中能化工食品級、電子級雙氧水項目分析

2022-11-30 09:48:30劉桂

氮肥與合成氣 2022年11期

劉桂

(安徽晉煤中能化工股份有限公司, 安徽臨泉 236400)

食品級雙氧水作為生產加工助劑，在食品行業起到消毒、殺菌、漂白等作用[1]。目前新冠肺炎病毒施虐全球，食品級雙氧水還可作為大型公共場所的消殺劑，用于空氣凈化。同時，其分解產物中富含氧氣，有助于空氣富氧，是不可多得的空氣清新劑。

電子級雙氧水是大規模集成電路生產中必不可少的原料，被廣泛應用在半導體和超大集成電路的裝配、加工過程中，起到清洗和腐蝕的作用。電子級雙氧水的應用日趨廣泛，據統計，2019年全球電子級雙氧水市場規模達到了25億元，預計2026年將達到41億元，年復合增長率為10.2%。

電子級雙氧水可應用在半導體硅晶片清洗劑、蝕刻劑、光刻膠去除劑領域，還可用于高級絕緣層制取、電鍍液無機雜質去除，以及電子行業中銅合金、鎵、鍺的處理。目前，我國大部分電子級雙氧水的來源主要依靠進口[2]。

1 項目背景

安徽晉煤中能化工股份有限公司(簡稱晉煤中能)現有雙氧水產能為40萬t/a，擁有3個雙氧水品種(其質量分數分別為27%、35%、50%)。

近年來，隨著普通雙氧水產能的增加，產品同質化競爭日趨激烈，利潤空間受到壓縮。同時，電子技術及航天工業的發展使下游高端市場迅速發展，對于電子級雙氧水的需求也與日俱增。受技術條件的限制，國內電子級雙氧水產能偏低，大量依靠進口[3]。

鑒于上述原因，晉煤中能擬在現有工業級雙氧水品種基礎上開發食品級、電子級雙氧水產品。因初涉高純過氧化氫技術，計劃從初級純化做起，先實現食品級過氧化氫工業化生產。經過充分論證、考慮和考察，晉煤中能與揚州榮祥科技發展有限公司(簡稱揚州榮祥)合作研究，實現G2級產品生產。揚州榮祥推薦從美國引進的高純過氧化氫生產技術，經過深入交流，晉煤中能認為其技術先進，滿足雙氧水產品提質增效的需要。目前，雙方已簽訂技術合作合同，項目建設有序推進。

雙方經過調研、探索、消化國外先進技術，已形成成套的工藝技術方案、設備控制方案。經過論證、試驗等階段，決定委托江蘇省化工設計院進行施工圖設計。目前，項目的設備訂貨已全部完成，土建工程施工已完成，并落實項目安裝施工單位、防腐施工單位。設備陸續到貨后，將進行工程安裝，以及系統清洗、酸洗鈍化環節。后期經項目驗收后，將轉入試生產運行。

2 工藝技術

目前，國內外生產工業級雙氧水幾乎全部采用蒽醌法工藝，典型工藝過程示意見圖1。

EAQ—2-乙基蒽醌；AR—重芳烴；TOP—磷酸三辛酯。

基于蒽醌法雙氧水生產工藝，工業級雙氧水中含有大量的蒽醌類有機雜質以及鉛、砷等金屬離子和機械雜質。這些雜質中，蒽醌、鉛、砷是致癌物質，不能用于食品行業；金屬離子和機械雜質的存在，也不能直接用于電子行業。

食品級、電子級雙氧水采用特殊方法提純，去除原料中的雜質，是一種高品質、高純凈度的雙氧水，具有純度高、雜質少、穩定性好，以及不含有毒、有害雜質等優點，被廣泛應用于食品及電子行業。

3 核心技術和工藝流程

食品級、電子級雙氧水的生產，需要在工業級雙氧水的基礎上提純，以滿足食品、電子行業的要求。本項目主要采用樹脂吸附、離子交換技術來除去工業級雙氧水中的雜質。

采用純化樹脂與脫離子的陰陽離子交換樹脂，用自下而上的方式進行吸附。吸附樹脂除去有機物，目的是降低雙氧水中總有機碳(TOC)含量，離子交換樹脂去除雙氧水中的陰陽離子。根據產品要求不同，所用樹脂級數不同，食品級雙氧水需要經過三級吸附，而電子級雙氧水需要經過八級樹脂處理才能達到要求。離子交換樹脂采用均粒形式，降低了因粒度產生的壓降問題，也提高了交換精度。經過每一級樹脂吸附后，進入緩沖罐的料液溫度需要降低到 5 ℃以下，才能進入下一級吸附環節[4]。

整套樹脂吸附裝置主體由樹脂吸附柱、管路閥門、溶劑儲槽以及解吸系統組成。樹脂吸附柱全部采用SS304L不銹鋼材質，上下布水裝置使用SS304L不銹鋼水帽，管道材質使用SS304L不銹鋼材質。樹脂吸附柱后采用網式精密過濾器，避免樹脂進入成品。

離子交換樹脂柱全部采用聚丙烯材質，上下布水裝置使用聚丙烯水帽，閥門管道使用衛生級PPH材質。離子交換樹脂柱后采用網式精密過濾器，避免樹脂進入成品。

現已初步確定采用西安藍曉科技新材料股份有限公司生產的樹脂，并根據實際需求進行定制生產。

整套樹脂吸附裝置工藝流程見圖2。