摘要：双氧水是一种重要的无机化工产品。国内生产设施的规模和能力在不断扩大和提高。双氧水虽然不是高能耗、高污染的产品，但可节约能源、减少污染，对于降低生产成本和环境污染仍然具有重要的现实意义。
关键词：双氧水；生产技术；节能减排
前言
双氧水是一种绿色化工产品，其生产和使用过程几乎没有污染，被称为“清洁”的化工产品。我国双氧水生产始于50年代末，至70年代初仍采用电解法小规模装置生产。70年代后期国内出现了几套蒽醌法生产双氧水的装置，大多采用电解水制氢为原料，用兰尼镍悬浮床催化氢化工艺，用纯氧氧化工艺，以苯和氢化萜松醇为溶剂、2一乙基葱醒为工质配制工作液。
1双氧水生产技术分析
双氧水生产技术主要包括有：蒽醌法、氢氧直接合成法等方面，下面就针对这几种方式，进行了简要的分析和阐述：
1.1蒽醌法
蒽醌法在双氧水生产的过程中，属于一项相对成熟的生产技术，主要是以蒽醌烷作为生产的主体，并且在是适当的时候，添加相应的有机溶液物质配置成工作液；在催化剂的作用下，可以将H2中的蒽醌氢化，从而生产氢蒽醌，同时蒽醌法在双氧水生产的过程中，可以利用空气的形式，进行相应的氧化工作，在工作液中形成双氧水，并且在这个时候将氢蒽醌还原成元老的蒽醌；其实，在生产的过程中，利用水提取出工作液中的双氧水，这样可以得到双氧水水溶液，并且精制和浓缩的不同，所得到双氧水密度也是有着很大程度上的不同。另外，在利用蒽醌法进行双氧水生产的过程中，所采用的催化剂也是有着很大程度上的不同，主要为镍催化剂悬浮床氢化工艺和钯催化剂固定床氢化等方面，其中，钯催化剂对氢化反应的选择性相对较强，活性度也相对较为良好，可以有效的提升生产的效果，因此得到了广泛的应用。
1.2全酸性蒽醌法
随着蒽醌法的发展，衍生出传统（酸碱混合）工艺和全酸性工艺两种工艺。目前，国内的双氧水装置大多采用传统工艺，只有少数采用全酸性工艺。传统（酸碱混合）工艺是以2-乙基蒽醌（2-EAQ）为载体，重芳烃（AR）和磷酸三辛酯（TOP）为混合溶剂配制成工作液。该工作液与氢气在固定床内进行氢化反应，得到相应的氢蒽醌溶液（氢化液）。氢化液在氧化塔与空气反应，将氢蒽醌还原成蒽醌，同时生成双氧水（氧化液），经过萃取后得到双氧水溶液。萃取后的工萃余液经萃余液分离器分离掉大部分水分，再经碱塔、白土床再生后，进入系统循环使用。全酸性工艺是以2-乙基蒽醌（2-EAQ）作为载体，以重芳烃（AR）、磷酸三辛酯（TOP）和2-甲基环己烷醋酸酯（2-MCHA）作为溶剂，配制成工作液。将工作液与氢气一起通入氢化塔内进行氢化反应，得到2-乙基氢蒽醌溶液（氢化液）。氢化液进入氧化塔后被空气氧化，氢蒽醌还原为蒽醌，同时生成双氧水。含有双氧水的工作液（氧化液）进入萃取塔，经过萃取后得到双氧水溶液，萃余液经高效聚结分离器脱水，然后再分出总流量的20%~30%经真空脱水器脱水、活性氧化铝再生后与剩下的工作液汇合，进入系统循环使用。传统工艺和全酸性工艺在氢化、氧化、萃取净化工序基本类似，差别在于后处理工序。传统工艺后处理工序先经过碱塔碱洗，然后经白土床再生后返回氢化工序，此时工作液呈碱性，而氧化、萃取工序工作液则呈酸性。全酸性工艺后处理工序中部分工作液先经真空脱水器脱水，再经白土床再生后返回氢化工序，整个过程为酸性环境。工作液体系方面，全酸性工作液中蒽醌溶解度较传统工作液高，有利于提高氢效和氧效。总体而言，全酸性工艺较传统工艺蒽醌溶解度高，催化剂活性好、选择性高，氢化效率、氧化效率高，萃余含量低，生产装置物耗能耗低且运行更加稳定、高效、安全。
2节能减排措施
2.1增加氢化液换热器
氢化反应的反应式为2-EAQ+H2→2-EAHQ+Q，一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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆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。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。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/m3×9.81m/s2×8m=0.372MPa，而萃取塔底压力为ρgh=1030kg/m3×9.81m/s2×30m=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。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30×24×330=237600kW•h，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的影响等。
2.3氧化尾气回收
目前国内普遍采用的芳烃回收装置主要有低温水也叫冰机法；活性炭纤维吸附法；涡轮膨胀机法。
(1)冰机法
冰机法是直接利用冰机产生的冷量制造低温水，然后利用低温水在氧化尾气冷却器中与尾气换热，对尾气进行降温以回收其中的芳烃，冰机在运转过程中需要消耗一定量的电量，该方法是最早的尾气芳烃处理方法，其运行成本较高。
(2)活性炭纤维吸附法
活性炭纤维吸附装置是利用活性炭纤维对芳烃的吸附作用及蒸气的脱吸作用来回收芳烃，其回收率较高，但需要耗费一定量的蒸气，且活性炭纤维需定期更换，同时进入该装置的尾气温度越低对吸附越有利。工艺技术特点：该技术是利用活性炭纤维（ACF）比表面积大，吸附效率高，解析速度快的特点，通过反复吸附、解吸，实现对有机物废气的全自动连续净化处理，回收废气中的有机溶剂，并使回收后的有机溶剂再利用，来自氧化塔的尾气进入冷干机组，经常温冷却、预冷、冷凝、分离等单元，在所控制的压力、温度下进行冷凝分离芳烃，之后的尾气进入活性炭吸附塔，芳烃被活性炭吸附，而净化后的尾气经管道高空排放出活性炭塔的废热蒸汽经冷凝漂析器进行冷却、冷凝分离，分离后的冷凝水去污水站处理，而芳烃集中回收再投入系统使用。
结束语
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。
参考文献
[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,2016.
[2]刘向来.双氧水生产节能减排的技术措施[J].化工进展,2014.
论文作者:冯振广
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/14
标签：双氧水论文; 氢化论文; 蒽醌论文; 芳烃论文; 工作论文; 尾气论文; 酸性论文; 《基层建设》2019年第4期论文;