影響雙氧水安全生產(chǎn)的主要因素及控制方法

項(xiàng) 翔，佘林源，吳小平

(湖北三寧化工股份有限公司，湖北枝江443200)

目前，我國(guó)的雙氧水裝置普遍采用蒽醌法，以烷基蒽醌為載體，重芳烴和磷酸三辛酯為混合溶劑組成工作液，在封閉系統(tǒng)中循環(huán)進(jìn)行催化加氫、空氣氧化、篩板萃取凈化、后處理等過程生產(chǎn)工業(yè)雙氧水。在實(shí)際生產(chǎn)中，氧化液酸度、萃余液雙氧水含量、循環(huán)工作液堿度對(duì)系統(tǒng)安全有著至關(guān)重要的影響，被稱為雙氧水生產(chǎn)的3大安全指標(biāo)。本文結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了影響3大安全指標(biāo)的各種因素及其控制措施。

1 氧化液酸度

氧化液酸度，具體指單位體積氧化液中的磷酸含量。氧化液酸度低會(huì)使氧化塔內(nèi)雙氧水分解加快，氧化塔排污增多，氧化收率下降同時(shí)也會(huì)使萃酸下降影響萃取塔操作。嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成氧化塔、氧化液儲(chǔ)槽、萃取塔內(nèi)雙氧水大量分解，引發(fā)安全事故。氧化液酸度過高則會(huì)使產(chǎn)品中游離酸和不揮發(fā)物含量高，影響產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)也使得磷酸消耗高。故生產(chǎn)中需將氧化液酸度指標(biāo)控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)。

1.1 影響氧化液酸度的因素

1.1.1 循環(huán)工作液堿度

循環(huán)工作液堿度的高低直接影響氧化液酸度的高低。循環(huán)工作液堿度高，酸堿中和需要的酸就越多，氧化液酸度就越低。反之工作液堿度低，氧化液酸度相應(yīng)的會(huì)高一些。

1.1.2 循環(huán)工作液流量

在系統(tǒng)開停車過程中循環(huán)工作液流量變化較大，同樣的加酸量氧化液酸度會(huì)隨著循環(huán)量的增加而降低，反之則升高。

1.1.3 氧化塔殘液排污量

氧化塔排污殘液主要為含有諸多雜質(zhì)的不穩(wěn)定的粗雙氧水，又稱氧化殘液。磷酸在氧化殘液中的溶解度遠(yuǎn)大于工作液，所以若氧化塔排污不及時(shí)或系統(tǒng)水分含量高(包括壓縮空氣帶水)時(shí)，氧化殘液會(huì)溶解帶出較多的磷酸造成氧化液酸度偏低。

1.2 氧化液酸度的控制

生產(chǎn)中氧化液酸度一般控制在3～6 mg/L，主要靠氫化液泵前加酸量來調(diào)節(jié)。根據(jù)分析結(jié)果及系統(tǒng)工況及時(shí)調(diào)節(jié)加酸量維持氧化液酸度的穩(wěn)定。在更換白土床，加減量等過程中系統(tǒng)工況會(huì)有一定幅度的波動(dòng)，更應(yīng)及時(shí)調(diào)節(jié)。

2 萃余液雙氧水含量

氧化工序送來的氧化液進(jìn)入萃取塔被純水萃取出其中的過氧化氫后從塔頂流出，稱為萃余液。萃余液中雙氧水的含量高會(huì)降低萃取收率、影響產(chǎn)量、增加后處理負(fù)荷、增大堿和活性氧化鋁的消耗。嚴(yán)重時(shí)大量的雙氧水被帶入后工序引發(fā)安全事故。萃余液中雙氧水的含量低對(duì)系統(tǒng)無不良影響，故生產(chǎn)中要求越低越好。

2.1 影響萃余液雙氧水含量的因素

2.1.1 工作液的理化指標(biāo)

工作液的理化指標(biāo)主要是指溶劑比、總醌含量、界面張力、粘度等。工作液通過塔盤篩孔后工作液被分散成細(xì)小的油珠，工作液溶劑比高時(shí)芳烴含量高，工作液小油珠凝聚效果差;溶劑比低時(shí)磷酸三辛酯含量高，工作液粘度大通透性差，易在塔盤下方聚集。工作液中降解物的積累會(huì)使密度、粘度增大，篩孔阻塞界面張力減小與水分離困難，造成萃余液中雙氧水的含量超標(biāo)。

2.1.2 溫度

溫度高分子運(yùn)動(dòng)加快，有利于萃取傳質(zhì)。溫度較低時(shí)工作液易發(fā)生乳化，乳化后的工作液粘度大，篩板通透性差，油水分離難，工作液會(huì)夾帶大量的水進(jìn)入后工序，造成萃余液中雙氧水的含量上升。

2.1.3 雙氧水萃取酸度

雙氧水萃取操作在酸性條件下進(jìn)行是十分必要的，酸性條件保證了萃取雙氧水的穩(wěn)定性，也減少了工作液的乳化。純水配酸后密度會(huì)增大，這會(huì)增大油水兩相的密度差，有利于萃取，降低萃余液中雙氧水的含量。

2.1.4 氫化液氧化不完全

氫化液在氧化塔內(nèi)未氧化完全，經(jīng)萃取后萃余液中未反應(yīng)完的氫蒽醌繼續(xù)被氧化產(chǎn)生雙氧水造成萃余液中雙氧水的含量快速上升。

2.1.5 氧化液流量

萃取正常操作時(shí)篩板下會(huì)有一定厚度的工作液液層，氧化液流量的波動(dòng)會(huì)引起液層厚度的變化，改變萃取塔內(nèi)的濃度梯度，影響萃取效果。

2.1.6 進(jìn)出水量及雙氧水萃取濃度

萃取塔的進(jìn)出水量是根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷和產(chǎn)品濃度來調(diào)節(jié)的，正常生產(chǎn)時(shí)系統(tǒng)負(fù)荷比較穩(wěn)定，隨著萃取濃度的升高萃取塔內(nèi)雙氧水的濃度梯度也在不斷變化，萃余液中雙氧水的含量會(huì)跟著上漲。同一套裝置，控制不同的萃取濃度，萃余液中雙氧水的含量會(huì)有差別。一般來講，控制萃取濃度越高萃余液中雙氧水的含量越高。

2.2 萃余液雙氧水含量的控制

在開車系統(tǒng)提溫和停車系統(tǒng)停止進(jìn)氫氣改氮?dú)膺\(yùn)行過程中，萃取塔內(nèi)雙氧水的濃度梯度被破壞，萃余液中雙氧水的含量會(huì)相應(yīng)的上升，這是只需調(diào)小工作液流量或及時(shí)通氫即可。正常生產(chǎn)時(shí)萃取溫度、酸度都較穩(wěn)定，一般根據(jù)萃取濃度、塔界面等情況適當(dāng)調(diào)節(jié)進(jìn)出水流量來控制萃余液中雙氧水的含量。系統(tǒng)工況正常時(shí)一般的調(diào)節(jié)方法是適當(dāng)加大進(jìn)水量以降低萃余液中雙氧水的含量。這樣在產(chǎn)出合格雙氧水的同時(shí)又使萃余液中雙氧水的含量符合安全和工藝的要求。

3 工作液堿度

循環(huán)工作液呈微堿性有利于氫化反應(yīng)的進(jìn)行，但工作液堿度過高易造成白土床活性氧化鋁粉化失活，對(duì)于催化劑載體氧化鋁也有不利影響。系統(tǒng)帶堿嚴(yán)重時(shí)更易造成氧化液堿性，雙氧水大量分解，引起超溫超壓燃燒爆炸等安全事故［1］。

3.1 影響工作液堿度的因素

3.1.1 工作液的指標(biāo)變化

隨著系統(tǒng)的循環(huán)運(yùn)行，降解物及其他粉塵雜質(zhì)在工作液中積累，工作液的指標(biāo)也逐漸改變，粘度變大，與堿液分離困難。萃余液流經(jīng)堿塔干燥分解雙氧水時(shí)會(huì)夾帶大量的堿進(jìn)入堿分離器，進(jìn)而帶入白土床。嚴(yán)重時(shí)還會(huì)夾帶到后工序，造成工作液堿度超標(biāo)。

3.1.2 萃余液中雙氧水的含量

萃余液中雙氧水的含量高時(shí)，大量的雙氧水被帶入堿塔內(nèi)并在堿塔內(nèi)分解產(chǎn)生水和氧氣。水降低塔內(nèi)濃堿密度使出塔稀堿過稀，堿蒸工序蒸堿困難。分解產(chǎn)生的氧氣向上翻滾漂浮，使工作液與堿液傳質(zhì)混亂、堿塔界面波動(dòng)大，使系統(tǒng)工作液夾帶堿液。

3.1.3 堿密度控制不當(dāng)

堿密度一般控制在1.3～1.4 g/L，堿密度過高或過低都會(huì)對(duì)工作液堿度產(chǎn)生不利影響。堿密度過高時(shí)黏度增大，難以和工作液分離，工作液中易夾帶堿液［2］。堿密度過低，堿液和工作液的密度差降低，兩相互相夾帶，影響分離效果，造成系統(tǒng)工作液夾帶堿液。

3.1.4 堿塔界面控制過高

堿塔一般分兩段，下段為傳質(zhì)段用于分解雙氧水，上段為分離段以分離堿液和工作液。堿塔界面控制過高時(shí)上部分離空間小，堿液和工作液不能及時(shí)分離，堿液易被工作液夾帶去后工序。

3.1.5 白土床氧化鋁失活

后處理白土床氧化鋁的活性隨使用時(shí)間慢慢降低，其再生、吸收能力慢慢下降。這會(huì)導(dǎo)致工作液堿度增高。同時(shí)白土床失活后工作液中降解物無法再生，降解物積累影響工作液性質(zhì)，易造成后處理工作液夾帶堿液。

3.2 工作液堿度的控制

正常生產(chǎn)中應(yīng)控制好堿密度、堿塔界面，按時(shí)巡檢及時(shí)排污。為避免鹽類物質(zhì)在堿液中的積累，應(yīng)該定期對(duì)堿液進(jìn)行置換。后處理和氫化白土床的氧化鋁也要定期進(jìn)行更換，尤其是在系統(tǒng)有效蒽醌含量明顯降低的情況下。定時(shí)從萃余液計(jì)量槽排污口退出一部分工作液去配制工段，在配制釜內(nèi)清洗干凈后再補(bǔ)入系統(tǒng)，這對(duì)于改善工作液性質(zhì)、降低萃余液中雙氧水含量、減少堿液夾帶量有著顯著的效果。

［1］王穎石.雙氧水生產(chǎn)工藝中的安全控制［J］.黑龍江科技信息.2007(05):16.

［2］王劍.淺析蒽醌法雙氧水生產(chǎn)后處理工藝［J］.化工進(jìn)展.2004(07):785－787.