双氧水工业生产过程中的节能减排技术

浅析双氧水工业生产过程中的节能减排技术

关键词：双氧水工业生产节能减排

双氧水，化学名称为过氧化氢，是除水外的另一种氢的氧化物。粘性比水稍微高，化学性质不稳定，一般以30%或60%的水溶液形式存放。过氧化氢有很强的氧化性，且具弱酸性。过氧化氢可溶于乙醇、乙醚，不溶于苯。对有机物有很强的氧化作用，一般作为氧化剂使用。作为现代“最清洁”的化学品，双氧水（过氧化氢）在各行各业都起到巨大的作用，可作为漂剂、氧化剂和环氧化剂、消毒剂、杀菌剂等等，尤其是近年来在环保工业方面毒废水处理、气体洗涤与消毒灭菌等展现出了巨大的应用潜力。目前的双氧水生产主要就是蒽醌法自动氧化法，极少数单位使用电解法。蒽醌法自动氧化法主要工艺就是通过一系列的氢化、氧化、萃取、净化、后处理以及其他一些辅助工序组合而成。因此，研究双氧水生产过程当中的节能减排技术具有很大的现实意义。

一、增设换热器

在氢化工序过程中会产生大量的热，整个放热反应过程都要在50℃到80℃的温度范围当中进行。反应活化能需要50℃到65℃的预热温，而实际后处理工序可能达不到这样的温度，因此要在工作液进入氢化塔之前增设预热器。之后出来的氢化液温度由于放热反应会达到60℃到80℃，但是氧化反应的温度只需要控制在50℃左右就可以了，因此，氢化液体在进入氧化塔之前还需要经过一个冷却器冷却才行。在这个工艺流程当中，既有预热时候消耗掉的蒸汽，

同时也有冷却循环时消耗掉的冷却水。故对该工艺进行优化，即增设一种工作液和氢化液换热器，增设该换热器以后，利用氢化液本身的高温度，既能预热进入氢化塔的工作液，同时氢化液本身也能被冷却。利用该优化方案，既能减少预热蒸汽用量，又能减少冷却水用量，同时还能减少双氧水的蒸汽消耗，改造优化以后经济效益显著。

二、省略氧化液泵

整个工作液循环需要通过氢化液泵、氧化液泵和工作液泵共同完成。其中氧化液泵主要用于将经过氧化塔以后的氧化液送到萃取塔底部，这个过程需要产生大量的电耗。由于在生产过程当中，气液分离器中氧化液的低点压力要远远比萃取塔底的压力要高，且由于管程相对较短，这其中的流体阻力就可以忽略不计了。因此，可以推算出，即使由氧化液自有能量直接进入萃取塔底部而完全不用氧化液泵也能达到理想效果。对于一些规模不大的装置即可省略掉氧化液泵和氧化液储槽，物料直接经过气动阀进入萃取塔。将该方案投入实际当中运行还算平稳，节能效果显著。而对于规模稍大的装置，如果采用这个流程，则还存在诸多问题，其中最主要的就是要解决萃取塔因氧化液中夹带的少量气体而造成的影响。

三、提高空气利用率

这个方案主要针对的是氧化塔。制取双氧水时，氧气和工作液要在氧化塔当中进行氢蒽醌反应。氧化塔自上而下分为 2 节串联运行。生产过程中氢化液从氧化塔上塔底部进入，再从第一节塔顶部

出来，进入第二节节塔底部继续进行反应。这个过程当中压缩空气是通过并联的形式分别从上下两节塔的底部进入的，在氧化塔当中再与工作液进行氧化反应。反应过后的空气被合并到一起，回收芳烃之后再将其放空。纵观该工艺流程，有八成以上的氧化反应都在上塔完成的，真正进入下塔的氢化液质量浓度则相对较低。但是这其中还要保证下塔的反应速度，这就需要跟上塔大致差不多（相差约10%左右）的空气给量。这就不难看出，其实下塔的空气利用率并不高，这直接造成了空压机的无用功电耗。因此，可以改变氧化塔空气流程，将之前的并联进入方式改为串联形式，由氧化塔下塔进入后将出来的尾气进入到氧化塔上塔当中。通过这样的改变，可以直接提高空气的利用率。达到节能的同时，尾气当中的重芳烃排放也相应减少，也降低了原材料的消耗又减少了污染，减排效果也能体现出来。

四、提高氢气利用率

双氧水节能减排工作当中一个重要的环节就是提高氢气的利用率，氢气的成本约占到总成本的两成到四成左右，而国内氢气的来源一般都是由电解而来，而这点恰恰造成了氢气的来源流量可能会发生不稳定的现象，尤其是部分地区采取的峰谷电价措施，而电解制氢气的厂商通常会为了节省成本采取错峰用电措施，氢气的供应量就因为这样的调整而造成时段性性供应不足的现象，很不稳定。因此就需要设计一款氢气存储罐，当氢气供应量富余的时候，总控打开气动阀，向氢气存储罐内充进氢气。当氢气存储罐内部压力和

氢压机产生的压力相同时，充气即达到平衡状态。当遇到氢气不足的情况下时，总控可关闭之前打开的气动阀，并开启另外的气动阀，使氢气能够继续补充到氢气柜当中去。当氢气存储罐内部压力与氢气柜的压力相等时，充气又达到一个平衡状态。整个充氢的过程既安全又可靠，同时又方便操作，可以达到节能减排效果。

五、妥善处置氧化残液

由于氧化过程当中空气要夹带一部分水分，其次双氧水本事要电解产生水分，再加上工作液当中的水分等，都会多多少少地在2节氧化塔底部形成水相，这样的水相就是氧化残液。氧化残液通过萃取可以获得一些高浓度的双氧水。这些氧化残液由于很多方面存在质量不过关，大多厂家都会将其作为废弃物进行排放或者进行低价处理。当这些残液集中存放时会很不安全，本身就很不稳定，极易发生事故，甚至会引发爆炸。氧化残液若是直接进行排放的话当中的好多有机物杂质以及磷酸等物资会对环境造成很大污染。这些残液每年的数量相当可观，企业也不希望直接排放或者低价出售。尤其是工作液，既是污染物又比较贵，所以污水池经过隔油分离出的工作液都要尽量回收利用。

六、节能回收氧化尾气

由于氧化尾气当中含有芳烃，既为了环保要求，又考虑到经济效益问题，就对这些芳烃进行回收。回收通常采取的是低温冷凝法，由冷冻机组提供冷冻水，这当中就要消耗掉很多电能。而近年来被广泛使用的膨胀制冷机利用氧化尾气本身的压力再通过熵膨胀，尾

气因内能减少而致使温度降低，形成了冷量并通过换热器将尾气冷却，当温度降到芳烃露点以下，可以将多数芳烃都能冷凝下来。这种方案几乎不消耗任何能量，节能减排效果不言而喻。

七、结语

双氧水的节能减排工作是一项需要长期创新的工作，虽然近几年来国内在双氧水生产的节能减排方面获得一些突破，但和世界先进水平仍存在很大的差距，产品竞争力始终提不上来。当前国内双氧水生产企业应当对生产工艺不断进行优化创新，设计出更有效、更环保、更节能的制备装置，依此将我国的双氧水节能减排工作提升到一个更高的水平。

参考文献

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