摘要：本文以杭州某双氧水公司为例，探讨了其蒽醌法生产双氧水氧化尾气处理问题，研究了其氧化尾气节能处理工艺改造，结果显示，其节能效果和环保效果良好。
关键词：蒽醌法；生产双氧水；氧化尾气；节能处理
前言：采用蒽醌法生产双氧水的原理如下：醌类物质可以经过氢化还原重新生成醌，借助烷基蒽醌衍生物，在催化剂作用下进行氢化，之后经过氧化合成则可以生成双氧水。杭州某双氧水有限公司存在27.5%双氧水生产装置，主要工序包括配制、氢化、过氧化、萃取、后处理及相关辅助工序等。下面以杭州某双氧水公司的蒽醌法生产双氧水工艺为例，研究其氧化尾气的节能处理问题。
1氧化尾气处理问题分析
在采用蒽醌法生产双氧水的过程中，在氧化塔中，进行压缩空气与氢化液的氧化，此过程只消耗氧气，大部分气体经过气液分离之后由氧化塔顶部排除，这就涉及到氧化为其的处理问题。蒽醌法生产双氧水氧化尾气排放温度为45-48摄氏度，压力在0200-0.25兆帕之间[1]，以27.5%双氧水氧化尾气为例，每吨产品氧化尾气排放量约1220立方米，在氧化尾气中存在芳烃类物质，其有着沸点低、挥发性强等特点，很容易由液相转为气体排除，如果不对氧化尾气加以处理，则很容易增加能耗，且产生环境污染问题，蒽醌法生产双氧水氧化尾气成分如表1所示：
表1氧化尾气成分
杭州某双氧水公司蒽醌法生产双氧水装置于2013年5月投产，采用涡轮膨胀法来回收处理尾气中的芳烃，通过降温冷凝氧化尾气中的芳烃。经过三级冷凝流程，氧化尾气温度能够降低到2-5摄氏度，回收的芳烃能够进入到生产系统中，这种处理方式下，虽然能够保证氧化尾气达到环保排放标准要求，但尾气中仍含有0.5%-0.6%的芳烃，节能效果和环保效果还有待进一步提升，因此，公司于2015年6月进行蒽醌法生产双氧水氧化尾气处理的节能改造。
2氧化尾气处理节能改造探讨
2.1改造工艺分析
公司采用图1所示的尾气处理节能改造工艺，采用活性炭纤维作为吸附材料，回收氧化尾气中的芳烃。下面对工艺流程进行具体分析。
图1氧化尾气节能处理工艺流程
2.2自动化控制
2.2.1氧化尾气预处理
首先利用预处理设备对氧化尾气进行分离，实现尾气中双氧水、磷酸三辛酯及蒽醌等物质的过滤，以此来延长吸附材料活性炭纤维的寿命，促进吸附效率的提升，同时能够有效降低氧化尾气降压的噪音[2]。
2.2.2吸附过程
经过预处理之后，尾气经由气动挡板阀进入到吸附器中，在尾气穿过活性炭纤维的时候，活性炭纤维会吸附尾气中的重芳烃组分，之后将尾气从吸附器顶部排除，此时尾气中芳烃含量大大减少。
2.2.3脱附过程
采用饱和水蒸汽作为脱附剂，饱和水蒸汽从吸附塔顶部进入，穿过活性炭纤维床层，经过加热、置换、吹扫等流程之后，脱附出有机组分（主要为重芳烃），并将脱附的有机组分带入到冷凝器中。
2.2.4冷凝回收过程
脱附的有机组分主要为蒸汽与重芳烃的混合物，首先进行一级冷凝回收过程，实现气液分离，液态组分与冷凝液汇合，流入到二级冷凝器中进行二级冷凝回收过程，之后液态组分进入到分层槽中，重芳烃有着不溶于水、密度比水小的特点，因此在分层槽可以应用重力沉降分离过程来实现重芳烃的回收。
2.2.5干燥过程
脱附过程结束的时候，吸附器内的温度较高，能够达到甚至超过100摄氏度，水蒸气充满了整个吸附器，因此吸附器内的湿度也较高，温度和湿度越低，则吸附效率越高，在这样高温高湿环境下，难以实现良好的吸附效果，因此对吸附器的干燥是十分必要的[3]。采用新风作为干燥气源，首先利用过滤器来过滤新风，之后经过风机加压，将新风送入到吸附器中，吹干活性炭纤维床层，并降低温度，以此来提升下一循环吸附作用。
2.3自动化控制
实现了吸附回收装置的全自动化运行控制，由PLC程序控制整个节能处理工艺过程，系统自动化程度较高，能够实现无人值守运行。采用三台吸附塔，实现三台吸附塔的轮流切换，交替进行吸附、脱附、干燥及回收等工艺过程。
整个工艺设备结构紧凑，占用空间资源较少，投资较低，能够通过触摸屏对操作时间、温度、压力等参数进行显示，有着自动监测和异常报警功能，安全性和稳定性较高[4]。
2.4节能效果分析
在活性炭纤维吸附工艺流程投入使用之后，对其节能效果进行考核，考核结果显示，每天芳烃的回收量达到了1吨，新增装置每天耗电量为60KW?h，消耗蒸汽量5吨，消耗循环水量为50m??h。设备投资为97万元，安装费用为32700元。以芳烃价格为7500元/吨、电价0.8元/KW?h，蒸汽价格为230元/吨，每年生产天数为330天为计算标准，计算每年生产经济效益W如下：
W=330×1×7500-330×60×0.8-330×5×230-碳纤维费用-循环水费用-设备折旧费用=1800460元，由此可见，这种氧化尾气节能处理方式节能效果良好，每年经济效益高达180余万元。
同时这种氧化尾气处理方式对芳烃的回收率高达98%，尾气中芳烃含量从0.5%-0.6%降低到了0.05%，环保效果也得到了提升。
结论：综上所述，本文结合实例分析，简要介绍了蒽醌法生产双氧水氧化尾气处理工艺流程和技术原理，在不增加其他措施的基础上，活性炭纤维处理装置的芳烃回收率较高，节能效果较好，且有着良好的环保效果，值得应用和推广。
参考文献：
[1]路向宾. 蒽醌法生产过氧化氢的三废处理[J]. 中国氯碱,2015,01:43-44.
[2]蒋岳芳,马建永,吴海峰. 蒽醌法生产双氧水氧化尾气中芳烃回收技改[J]. 杭州化工,2015,02:40-42.
[3]孙国维,刘荣俊,张跃胜. 双氧水生产中的“三废”处理[J]. 氯碱工业,2010,03:28-31.
[4]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,2006,01:58-59.
论文作者:卢文哲
论文发表刊物:《科技中国》2016年7期
论文发表时间:2016/10/19
标签：尾气论文; 双氧水论文; 芳烃论文; 节能论文; 蒽醌论文; 过程论文; 效果论文; 《科技中国》2016年7期论文;