化收率。在尾氣回收方面，采用渦輪膨脹機組初步冷卻回收氧化尾氣中的芳烴氣，再利用碳吸附機組進(jìn)一步回收芳烴氣，達(dá)到芳烴最大可能的回收，不污染環(huán)境的目的。同時加強濃縮裝置的冷凝液的收回利用，合格后可用于萃取單元萃取水的原料等等之類。對節(jié)能方面都取得一定的成效。

3.小結(jié)

雙氧水生產(chǎn)的節(jié)能減排工作是一項長期的工作，這是適應(yīng)產(chǎn)品競爭力的需要。本裝置雖然采取節(jié)能工藝加以改善，但與國外裝置相比，還有一定差距。國內(nèi)應(yīng)當(dāng)不斷優(yōu)化工藝設(shè)計和操作，選用有效的節(jié)能設(shè)備，使雙氧水生產(chǎn)節(jié)能減排工作邁上新的水平。

參考文獻(xiàn)

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