流化床與固定床生產(chǎn)過氧化氫的安全工藝技術(shù)

（杭州名鑫雙氧水有限公司 浙江 311228）

蒽醌法生產(chǎn)過氧化氫是目前世界上最成熟的工藝，國內(nèi)外廠家基本采用此辦法生產(chǎn)。杭州名鑫雙氧水有限公司有兩套雙氧水生產(chǎn)裝置，總產(chǎn)能25萬噸/年。一套年產(chǎn)12萬噸固定床系統(tǒng)，一套13萬噸流化床系統(tǒng)。

圖1 反應(yīng)方程式

圖2 固定床工藝流程圖

圖3 流化床工藝流程圖

生產(chǎn)原理：以2-乙基蒽醌為載體、鈀為催化劑，由H2和O2通過加氫和氧化合成H2O2：分為氫化、氧化、萃取、凈化、后處理五個工序。加氫過程中，在鈀催化下，2-乙基蒽醌被H2還原為2-乙基氫蒽醌，氧化過程2-乙基氫蒽醌又被O2氧化生成原來的2-乙基蒽醌和H2O2。2-乙基蒽醌可循環(huán)使用。

1.工作液組份

固定床工作液由溶質(zhì)2-乙基蒽醌（EAQ），溶劑磷酸三辛脂（TOP）、重芳烴組成工作液稱TOP體系進(jìn)行反應(yīng)，重芳烴主要溶解蒽醌，磷酸三辛脂溶解氫蒽醌。

流化床工作液由溶質(zhì)2-乙基蒽醌（EAQ），溶劑四丁基脲（TUB）、重芳烴組成工作液稱TUB體系進(jìn)行反應(yīng)，重芳烴主要溶解蒽醌，四丁基脲溶解氫蒽醌。

2.氫化工序

固定床由二節(jié)或三節(jié)塔體組成整體串聯(lián)運(yùn)行，一次性裝填0.3%pd/氧化鋁載體球形或柱形的催化劑固定在塔內(nèi)，觸媒不用分離操作簡單，但因催化劑鈀含量不高，工作液容易偏流過度氫化造成觸媒結(jié)塊產(chǎn)生過多的不可再生降解物，氫效最多達(dá)7.5-8g/L。期間要根據(jù)氫化效率經(jīng)常用蒸汽對觸媒再生，造成過多的污水。

流化床采用整體塔運(yùn)行采用3%pd/AL2O3粉狀催化劑，鈀含量高。運(yùn)轉(zhuǎn)時一次投入少，后期根據(jù)運(yùn)行情況逐步添加。運(yùn)轉(zhuǎn)時用氣帶動物料和觸媒，使觸媒有效地均勻地分布在工作液中，氫化效率可達(dá)10-11g/L。流化床對過濾器的要求很高，采用2至3級濾芯為3-1μm的過濾器，要避免觸媒帶入后續(xù)系統(tǒng)造成安全事故。

3.氧化工序

固定床氧化系統(tǒng)采用三節(jié)塔組成整體串聯(lián)運(yùn)行，新鮮空氣分別進(jìn)入下塔和中塔然后匯聚到上塔進(jìn)入尾氣處理系統(tǒng)，氫化液從上塔到中塔到下塔進(jìn)入到萃取塔，要控制上、中、下塔的氣液分離器的液位防止氣相失衡造成跑料事故。此氧化塔反應(yīng)氧化收率在93%左右。

流化床氧化系統(tǒng)采用整體單塔，逆流篩板運(yùn)行，新鮮空氣從底部進(jìn)上部出然后進(jìn)入尾氣吸附系統(tǒng)，氫化液從塔上部進(jìn)底部出進(jìn)入萃取塔，由于是單塔底部出料不會造成氧化塔走空和氣相失衡等情況，確保了本質(zhì)安全。此氧化塔反應(yīng)氧化收率在97%左右。

4.萃取工序

固定床與流化床的萃取工藝一樣，從氧化塔出來的氧化液進(jìn)入萃取塔底部，純水從萃取塔頂部進(jìn)入，萃取塔內(nèi)有數(shù)層篩板，二者根據(jù)密度不同逆流接處，氧化液經(jīng)過篩板被分成無數(shù)的小珠，經(jīng)過連續(xù)水相后在塔頂聚集，氧化液逐步往上流里面含的雙氧水濃度越低。純水與氧化液充分接觸后通過每層篩板的降液管至萃取塔底部，純水越往下走含的雙氧水濃度越高。

5.凈化工序

固定床凈化從萃取塔出來的雙氧水進(jìn)入凈化塔經(jīng)過溶劑清洗分離后進(jìn)入到成品貯罐。

流化床凈化從萃取塔出來的雙氧水進(jìn)入凈化塔經(jīng)溶劑清洗后到雙氧水沉降槽進(jìn)行二次溶劑清洗分離，分離后的雙氧水經(jīng)氣提后進(jìn)入到成品貯罐。

6.后處理工序

固定床后處理系統(tǒng)因萃取后的工作液帶有少量的雙氧水需要通過碳酸鉀進(jìn)行中和反應(yīng)，中和后工作液偏堿就需要通過堿分，堿沉，白土床、蒸堿器等設(shè)備操作后進(jìn)入氫化系統(tǒng)（處理前萃余0.13g/L，處理后萃余0.06g/L），操作中要控制工作液的堿度確保生產(chǎn)安全。

流化床后處理系統(tǒng)把萃取后的工作液直接進(jìn)入高效聚集器進(jìn)行分離，然后進(jìn)入真空脫水后到氫化系統(tǒng)（處理前萃余：0.09g/L，處理后萃余：0.04g/L），整個生產(chǎn)裝置處于弱酸性的狀態(tài)下，因此設(shè)備、輔料與流程大大簡化而且更加安全。

7.溶劑循環(huán)

固定床無溶劑循環(huán)系統(tǒng)，觸媒、氧化鋁更換會帶走大量的蒽醌，氧化鋁投入使用前也會帶入大量的粉塵到生產(chǎn)系統(tǒng)中。

流化床采用溶劑循環(huán)系統(tǒng)，對粗雙氧水進(jìn)行溶劑循環(huán)處理大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量，對氫化白土床更換前、投入前都采用溶劑循環(huán)有效了減少蒽醌的消耗及氧鋁粉塵的帶入。

8.流化床的優(yōu)點(diǎn)

（1）工藝安全，全過程弱酸性條件下生產(chǎn)，保證了反應(yīng)本質(zhì)安全。

（2）投資少，無論是設(shè)備及原材料相對于固定床設(shè)備投資減少25%，工作液投資減少30%。

（3）節(jié)能降耗明顯，以同等的產(chǎn)能固定床來對比電力可以減少15%，白土減少65%。

（4）生產(chǎn)效率高，以固定床對比氫化效率在7.5g/L-8g/L，流化床氫化效率可達(dá)11g/L，同等條件下流化床可多35%的產(chǎn)能。

（5）產(chǎn)品質(zhì)量更優(yōu)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國家標(biāo)準(zhǔn)，可做為電子極原料。產(chǎn)品指標(biāo)見（表1）。

表1