不挥发物 %,≤ 稳定度 %,≤
优等品 合格品 优等品 合格品 0.080 0.100 97.0 90.0 0.080 0.100 97.0 90.0 0.080 0.120 97.0 90.0 1.4 公用工程规格
1.5 原辅材料、化学品、催化剂及公用工程消耗(每吨35%双氧水消耗)
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
保 证 名 称 值 氢气(99%) 269Nm3 2-乙基蒽醌(98.5%) 0.7kg 磷酸三辛脂 0.6kg 重芳烃 6.6kg 活性氧化铝 6.6kg 磷酸(50%) 2.65kg 碳酸钾 1.6kg 电 290Kwh 蒸汽(5kgf/cm2) 230kg 循环水(Δ≥5℃) 198 吨 空气 1760Nm3 期 望 值 261Nm3 0.58kg 0.48kg 5.9kg 5.9kg 2.4kg 1.3kg 255Kwh 190kg 180 吨 1720Nm 1.6 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,配制成具有一定组成溶液(以下称工作液)。将该溶液与氢气一起通入装有触媒的氢化塔内,在一定温度和压力下进行氢化反应,得到相应的氢蒽醌溶液(以下称氢化液),该溶液与空气中的氧气进行氧化,溶液中的氢蒽醌恢复成原来的蒽醌,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,即可得到浓度为35%的过氧化氢产品。经萃取后的工作液,经沉降除水,并通过碳酸钾溶液中和其酸性及活性氧化铝处理后 (以下称再生液) ,再回入氢化工序,继续循环使用。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而抑制其它副产物的生成。 1.6.1 化学反应
1.工作液的氢化oC2H5oHC2H5ooC2H5oHoHC2H5ooC2H5oHoHC2H5o2.氢化液的氧化oHoHC2H5oOC2H5H2O2oHoHC2H5ooOC2H5H2O2oHo
1.7 工艺流程简述
本装臵采用蒽醌法制备双氧水(35%wt)工艺,以烷基蒽醌为工作载体,以磷酸三辛酯和重芳烃为溶剂,采用钯触媒固定床氢化、空塔氧化、筛板塔萃取及循环工作液后处理工艺,得到浓度为35%wt的双氧水。本装臵包括蒽醌氢化、氢蒽醌氧化、尾气回收、双氧水萃取净化、工作液干燥和工作液配制六个工序,具体工艺流程说明如下:
本流程叙述中所采用的均为正常工况100%负荷下的数据。 1.7.1 氢化工序 (1)氢化
由后处理工序再生液泵(P-1403)经触媒保护器(V-1409)、再生液过滤器(M-1402)送来的工作液,经工作液预热器(E-1103)预热到一定温度(视钯触媒活性而定)后进入氢化塔(T-1101)。
E-1103为板式换热器,设有加热和冷却两套系统,根据催化剂活性不同,其冷后温度可控制在40-70℃,在装臵开工初期由于催化剂活性较高氢化反应控制在较低的温度,E-1103采用循环水对工作液冷却,随着催化剂活性的降低,氢化反应温度逐步提高,此时E-13102采用低压蒸汽对循环工作液加热,采用蒸汽加热时,工作液温度由控制器TIC-1106调节蒸汽线上的调节阀TV-13101来控制。E-13102还用于开工建立工作液循环时对循环工作液升温。
自界区来的氢气进入过滤缓冲罐M-1102缓冲减压后从顶部进入氢化塔C-13101A/B。氢气流量6375Nm3/h,进过滤缓冲罐前由压控阀控制压力,过缓冲罐后还有一压控阀控制塔压。
工作液流量由调节阀FV-1104控制。原料氢气同工作液一起进入氢化塔(T-1101)顶部,顺流而下通过氢化塔。整个氢化塔(T-1101)由三节触媒床和氢化液气液分离段组成,上三节塔顶部设有气液分布器,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或两节(串联),这主要根据氢化效率要求及触媒活性而定。比如当上中两节串联使用时,再生液与氢气进入上节塔顶部,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,从中节塔底流出,进入下节氢化液气液分离段。氢化后的工作液称为氢化液。氢化液与未反应的氢气一起从氢化塔(T-1101)底部排出,进入下段气液分离段,分离出的氢气夹带有少量芳烃,经再生冷凝器(E1106)冷凝,冷凝后的芳烃收集于冷凝液计量槽(V-1101)中,芳烃分离水后回收使用。氢气尾气由冷凝液计量槽(V-1101)顶部经尾气经调节阀FV-1108控制后经阻火器直接放空。
氢化塔(T-1101)下段气液分离段内的氢化液一部分(15-20%)经循环液泵(P-1101)送回氢化塔(T-1101)顶部,以使塔内温度均匀,氢化效率稳定及操作安全。另一部分借氢气压力分成两路,一路直接进入氢化液过滤器(M-1104),另一路
(约占10-15%)先经氢化液白土床(V1102),使氧化过程中生成的少量降解物得到再生,再进入氢化液过滤器(M-1104)以除去氢化液中的机械杂质。再经氢化液冷却器(E-1104)冷却至50℃后(工作液温度由调节阀TV-1113控制循环水量控制)。最后进入氢化液贮槽(V-1103)。在此,溶解在氢化液中的少量氢气被解析出来,经过氢化液放空冷却器(E-1105)冷凝后再进入氢化液放空液封后放空。氢化液借助氢化液泵(P-1102)送往氧化工序。
氢化反应压力控制在0.27-0.30MPa(g),温度控制在40-70℃。温度和压力的控制要根据触媒活性情况和生产负荷的要求由低逐渐提高。 1.7.2 氧化工序
氢化液与预先在磷酸计量槽(V-1302)中配制好的磷酸水溶液(浓度40-45%)一起混合后经氢化液泵(P-1102)和泵后过滤器(M-1105)送入氧化塔(T-1201)上节塔底部,流量由调节阀FV-1201控制,氧化液由顶部排出,经氧化液中间冷却器(E-1201)依次进入中、下节塔底部。氧化塔控制压力氧化塔由三节空塔组成,从中下节塔底部通入新鲜空气,并通过分散器分散,向塔内通入的空气量,根据氧化效率及尾气中氧含量而加以控制。进入上节塔底部的氢化液和从中塔内臵分离器、下塔内臵分离器来的气体一起并流向上,由塔上部经连通管及氧化液中间冷却器(E-1201A)控制一定温度后进入氧化塔中节,和中塔进来的新鲜空气一起并流向上继续氧化,从中节上部出来的气液混和物经氧化中塔内臵分离器分除气体,液体从底部流出经氧化液中间冷却器(E-1201B)控制一定温度后,进入下节塔底部与新鲜空气一起并流向上,进入下塔内臵分离器分除气体。被完全氧化了的氢化液(称氧化液)经自控仪表控制氧化下塔内臵分离器一定液位后,进入氧化液贮槽(V-1201)
氢化液与压缩空气一起并流上升的过程中和氧气发生反应,氢化液转变成富含双氧水的氧化液。氧化液先进入氧化液贮槽(V-1201),再经氧化液泵(P-1201)送入萃取净化工序。
氧化塔(T-1201)内的温度通过二合一组合式冷却器自动控制通入水量来调节。从中塔内臵分离器分出的气体及下塔内臵分离器分出的气体汇合后,进入上节塔底部。经上节塔顶部内臵分离器分离的氧化尾气通过氧化尾气冷凝器(E-1202A/B)冷凝其中的溶剂蒸汽,进入尾气冷凝液受槽(V-1203),通过压力控制仪表,控制塔顶压力后,进入尾气回收冷却器(E-1601)冷却尾气中的芳烃蒸汽,进入1#尾气回收槽(V-1601)、
2尾气回收槽(V-1602),进入膨胀机(C-1601A/B),最后进入尾气回收装臵(X-1601),吸附尾气中夹带的重芳烃,经净化后的氧化尾气高空排放。
压缩空气由配套的双氧水空压机房中的空气压缩机(C-1901)提供,压缩空气经外管送入双氧水生产,经过空气过滤器(M-1201A/B)后分两路进入氧化塔(T-1201)的下段和中段塔节底部,再从下段塔节的顶部和中段塔节的顶部排出后,混合进入上段塔的底部,最后从上段塔的顶部排出。 1.7.3 萃取及净化工序
氧化液经氧化液泵(P-1201)分两路进入萃取塔(T-1301A/B)底部。与此同时来自纯水高位槽(V-1304)经纯水泵(P-1303A/B)并通过纯水加酸计量泵(P-1301A/B)加入一定配比磷酸和硝酸铵溶液的纯水先后通过萃取液冷却器(E-1302) 与萃取液换热、经纯水加热器(E-1301)预热达到一定温度后送入萃取塔(T-1301)顶部。并通过每层筛板的降液管使塔内水相上下相通,并连续向下流动,与向上漂浮的氧化液进行逆流萃取。萃取塔(T-1301)是由多块筛板组成的筛板塔。利用过氧化氢在水和工作液中的溶解度不同,氧化液在萃取塔中连续自行上漂,经过每块筛板形成分散液滴,逐渐到达塔顶,自行流出,此时的氧化液已经转化为萃余液而进入萃余液计量槽(V-1306),一般控制萃余液中过氧化氢含量小于0.3g/L。在萃余液计量槽(V-1306)中分离出来的少量纯水排入排污系统,萃余液则进入后处理工序。纯水自塔顶加入后,经过萃取塔(T-1301)向下流动过程中不断有过氧化氢从氧化液液滴内进入水中,从而在塔底获得的萃取液即是过氧化氢半成品,半成品经过萃取液冷却器(E-1302)与进入萃取塔的纯水热交换后凭借位差进入净化塔(T-1302)顶部;通过净化塔(T-1302)进行净化处理从塔底得到合格的双氧水成品送往成品罐区储存。
净化塔(T-1302)内装有不锈钢规整填料,并且充满重芳烃。从塔顶进入的萃取液在塔内被分散向下流动,与此同时,重芳烃由净化塔顶部芳烃高位槽借助位差连续进入净化塔底部,两者形成逆流萃取,以除去过氧化氢中的有机杂质。在此过程中,重芳烃为连续相,萃取液为分散相。净化后的过氧化氢自净化塔底流出,进入罐区,产品经洁净的空气吹除所含微量重芳烃后去下游装臵。
自净化塔(T-1302)上部流出的重芳烃可进入氧化液贮槽(V-1201),用以补充系统重芳烃的损失。
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1.7.4 后处理工序
由碳酸钾泵(P-1401)将碳酸钾溶液送入碱塔(T-1401)上段。碱塔(T-1401)上段是一