过氧化氢的生产

可行性研究报告

本项目主要技术经济指标见表1-1表

1-1 主要技术经济指标

2.1.1

产品简介双氧水又名过氧化氢，分子式

H2O2，常温下是一种无色无味液胺等。对皮肤有一定的侵蚀作用，产生灼烧感和针刺般疼痛。过氧化氢是一种强氧化剂，当遇重金属、碱等杂质时，则发生剧烈分解，并度的划分可分为浓品和稀品，质量分数在

50％

以下的称为稀品，50

％ 以

上

的

称

为

浓

品

；

我

国

工

业

级

H2O2

产

品

规

格

为27.5％,30％,35％,50％,70％。常用规格为

30％。同时，级

H2O2

主要应用于纸浆漂白、化学合成、织物漂染、废水处理、冶金和环保等领域；电子级

H2O2

主要用于航空和电子行业，如：电子剂等；食品级

H2O2

则主要应用于食品的加工与生产。具体应用为(1)造纸工业：目前世界上双氧水应用最多的行业是造纸，普遍与原始纸桨同样的白度，比新造一吨纸可节约原木 700kg

、烧碱300kg、煤

500

100

800

度。所以双氧水在这一领域是最有前途的。(2)纺织工业：用于纺织、针织品的漂白，并具有对纤维强度损伤少、织物不易返黄等特点，取代“氯漂”可避免废水排放中有机氯的环境污染。(3)

化工合成：双氧水作为一种强力氧化剂用来生产大量有机氢醌、邻苯二酚、胺的氧化物、洗涤剂和化妆品用的表面活性剂、聚合引发剂等。(4)环境保护：除了在纺织和造纸业代替“氯漂”消除有机氯污染外，还能对城市废水中硫化物进行氧化而除臭；对由硫化物、氰化得成果。(5)冶金工业：可用于提炼铀、钴、金等金属，用双氧水代替硝酸清洗不锈钢，不但使用简便、经济，还能解决了硝酸酸洗时难以克服的污染。(6)

质的绝缘层。(7)

食品工业：用作消毒杀菌及纤维的脱色剂。2.1.1

产品工艺概况工业上生产双氧水的方法有酸解过氧化物法、电解-水解法、蒽醌法、异丙醇法、氢氧直接合成法和氧阴极还原法。我国99％

的

H2

O

2

采用蒽醌法合成，蒽醌法又分为固定床法、流化床法及悬浮床法。改进：(1)对传统固定床法工艺中的氢化塔、氧化塔、萃取塔等主要设取塔直接得到

27.5％的双氧水。提高了设备的生产强度,装置规模国内最大生产能力达到

3.3

万吨/年(以

100％H2O2

计)，降低了设备投资和生产成本。(3)利用合成氨生产系统的液氨作为冷冻剂，回收氧化塔尾气中的芳烃,降低了重芳烃的消耗，减少了环境污染。(4)采用

DCS

集散控制系统，实现了安全生产。

3-1。表

3-1 双氧水产品质量指标名 35% 规 格

27.5%

规

格称浓度%(wt)

一级品≥35

优等品≥35

一级品≥27.5

优等品≥27.5H2SO4计）

≤0.05

≤0.04

≤0.05

≤0.04不挥发物%(wt)稳定度%(wt)外观

≤0.1≥97.0无色透明

≤0.08≥97.0

≤0.1≥97.0无色透明

≤0.08≥97.0

本设计主要集中于蒽醌法固定床工艺制取双氧水氧化工序的氧化塔的设计一、传统固定床技术其工艺路线如图

1

所示，

工作液组分为

乙基蒽醌、磷酸三辛酯和重芳烃。氢化塔为二节或三节串联使用，

氧化塔为二节串联，

萃取塔塔板数为55~60

层氧化塔的气液流程--.产品国外市场主要消费去向世界过氧化氢产品有工业级、试剂级、食品级、医药级和电子级等多种，按浓度分有质量分数3

0％和

70．o％等多种规格。各种浓度过氧化氢产品主要用途见表

3—4。

2242284———K22844

222282422

2222822422

22322332222

-----固定床钯

35%）总的综合

4.2.1

工艺流程概述本工艺过程主要包括：工作液配制、氢化、氧化、萃取、尾气处理、净化、工作液再生及成品包装、储存等操作单元4.2.1.1

氢化工序（详见氢化工艺流程图）A、配制工序（详见配制工艺流程图）①重芳烃蒸馏外购来的芳烃(通常用镀锌铁桶装运)

往往含有微量的胶质物和铁锈等杂质，有时外观呈微黄色，为了保证工作液的洁净，防止触媒动力，蒸芳烃要求在减压条件下进行。由芳烃泵(P501A/B)或真空抽吸泵将芳烃储槽(V506)内的粗芳烃烃

8

0.01-0.02MPa，超过

芳烃冷凝罐(V507)，并定期用氮气将槽内芳烃压入芳烃储槽

(V505)待用。釜内残液从釜底排出，收集于桶内或直接排入污水池处理。注:

由液环式真空泵(VP501)向配制釜(R501)抽吸真空，在真空泵(VP501)和配制釜(R501)之间设置一台真空缓冲罐起到保护真空作用。釜内真空度的调节由真空泵进出口管道之间的调阀控制。②工作液配制工作液配制是在工作液配制釜中分批进行的。用芳烃泵将芳烃贮槽(V507)内蒸馏过的洁净芳烃送入芳烃计量75/25

或

80/20

比例加入工作液配制釜，将计量好的 2-乙基蒽醌（浓度控制在 180～200g/l）由工作液配制釜上的手孔加入，开启釜上的搅拌器，并向釜内盘管和釜外的夹套通入蒸汽，将物料加热至

50～60℃，以加速

2-

10％的过氧化氢洗涤，待其静止分层后，放出过氧化氢，再按上述纯水洗涤的方法洗涤工作液，至其中过氧化氢含量低于

0.3

g／l

即可。至此，一批工作液配制完毕(对于每釜配制的工作液均要进行洗涤、搅

3～4

次)。配制好的工作液借助氮气压力经工作液过滤器

(X501)压入氧化塔事故槽(V208)或萃取塔事故槽(V307)。再由工作液泵（P303A/B）将配好的新工作液送到工作液计量槽(V401)。中处理达标后排放。③碳酸钾溶液的配制溶解，控制其密度为1．38-1．42

碱过滤器(X502)送至浓碱液贮槽（V405），通过碱液泵（P502A/B）将其送入干燥塔(T401)上部。④稀碳酸钾溶液的蒸发浓缩降至

1．2

g／ml

到

60℃，稀碱液温度升至

71℃后在碱蒸发器上部循环碱液入口管汇贮槽。汽。110℃浓碱液是从碱液蒸发器底部出来进入碱液循环泵（P501A/B），再将其送到蒸发器顶部入口，进行自循环。再从碱液循环泵出口管上引出一部分浓碱液与稀碱液换热，之后流入浓碱槽（V405），再由碱液泵将其打到干燥塔上部。稀碱液和循环碱液在蒸的饱和蒸汽进入底部分离器。分离出来的饱和蒸汽进入蒸汽冷凝器冷凝液排至碱性地下收集槽（V506A）。B、氢化工序（详见氢化工艺流程图）由后处理工序再生工作液泵 (P401A/B)

从再生工作液循环槽(V404)抽送来的温度约为工作液换热器(E104)后，待工作液温度升至为

53℃后，送至工作液预热器(E106)，使其充分预热到

57℃后与经由氢气输送泵抽送的经由氢气过滤器(X101)过滤的氢气在静态混合器内充分混合后进入氢化塔(T101)。氢化塔是一个三节的由钯催化剂填充的固定床反应器，反应器中工作液和氢气沿着触媒床层并流而下时，其中工作液中的2-乙基蒽醌和氢气在钯催化剂作用下进行氢化反应，生成相应的

2-乙基氢蒽醌和少量的四氢-2-乙基氢蒽醌，以及少量的降解物，反应过程如下：EAQ+H

→EAHQ•••••••••••••••••••••••••••••(1)EAQ+2H

→THEAQ•••••••••••••••••••••••••••(2)THEAQ+H

→THEAHQ•••••••••••••••••••••••••(3)THEAQ+EAHQ→THEAHQ+EAQ•••••••••••••••••••(4)其中(4)式是主要反应。主反应和副反应的氢化程度进行上述反应；经过该段后，氢化反应结束。分芳烃冷凝后进入冷凝液计量槽内，这部分芳烃回入工作液配制釜，分经循环氢化液泵（P102A/B）打入工作液予热器（E106）再生工作

总量的

10％进入氢化液白土床（V104），使氢化过程中副反应生成

65℃冷却到

55℃；再生工作液温度被换热到 53℃。53℃再生工作液去工作液予热器（E106）将自身温度予热到

57℃后，去静态混合器

N101。55℃氢化冷却器（E107），让其被冷却水冷却到

45℃后送入氧化工序。该温加一定量磷酸，把氢化液调至微酸性，以便抑制氧化塔内副反应，特别是环氧化物。的上部侧面出来后，经氢化液尾气冷凝器（E-102）将其中所含溶剂注：在氢化气液分离器底部液位设有低限报警和联锁。当液位低于正常液位的

15%时，要发出低报警信号；当液位低于正常液位的5%时，系统将自动停车。催化剂再生：经运转一段时间后，钯触媒的活性逐渐下降，当蒸汽总管来的低压蒸汽经蒸汽净化器除去可能夹带的铁锈和其他杂质后进入再生的塔节内，将吸附于催化剂上的工作液及有害物质吹每小时

2～3

吨蒸汽为宜。即每吨触媒需再生蒸汽

2

吨左右；如蒸汽不足可延长再生时间。经床层吹出的含水蒸汽经再生蒸汽冷凝器（E103）冷凝后进入冷凝液计量槽

以回收其中的工作液，废水排入污水站碱性地下收集槽（V506A）。当床层通蒸汽

16

小时后，关闭再生蒸汽管道阀门，向床层内通入100

～110

℃热氮气，用氮气将床层吹干。氮气是通过氮气预热器（E101）将其温度预热到100～110℃的。氢化液白土床活性氧化铝的更换：更换氢化液白土床活性氧化铝之前需将床层中的工作液先用蒸汽吹出,然后蒸汽和冷凝液以及其液计量槽

A（V102）；工作液将在冷凝液计量槽中分层，通过冷凝液待床层逐渐冷却后开始卸白土。C、氧化工序（详见氧化工艺流程图）氧化塔系三节串联带内冷却器的筛板塔。氢化液经冷却后与预先在磷酸贮槽内配制好的并经磷酸计量泵氧化塔下节底部，两台氧化液气液分离器（V202B）分离出的尾气并自氢化工序其温度

0.4MPa(G)的氢化液进入氧化塔上节底质和传热，进行氧化反应，此时氢蒽醌被氧化，生成过氧化氢。反应式如下：EAHQ+O

→EAQ+H

O

••••••••••••••••••••••••(5) THEAHQ+O

→THEAQ+H

O

••••••••••••••••••••(6) 其中（6）式为氧化反应的控制步骤。在塔内的反应温度为55～59

℃（该温度是通过冷却水流量调节阀来控制） ,

压力为

0.35

～0.25MPa。此时的工作液称为氧化液。未反应完全的氧化液与反应完全的氧化尾气(主要成份为氮气，并夹带有少量芳烃蒸汽和剩余的氧气)一起从上节塔顶部流出，进入上塔氧化液气液分离器（V202A）；45～48℃向上，同样在塔内各层筛板间进行上述氧化反应。反应温度为

55～56℃，压力0.4～0.35MPa（g）。而中节塔的氧化液与尾气一起进入中塔氧化液气液分离器（V202B），分离出的氧化液经氧化液冷却器（E201B）冷却后，进入氧化塔下节塔底部，在氧化塔下节塔底部重液气液分离器（V202C），分离出的氧化液经氧化液冷却器（E201C）冷却后进入氧化液贮槽，借助氧化液泵将其送入萃取塔。离出来的氧化尾气经尾气水冷器（E202），将尾气温度由

55～59℃冷却到

分离后，尾气从分离器（ V205A

）顶部出来进入氧化尾气换热器

35℃冷却到

10℃，将冷侧尾气温度由2

℃加热到

28

℃，热侧的冷凝液和尾气一起进入氧化尾气分离器气换热器（E203B），将热侧尾气温度由

10℃冷却到

2℃，将冷侧尾气温度由-5℃加热到

3℃，热侧的冷凝液和尾气一起进入氧化尾气分化尾气换热器（E203A），如同前述，被加热到28℃尾气进入活性碳吸附器（V206A/B），尾气经吸附后将其中的微量芳烃和水蒸汽全部胀机膨胀制冷后的尾气，将其温度降至-15℃，经过付线调节阀将该尾气温度调至-5℃再进入氧化尾气换热器（E203B）冷侧。经

E203B将其温度升高到3℃后送入涡轮膨胀机组压缩机侧将其尾气升压后经消音器放空。从分离器

V205A/B/C

冷凝下来的芳烃进入芳烃中间受槽，在其环槽（V204）。由氧化塔放出的残液进入氧化残液分离器，分离出的水相(含过氧化氢)进污水池，分出的氧化液最终进入工作液配制釜，经处理后回入系统。活性碳的再生：当活性碳吸附器饱和后，用蒸汽再生，再生后的蒸汽进入蒸汽冷凝器

E205，冷凝液流入芳烃分离器

V207，将回收的补充水。温度为

60℃。当塔底温度超过

65℃时，系统将自动停车。当系统自开向塔内和槽内注水。D、萃取工序（详见萃取工艺流程图）萃取塔是由多块筛板组成的筛板塔。（V301A/B）中配制含有稳定剂和缓蚀剂的纯水，并由纯水泵（P301A/B）将其送入萃取塔顶部（萃取塔顶部的界面控制是通过调板形成分散相液滴，逐渐到达塔顶，自行流出，此时的工作液称为萃余液（一般含双氧水≤0.1～0.3g/l），萃余液出塔后进入萃余液水入真空脱水器；脱水后的萃余液送入后处理系统工作液计量槽地下收集槽（V506B）。塔底。因为过氧化氢在水中的溶解度远远大于在氧化液中的溶解度，底流出的粗过氧化氢称为萃取液（双氧水浓度为27.5～35%）。注

1：水与氧化液流量之比称为萃取比，根据成品浓度的要求，一般生产

35%双氧水时控制在

1∶50±3

。纯净水进入纯水配制槽(V301A/B)后，加入磷酸作为稳定剂，其酸度控制在≤0.2g/l

以下,最终保证萃