双氧水生产技术应用进展

双氧水生产技术应用进展
摘要：双氧水属于一种绿色环保的化学产品，在使用过程中几乎不产生污染。

然其生产过程中，还是会残存一些污染物，诸如废气、废水和废渣等，会产生一
定的环境污染，且生产过程中还存在一定的高能耗现象。

因此文章重点就双氧水
生产节能减排技术展开相关探究。

关键词：双氧水；节能减排；技术
前言
双氧水因其使用对环境无污染，其在化工生产过程中需求越来越大。

从双氧
水生产以来，双氧水的生产方法主要有电解法、异丙醇氧化法及蒽醌法。

蒽醌法
是现今双氧水生产普遍使用的方法。

1蒽醌氧化法
蒽醌氧化法的工艺原理为以烷基蒽醌为载体，以重芳烃和磷酸三辛酯为溶剂
组成的工作液，在一定压力和温度条件下及钯触媒存在时，与氢气进行氢化反应，得到相应的烷基蒽醌的氢化液。

氢化液再与空气中的氧气在一定温度和压力条件
下进行氧化反应得到氧化液，烷基氢蒽醌被氧化还原为烷基蒽醌同时生成过氧化氢。

过氧化氢经萃取、净化、浓缩得到不同浓度的双氧水产品。

2蒽醌法生产双氧水的工艺技术应用进展分析
2.1蒽醌法流程简介
蒽醌法是目前国内新建双氧水装置首选工艺路线。

基本工艺流程如下：工作
液在钯基催化剂的催化下与氢气加成生成含氢蒽醌的氢化液，氢化液与氧气反应
生成含烷基蒽醌和双氧水的氧化液，氧化液经纯水萃取得到萃余液和粗稀双氧水，粗稀双氧水经芳烃净化得到稀双氧水产品，萃余液经脱水和白土床再生后返回氢
化工序循环使用。

2.2蒽醌法主要工艺介绍
蒽醌法主要有传统固定床工艺、新型固定床工艺、流化床工艺和浆态床工艺。

2.2.1传统固定床工艺
钯触媒固定床蒽醌法是目前国内应用最多的双氧水工艺技术，2013年前所建
装置均采用以2-乙基蒽醌为载体，此工艺的工作液一般以三甲苯和磷酸三辛酯为
溶剂配制而成，工作液经氢化、氧化、萃取净化等工序得到双氧水产品和萃余液，萃余液经脱水、白土再生后返回氢化工序循环使用。

萃余液再生过程使用强碱，
如果强碱随工作液返回氢化工序，存在较大的安全风险。

氢效一般控制在
6.5~
7.5g/L，双氧水浓度均在35%以下，大多只能达到27.5%~30%，目前新建装置
基本不采用此工艺。

2.2.2新型固定床工艺
近几年，国内新建、改扩建双氧水装置大多采用此工艺，工作液采用改进型
多元混合溶剂体系，催化剂采用高活性的新型钯触媒。

该工艺主要以烷基蒽醌为
载体，以三甲苯、2-甲基环己基醋酸酯、磷酸三辛酯为溶剂配制成工作液。

工作
液经氢化、氧化、萃取净化等工序得到双氧水产品和萃余液，萃余液经真空脱水
和白土再生后送回氢化工序循环利用。

由于取消了传统的碱萃脱水工序，系统安
全性大大提高。

氢效一般控制在8.5~9.5g/L，双氧水浓度可达33%~35%。

2.2.3流化床工艺
流化床双氧水技术有利于生产高浓度、高产量双氧水，特别适应于大规模的
己内酰胺装置和HPPO法制备环氧丙烷装置的配套。

该工艺以烷基蒽醌为载体，
以四丁基脲、重芳烃和磷酸三辛酯为溶剂配制成工作液。

工作液、氢气和钯催化剂在氢化塔内发生流态化加氢反应，再经氧化、萃取净化得到双氧水产品和萃余液，萃余液经真空脱水和白土再生后送回氢化工序循环利用。

氢效一般控制在11~13g/L，双氧水浓度可达40%以上。

2.2.4浆态床工艺
浆态床技术在国外已经是成熟技术，而国内处于开发阶段，尚无运用实例。

3双氧水生产节能减排技术的具体应用
3.1废气回收
双氧水生产过程中会排放一定的气体，主要来自于生产过程中的氢化尾气和氧化尾气，氢化尾气非连续产生，主要为含有机物的氢气。

氧化尾气连续产生，主要是含芳烃类有机物如不经处理直接排放，会产生大量的环境污染。

同时气体排放过程中，若含有太多的芳烃类有机物，则会增加生产成本。

所以双氧水生产过程中对废气进行回收处理，不仅能降低对环境的污染，还能节省生产成本。

目前针对氧化尾气的较好处置措施是利用活性炭纤维吸收装置，并适当改造设备，可大大提高氧化尾气回收率。

活性炭纤维容量大、使用效率较高，吸附范围也十分广泛，针对浓度较低的有害物质，吸附能力极强，吸附速度较快，脱附也十分容易。

3.2废水处理
双氧水生产废水主要来自两部分，一是蒸汽再生催化剂、吹扫氧化铝或再生活性炭吸附床产生的冷凝水，二是系统排放的氧化残液、萃余分离器排放水、洗工作液水等，这些污水直接排放出去会对自然环境产生污染，特别是有毒有害物质，更是会对人们的身体健康产生不良影响。

目前针对双氧水生产过程产生的废水的较好处理工艺为气浮、微电解、芬顿、UASB、A/O联合处理工艺，并通过PLC实现集中自动控制。

气浮法是固液分离或液液分离的一种技术，用于从废水中去除相对密度小于1的悬浮物、油类和脂肪，并用于污泥的浓缩。

微电解法是利用金属腐蚀原理，具有使用范围广、工艺简单、处理效果好等特点，尤其对于高盐度，高COD以及色度较高的工业废水的处理具有更加明显的优势。

芬顿催化氧化法是以亚铁离子（Fe2+）为催化剂用过氧化氢（H2O2）进行化学氧化的废水处理方法，Fenton试剂可无选择氧化水中的大多数有机物，特别适用于生物难降解或一般化学氧化难以奏效的有机废水的氧化处理。

UASB是一种处理污水的厌氧生物方法，UASB反应器具有工艺结构紧凑，处理能力大，无机械搅拌装置，处理效果好及投资省等特点，目前研究最多，应用日趋广范。

A/O是改进的活性污泥法，其优越性是既降解有机污染物，又可脱氮除磷。

3.3废渣处理
双氧水生产过程产生的废渣主要是废催化剂，一般3-8年更换一次。

废催化剂由专业厂家回收，经提取其中的贵金属后可用于催化剂的再制造。

其他废渣包括氧化铝和各种原料包装物。

其中氧化铝废渣卸出系统前应经蒸汽吹扫，回收其中的大部分工作液，然后再卸出装袋，给专业回收厂家回收用作铝厂生产的原料和化工填料等。

3.4提高空气的利用率
氧化塔是双氧水生产过程十分重要的设备，空气经压缩进入该塔中，和工作液中的氢蒽醌进行氧化反应，生成双氧水。

氧化塔一般包括两节，由上自下串联运行。

氢化液自塔底输入，从塔顶流出，再进入到下节塔底部继续反应。

压缩空气则从各节的底部分别进入，和塔内的工作液充分接触后，再一起并联向上进行
氧化反应，经两节塔中分别反应后和剩余的空气合并，再经芳烃回收后排放。

该工艺过程氧化塔主要进行氧化反应，为确保充分反应，进入底塔的空气一般少于进入顶塔的空气，比例约9：11左右，底部氧化塔对氧气的利用率偏低。

压缩空气主要由空气压缩机提供，需要消耗大量的电能，基本占据总消耗电量的1/2左右。

因此适当降低空气使用量，提升其利用效率是节能节电的重要举措。

也可通过对空压机排气压力进行调整，以提供符合工艺要求的空气量来达到节能目的。

结束语
总之，双氧水属于绿色环保化学用品，其生产过程中也会出现一定的污染现象。

这就要求生产时，做好废气、废水和废渣的处理工作，最大限度的避免这些污染物对周边环境的危害。

同时通过提升空气利用率，能够显著降低能耗，对于提升双氧水生产过程中的节能效果十分显著。

双氧水节能减排技术还有很多，鉴于篇幅有限，仅就其中几方面展开论述。

参考文献：
[1]王洪艳.双氧水生产中工作液损耗大的原因及预防措施[J].科学技术创新，2019（22）：195-196.
[2]黄培财.国内外双氧水生产及技术进展[J].广东化工，2002，29（2）：2-4，10.。