双氧水生产节能减排技术探讨论文

1、双氧水生产节能减排技术探讨论文 当今世界，节能减排是全球各国各地的工业企业要解决的首要 问题。双氧水是无机化合物， 其生产过程是工业生产中是较为复杂的。 随着现代生产工艺的不断精进和现代科学技术的不断提升， 双氧水的 生产工艺流程已十分成熟， 生产设备和生产技术也十分完善， 因此双 氧水的生产过程在工业生产中并不算高耗高污， 但节能减排应当深入 工业生产的方方面面， 因此对双氧水生产的节能减排工作也是十分重 要的。1 双氧水的生产过程1.1 双氧水的工业生产过程近年来，我国对废弃污染物的治理力度逐渐加大，双氧水以其 较低的污染率事实上已经相当于一种环保化学品了。 然而随着绿色环 保、节能减排的

2、地位日渐提升， 双氧水的生产也需要进行进一步的绿 色无污染化。 要降低双氧水生产过程的污染率， 必须充分了解双氧水 的工业生产流程和生产工艺， 在熟悉和掌握了这些之后， 才能更有针 对性地进行双氧水工业生产的节能减排工作。 双氧水的工业制法不多， 国内最常用的是蒽醌自动氧化法。蒽醌自动氧化法有四个生产过程， 包括氢化、萃取、 净化及后处理。具体的操作步骤是用特殊的溶解剂 将乙基蒽醌溶解，将此溶液作为生产溶解液，通入氢化塔，并置入氢化反应催化剂， 经过一定时间的混合， 两者充分接触并进行反应生成 氢蒽醌。 然后将反应结束后生成的溶液置入氧化塔， 使其与氧气充分 混合并进行反应，生成双氧水。将塔中

3、生成的溶液取出，此时溶液中 不仅含有制成的双氧水还含有较多杂质， 因此需要经过萃取和净化处 理，即先从混合溶液中萃取出粗双氧水， 再采用物理方法净化提纯为 符合标准的纯净双氧水。1.2 双氧水生产的废弃物通过上一节的介绍可以知道，双氧水的生产过程是先经历氢化 反应再经历氧化反应，并且必然伴随着一定的放热和吸热现象出现， 同时还会产生和吸收气体、液体，这些热量、气体、液体都是生产过 程中的废弃物、污染物，对环境有着极大的破坏。另外，不仅是双氧 水的生成反应中会产生废弃物，其他生产过程也有大量污染物产生。 第一是生产溶解液中含有芳烃， 这是一种有毒的化学物质， 会产生较 大的环境污染； 第二是整个

4、生产流程都会产生大量的碱性污水， 对水 环境的酸碱平衡造成极大威胁；第三是氢化反应会产生大量水蒸气， 这些水蒸气冷凝所产生的水是工业废水， 难以进行再次利用。 这些生 产废弃物从各个方面影响这生态环境， 为节能减排的顺利进行造成困 扰。除了以上所述的主要生产污染物， 还有一些生成量较小的污染物、 以及检修设备时产生的污染物， 虽然量少但仍然要保持高度警惕， 防 止其对环境造成污染。 例如氧化铝在使用一段时间后需及时更换， 其 表面附着的生产溶解液需要进行一定的处理， 否则溶解液中的芳烃会 对环境造成影响。2 节能减排措施2.1 增加氢化液换热器上述提到的氢化反应的反应式为 2-EAQ+H步2-

5、EAHQ+Q 般在 五十至八十摄氏度进行， 该反应对温度控制要求较高， 反应温度决定 催化剂活性和反应程度。 并且由于该反应需要提供反应活化能， 所以 在反应进行前需要对反应物进行一定的加热， 一般加热至五十到六十 五摄氏度即可。因此在生产溶解液进入氢化塔以前需要经过预热器的 加热，在反应程度达到 7g/L 左右时，溶液温度由于反应放热一般会 升温十二到十七摄氏度， 所以反应后的生产溶解液一般会达到六十至 八十摄氏度的高温。 这对于接下来要进行的氧化反应来说， 起始温度 偏高，因此需要在从氢化塔出来的溶解液需要在换热器中冷却至合适 温度再进行氧化反应。 该过程如流程图图 1所示。图 1氢化塔前

6、后原 流程示意图在上文描述的生产流程中， 生产溶解液在进出氢化塔时需 要预热和冷却，事实上近年来对反应装置的改善大多利用了能量优化 改造，通过氢化液换热器利用氢化反应中放出的热量对反应溶液进行 升温加热，同时利用氢化塔中的反应溶解液对氢化液进行冷却。 如图 2 所示为改造后的生产流程。经过这样的改造后，预热反应溶解液所消耗的蒸汽就大大减少， 同样用来冷却氢化液的冷水量也会大大减少。 这样使得双氧水生产过程所需的热量调节剂使用量大大减少， 虽然增 加了冷却器的投资但预热器和冷却器的面积却大大减少， 总得来说这 样的改造提高了生产效率。2.2 省略氧化液泵氧化液泵用于将氧化塔出来的氧化液送到萃取塔

7、底部。氧化塔气液分离器顶部气相压力一般控制在 0.30MPa,气液分离器液位比萃 取塔底（地面）高出约8m其液相相对密度为0.92。萃取塔高一般 为30m塔内液体平均相对密度约1.03，萃取塔工作压力为常压。则 如果将气液分离器中氧化液直接引至萃取塔底部，其低点压力为 0.30MPa+920kg/m3x 9.81m/s2 x 8m=0.372MPa 而萃取塔底压力为 p gh=1030kg/m3x 9.81m/s2 x 30m=303129Pa=0.303MPa前者压力远大 于后者，而由于管程短，流体阻力可以忽略。由此可知，完全可以不 需要氧化液泵， 即可由氧化液自有能量直接进入萃取塔底部。

8、目前国 内有部分规模不大的装置（一般小于 20kt/a ）已采用此思路，省去 了氧化液泵和氧化液储槽。 具体方法是， 直接自氧化下塔的气液分离 器液相出口引管至萃取塔底部， 中间设置一个气动阀， 控制和维持气 液分离器的液位。该流程实际运行较为平稳。对于一套 20kt/a 的装 置，氧化液泵的功率一般为30kW这样一年（按330天计）可以节 省电能约30x 24x 330=237600kWh节能效果显著。但对于较大装置，采用此流程还有一些问题需要解决， 主要是萃取塔如何克服氧化液中 夹带的少量气体带来 * 等。2.3 提高空气的利用率氧化塔是双氧水生产的主要塔设备，在氧化塔中，压缩空气中 的氧

9、气和工作液中的氢蒽醌反应生成双氧水。 氧化塔一般为两节， 自 上而下串联运行。氢化液从上塔底部进入，从塔顶部出来，进入下节 塔底部继续反应。 压缩空气则分别从各节底部并联进入， 在塔内与工 作液一起并联而上， 发生氧化反应。两节反应余下的空气合并到一起， 经回收其中的芳烃后放空。如图 3。在这个流程中，顶部氧化塔主要 发生氧化反应，进入底部氧化塔的氢化液浓度约为 2g/L ，为了保证 底部塔内的反应效率，提供给底部氧化塔的空气比顶部氧化塔稍少， 两者比例约为 11:9 ，可见底部氧化塔的利用率是较低的。 分析显示， 底部氧化塔反应后的气体中， 氧的质量分数高达百分之十五。 空气压 缩机提供反应

10、过程所需压缩空气， 因此是生产过程消耗电能较大的设 备，耗电量超过总耗电的一半。因此，降低空气使用量，提高其使用 效率是提升双氧水生产节能效果的重要手段。 反应结束后气体中的含 氧量高低反映了空气的利用效率， 传统生产工艺氧的质量分数大致为 百分之六。 为改善底部氧化塔空气利用率， 可将进入氧化塔的空气集 中输入氧化塔，如图 4 所示。3 小结双氧水生产的节能减排工作是一项长期的工作，这是产品竞争 力的需要。这几年，国内在这方面取得了一定的成绩，但与国外装置 相比，还有一定的差距。因此，应不断优化工艺设计和操作，选用有 效的节能设备，使双氧水生产节能减排工作迈上新的水平。1 王建辉,孟凡会. 蒽醌法双氧水生产中的环境保护 J. 化学推进剂与高分子材料 ,xx.2 刘向来 . 双氧水生产节能减排的技术措施 J. 化工进展 ,xx.3 胡长城 . 过氧化氢在环境保护方面的应用 J. 无机盐工业,xx,37(4):50-52.4 汪家铭 . 我国双氧水生产现状与市场分析 J. 江苏化