双氧水可行性研究报告

双氧水

一、双氧水的理化性质：

工业级分为27.5％、35％两种。水溶液为无色透明液体，有微弱的特殊气味。纯过氧化氢是淡蓝色的油状液体。熔点(℃)：-2(无水)；沸点(℃)：158(无水)；折射率：1.4067（25℃)；相对密度(水=1)：1.46(无水)；饱和蒸气压(kPa)：0.13(15.3℃)；溶解性：能与水、乙醇或乙醚以任何比例混合。不溶于苯、石油醚。由于-O-O-中O不是最低氧化态，故不稳定，容易断开，溶液中含有氢离子，而过氧根在氢离子的作用下会生成氢氧根离子，其中氢离子浓度大于氢氧根离子浓度。过氧化氢既是一种氧化剂，又是一种还原剂。在酸性介质中，可将碘化钾氧化为碘。但与强氧化剂（如高锰酸钾）作用时，则起还原作用。

二、双氧水的用途

纺织品、针织品、纸浆的漂白

草、藤、竹、木制品的漂白

三废（特别是废水）处理

有机及高分子合成（用作氧化剂、催化剂、引发剂、环氧化剂、交联剂等）

有机及无机过氧化物（如过乙酸、过氧化苯甲酰、过氧化甲乙酮、过碳酸钠、过硼酸钠、过氧化钙、过氧化硫脲等）

电镀液的净化

食品工业中用于消毒、防腐、保鲜

电子工业中用作表面处理剂

医疗、医药行业中用于消毒

高浓度过氧化氢可用于火箭推进剂

其它如建材行业用作发泡剂；水处理行业用于杀菌、灭藻；化妆品行业中用作毛发漂白剂和染发剂。

三、工业制法：

1）无机反应法：无机法是最早用于制备双氧水的方法，即用硫酸或磷酸酸化过氧化钡或其他无机过氧化物来制得双氧水，同时形成不溶于水的钡盐或其它物质。其反应方程式如下：

BaO2+H2SO4=BaSO4+H2O2

NaO2+H2SO4+10 H2O=Na2SO4·10H2O+H2O2

其中过氧化钡可通过在氧气气氛下焙烧氧化钡制得。采用这种方法无法大规模生产双氧水，生成的不溶性钡盐也无法回收重新利用。后来有人发展了采用二氧化碳溶于水形成的碳酸来酸化过氧化钡制备双氧水，该法的优点是可以通过高温焙烧将生成的碳酸钡分解成氧化钡，从而循环利用氧化钡。该法制得的双氧水含量不高，操作麻烦并且耗能极大，在双氧水的工业生产方法中已经被淘汰。

2）异丙醇氧化法：该法以异丙醇为原料，过氧化氢或其他过氧化物为引发剂，用空气或氧气进行液相氧化，生成过氧化氢和丙酮。该法由美国Shell公司开发成功，并在美、俄、日已经工业化生产。该法的缺点是需要消耗大量的异丙醇，投资大，并且在得到双氧水的同时产生相同物质的量的丙酮需要寻求消费市场，另外，生产的双氧

水也较难分离、提纯，因此该法采用不多。

5）电解法：该法最早由Medinger在1853年电解硫酸过程中发现，后来经过多方改进，逐步由最先的过硫酸法改进成过硫酸钾法，最后改进到过硫酸铵法，并成为20世纪前半期双氧水的主要生产方法。过硫酸铵法以铂为阳极，石墨为阴极，其化学反应方程式为：

2 NH4HSO4→ (NH4) 2S2O8+H2↑

(NH4) 2S2O8+2 H2O →2 NH4HSO4+H2O2

虽然电解法制备出来的双氧水产品质量高，但需要消耗金属铂和大量的电力，成本较高，且设备生产能力低，不利于大规模生产，现在已经基本上被蒽醌法所取代。

6) 2-乙基蒽醌（EAQ)法

现在工业规模化生产主要方法是2-乙基蒽醌（EAQ)法。2-乙基蒽醌在一定温度压力在催化剂作用下和氢气反应生成2-乙基氢蒽醌，2-乙基氢蒽醌在一定温度压力下与氧发生氧化还原反应，2-乙基氢蒽醌还原生成2-乙基蒽醌和过氧化氢（H2O2)。

四、工艺流程（2-乙基蒽醒法）

4.1工艺原理：

本方法制取过氧化氢是以2-乙基蒽醌（EAQ）为载体，重芳烃及磷酸三辛酯（TOP）为混合溶剂，配制成具有一定比例的溶液（以下称工作液）。将该溶液与氢气一起通入装有钯触媒的氢化塔内，在一定压力和温度下进行氢化反应，得到相应的氢蒽醌（HEAQ）溶液（以下称氢化液）。氢化液

在氧化塔内再被空气中的氧气氧化，溶液中的氢蒽醌恢复成蒽醌，同时生成过氧化氢。利用过氧化氢在水和工作液中溶解度的不同及工作液与水的密度差，用纯水萃取含有过氧化氢的工作液（以下称氧化液），得到过氧化氢的水溶液（俗称双氧水）。过氧化氢的水溶液经重芳烃净化处理及空气吹扫，即得到浓度为27.5%（wt）的过氧化氢产品。经水萃取后的工作液（以下称萃余液），经过沉降除水，并通过碳酸钾溶液中和其酸性及活性氧化铝再生后再回入氢化工序，继续循环用。在循环运转过程中，部分2—乙基蒽醌逐渐变成四氢-2-乙基蒽醌（H4EAQ），并积累于工作液中，后者亦为本过程的重要载体之一，它亦可反复被氢化、氧化，生成过氧化氢。一定量四氢-2-乙基蒽醌的存在，将有利于提高氢化反应速度和抑制其它副产物的生成。

4.2化学反应方程式

4.3工艺流程简图

4.4工艺流程与工艺指标

a、氢化工序

来自循环工作液泵的工作液（重芳烃及磷酸三辛酯按一

定比例混合而成的溶液），经循环工作液袋式过滤器滤除可能夹带的固体杂质后，流经工作液热交换器、工作液预热器，将其预热到需要的温度后与经氢气缓冲罐分离水分、氢气过滤器净化的氢气同时进入氢化塔顶部。整个氢化塔由三节触媒床组成，每节塔顶部设有液体分布器、气液分布器，以使进入塔内的气体和液体分布均匀。根据工艺需要，氢化时可使用三节触媒床中的任意一节（单独）或两节（串联），必要时也可同时使用三节（串联），这主要根据氢化效率及生产能力的要求及触媒活性而定。如当使用上、中节时，工作液与氢气，先进入上节塔顶部，并流而下通过塔内触媒层，由上塔底流出，再经塔外连通管进入中节塔顶部，再从中节塔底流出，进入氢化液气液分离器。

从氢化塔出来的氢化液和未反应的氢气（称氢化尾气），连续进入氢化液气液分离器进行气液分离，尾气由分离器顶部排出，经氢化尾气冷凝器冷凝其中所含溶剂后，进入冷凝液计量罐，溶剂留于其中。尾气再经尾气流量计控制流量后直接放空，氢化液气液分离器中的氢化液，经自控仪表控制一定液位后，借助氢化塔内压力分出10%，先流经氢化液白土床，而后与其余的90%一起都通过氢化液过滤器，之后再经氢化液袋式过滤器，滤除其中可能夹带的少量触媒粉末和氧化铝粉末，再通过工作液热交换器将其热量传给循环工作液泵来的工作液或者后处理工作液，然后进入氢化液贮槽。