全酸性環(huán)境下蒽醌法生產(chǎn)雙氧水降酸耗措施

摘要：本文利用蒽醌法來制造過氧化氫產(chǎn)品，經(jīng)過數(shù)據(jù)對比后，在主要的技術(shù)指標上得出以全酸性工藝生產(chǎn)的過氧化氫質(zhì)量達到了工業(yè)標準的優(yōu)等品質(zhì)。全酸性工藝具有催化劑的活性高、氫化的效率快、萃余含量低和生產(chǎn)裝置能量消耗低的特點。同時為未來過氧化氫生產(chǎn)技術(shù)提供了方向。本文改進了蒽醌法生產(chǎn)過氧化氫酸的耗量過大的問題。

關鍵詞：全酸性環(huán)境；蒽醌法生產(chǎn)雙氧水；降酸耗；措施

前言

過氧化氫加熱后分解為水和氧氣，是一種綠色無污染的化學物質(zhì)，它是氧化劑、漂白劑、消毒劑、脫氧劑、聚合物引發(fā)劑和交聯(lián)劑。正因為他廣泛的用途，所以它可應用于各個行業(yè)，如化工工業(yè)、造紙行業(yè)、環(huán)境保護、電子產(chǎn)業(yè)，食品、礦業(yè)、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)廢料加工等方面。由于國家提倡可持續(xù)發(fā)展和人民對美好生活質(zhì)量的向往以及生態(tài)問題的正視，使得過氧化氫的的發(fā)展具有無限的潛力。

1.蒽醌法生產(chǎn)雙氧水簡介

目前在過氧化氫生產(chǎn)行業(yè)最為成熟的方法之一是過氧化氫的蒽醌法生產(chǎn)。國內(nèi)外的大型生產(chǎn)廠家?guī)缀醵际褂幂祯▉碇圃爝^氧化氫。在上世紀80年代之前的中國，生產(chǎn)過氧化氫的主要工藝是以鎳催化劑攪拌釜氫化蒽醌法，隨著過氧化氫的不斷生產(chǎn)，對比了以鎳為催化劑的攪拌釜工藝與以鈀為催化劑的固定床工藝。發(fā)現(xiàn)以鈀為催化劑的固定床工藝的諸多優(yōu)點。已經(jīng)為過氧化氫生產(chǎn)指明了方向。固定床工藝在生產(chǎn)過氧化氫的途中不用經(jīng)常補加催化劑、氫化設備操作簡單、結(jié)構(gòu)簡單、危險性低、裝置能大批量生產(chǎn)等，通過DCS（計算機集散控制技術(shù)）、能進一步的降低裝置的危險性。近期多數(shù)的的新建裝置和老廠的工藝方法都改造成為蒽醌法，一部分則改造為鎳-鈀混合床或固定床。

現(xiàn)在，通過對過氧化氫生產(chǎn)氫化途中的催化劑、工作液、氫氣和氧氣、蒽醌加氫工藝等多個方面來探究蒽醌法生產(chǎn)過氧化氫。

1.1 氫化催化劑

蒽醌法生產(chǎn)過氧化氫最主要的技術(shù)之一是氫化催化劑。國內(nèi)外研究過氧化氫生產(chǎn)的主要對象是氫化催化劑。現(xiàn)在主要使用鎳催化劑和鈀催化劑兩類催化劑作為氫化催化劑用作過氧化氫的蒽醌法生產(chǎn)。將經(jīng)堿液處理和用芳烴脫水所制得的鋁鎳合金粉，被稱為鎳系催化劑，它具有很高的選擇性和催化活性。雖然鎳催化劑具有高的活性和選擇性，但是它卻只能用于小規(guī)模的生產(chǎn)裝置，甚至慢慢消失。主要是鎳系催化劑有很大的缺點，鎳的燃點較低，會自燃、氫化器結(jié)構(gòu)不簡單、不能循環(huán)使用、對工作液中的氧氣和過氧化氫及其敏感、容易中毒等。蒽醌氫化反應中應用的最為廣泛的還是鈀催化劑，鈀系催化劑又分為懸浮床和固定床催化劑，應用中為了使鈀金屬與工作液和氫氣充分反應，通常把鈀金屬均勻沉積在載體上。

1.2工作液

工作載體和溶解工作載體的溶劑是組成工作液的重要成分。主要使用蒽醌類的物質(zhì)作為工作載體，蒽醌類物質(zhì)不僅在氧化、氫化的循環(huán)途中擁有優(yōu)良的穩(wěn)定性，而且蒽醌和它的氫化物能很好的溶解在溶質(zhì)中。現(xiàn)在使用的蒽醌類物質(zhì)有2-烷基蒽醌、2-乙基蒽醌、2-戊基蒽醌、2-特丁基蒽醌等。使用的最廣泛的是2-乙基蒽醌（EAQ）。

2.全酸性環(huán)境下蒽醌法生產(chǎn)雙氧水工藝分析

用磷酸三辛酯、重芳烴與2-甲基環(huán)己烷醋酸酯為工作載體的溶劑，以2-乙基蒽醌為工作載體，制備出工作液。將制備出的工作液通入氫化塔內(nèi)與氫氣進行氫化應，從而得到與之相應的氫化溶液。再將氫化液通入氧化塔，進行氧化還原反應，得到還原產(chǎn)物蒽醌，同時獲得過氧化氫。此時獲得的過氧化氫存在于工作液中，將工作液進行萃取，獲得35%～42%濃度的過氧化氫溶液。把萃取后剩余的工作液通過高效聚結(jié)分離器進行脫水，再將脫水后流出的液體的百分之二十到三十的溶液通入真空脫水器進行脫水、余下的工作液跟再生后的活性氧化鋁交匯，流入系統(tǒng)被重復利用。部分的工作液是由真空脫水后，流經(jīng)白土床再生后回返氫化反應，由于整個工藝環(huán)境都為酸性環(huán)境，所以稱為全酸性工藝。

3.全酸性環(huán)境下蒽醌法生產(chǎn)雙氧水中問題分析及改進措施

3.1問題分析

在全酸性蒽醌法生產(chǎn)過氧化氫的工藝中，在有氧氧化過程和萃取過程中需要加磷酸。經(jīng)氫化塔流出的氫化液與磷酸配制槽的磷酸溶液交融后流入氧化塔進行氧化還原反應。反應的途中，在萃取出溶解在氧化液中的過氧化氫時，一部分的酸液會以殘液的形式沉積在上、下塔的塔底，在通過殘液槽排出地溝的途中會帶著部分工作液。造成了大量酸液的流失。在萃取塔萃取的過程中，為了防止過氧化氫的分解，需要維持萃取液的酸性，必須不斷地在純水中加入酸，將酸與水充分混勻后通過泵抽入萃取塔，此間不會損失酸含量。從氧化工序和萃取工序來分析，可以看出，氧化工序殘液的直接排出大量的浪費了酸液，而且由于殘液的排出量每天約達到2t，殘液中損失的游離酸含量3.06g/L，過氧化氫質(zhì)量分數(shù)38%上下，使得氧化液中過氧化氫的含量減少，影響了過氧化氫的產(chǎn)量。

3.2.改進措施

管道內(nèi)氫化液的流動屬于湍流。當工作液的粘稠程度、密度、管道的直徑固定不變時，可以通過增大流量，提高流速來提高工作液的湍流速度，從而加快磷酸溶液與氫化液的混合速度與混合均勻度，降低酸溶液的沉積量。在氫化液泵的進口過濾器添加一根細管，用以連接磷酸配制槽取樣球閥和轉(zhuǎn)子流量，通過流量計來決定酸液的補加或減少。這樣可以更為徹底的重復利用工作液，加大流速，提高湍流速度。如此，氧化塔中的酸液就難以沉積。圖1為氧化系統(tǒng)添加磷酸的前后改造流程圖。（改造后流程為虛線部分）

3.3改造效果

通過技術(shù)的改進后，酸液的耗損與之前相比有了很大的降低，殘液的沉積量顯著的降低了，氧化更為徹底，氧化液的酸度趨于穩(wěn)定。增加了0.2g/L，氧化液平均酸度值為0.0024g/L，消耗的磷酸與設計的指標值1.1kg/t非?？拷挥?.132kg/t。磷酸耗量的降低，過氧化氫的產(chǎn)量增加，使得了年利潤增加了96萬元。另一方面，由于排出的殘液較少，降低了環(huán)境的污染程度。當前，某廠的過氧化氫生產(chǎn)裝置為本廠贏得了較大的經(jīng)濟效益和社會效益，生產(chǎn)裝置達到了低能耗、安全、穩(wěn)定、高產(chǎn)量、高品質(zhì)的良好運行情況。

4.小結(jié)

國內(nèi)傳統(tǒng)使用的酸堿混合工藝生產(chǎn)過氧化氫技術(shù)開始向全酸性工藝生產(chǎn)過氧化氫進行過渡。在使用全酸性工藝生產(chǎn)過氧化氫時，通過研究改正催化劑活性或者流化床技術(shù)來縮減生產(chǎn)裝置的成本，增加過氧化氫的產(chǎn)量，由此減少國內(nèi)外技術(shù)的距離。另一方面，減少酸液流失，能減少成本，使企業(yè)贏得更高的利益。

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作者簡介：張劍（1989-），男，籍貫湖南省邵東縣，助理工程師，學士學位，化學工程與工藝.