双氧水生产节能减排技措略谈
福州一化化学品股份有限公司 刘向来
双氧水作为一种重要的无机化工产品，近年国内产能不断扩大。虽然双氧水不属高耗能、高污染产品，但节能
减排工作对于降低其生产成本、减少环境污染仍然具有重要的现实意义。目前国内双氧水生产装置绝大部分采用蒽
醌自动氧化法，该方法由氢化、氧化、萃取、净化、后处理和其他辅助工序组成。首先将烷基蒽醌溶解在由芳烃和
磷酸三辛酯组成的混合溶剂中，配制成工作溶液（简称工作液），工作液先流经装有钯触媒的氢化塔，工作液中的蒽
醌在钯触媒的催化作用下，与一同进入塔内的氢气反应，生成氢蒽醌。含有氢蒽醌的工作液（氢化液）进入氧化塔，
在氧化塔中氢蒽醌和空气中的氧气反应，生成双氧水，同时氢蒽醌被还原为蒽醌。从氧化塔出来的含有双氧水的工
作液（氧化液）进入充满纯水的萃取塔，利用双氧水较易溶于水的特点，通过纯水将氧化液中的双氧水萃取出来，
从萃取塔底流出的粗双氧水再经过净化工序，即得到合格的双氧水产品。经萃取后的氧化液（萃余液）则从萃取塔
顶部流出，先后进入后处理工序的碱塔和活性氧化铝床，进行降解物的再生后，重新回到氢化塔循环使用。
1．增设氢化液/工作液换热器
工作液进氢化塔前需要消耗蒸汽进行预热，而出塔后需要消耗循环冷却水进行冷却。这几年新设计的装置普遍
对上述流程进行了能量利用优化改造，即增设了工作液/氢化液换热器，利用氢化反应的温升，预热进氢化塔的工作
液，同时利用进氢化塔的工作液，冷却氢化液。
流程作以上改进后，既减少了工作液预热所需的蒸汽，又减少了氢化液冷却所需的冷却水量。据统计，这项改
造可以使每吨双氧水的蒸汽消耗减少0.12Kg左右，经济效益显著。投资方面，虽然增加了一台冷却器，但工作液预
热器和氢化液冷却器的面积可以相应减小。
2．省略氧化液泵
双氧水生产的工作液循环主要由工作液泵、氢化液泵、氧化液泵完成，其中工作液泵用于将工作液送到氢化塔，
氧化液泵用于将氧化塔出来的氧化液送到萃取塔底部，氢化液泵用于将氢化液送往氧化塔。三台泵的总电耗约占生
产总电耗的15%。
目前国内部分规模不大的装置（一般小于2万t/a）省去了氧化液泵和氧化液储槽，氧化液气液分离器中的物
料经过一个控制液位的气动阀后，直接进入萃取塔，改造后流程运行较为平稳。对于一套2万t/a的装置，氧化液
泵的功率一般为30kW，这样一年可以节省电能约21.6万度，节能效果显著。但对于较大装置，若采用此流程，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。
3．提高空气利用率
氧化塔是双氧水生成的主要塔设备，在氧化塔中压缩空气中的氧气和工作液中的氢蒽醌反应生成双氧水。氧化
塔一般为2节，自上而下串联运行。氢化液从上塔底部进入，从塔顶部出来，进入下节塔底部继续反应。压缩空气
则分别从各节塔底部并联进入，在塔内与工作液一起并流向上，发生氧化反应。两节塔反应余下的空气合并到一起，
经回收芳烃后放空。在这一过程中，下塔的空气利用率非常低。为此，许多新建装置对氧化塔空气流程进行了改变，
使空气由下塔进入，出下塔的尾气再进入上塔，即两节氧化塔空气是以串联形式进入的。空气进气方式的改变，可
以使氧化尾气氧含量达到2.5%，极大地提高了空气的利用率。
改变流程后空气用量可以减少约20%。以1套6万t/a的双氧水装置为例，可减少用空气约1850m3/h，年节约
电能约160万度。改变流程后，由于空气用量减少，氧化尾气排放量相应减少。尾气中含有较多的重芳烃，排放量
减少后，既降低了原材料消耗，又减少了环境污染，有良好的经济效益和环境效益。
上述流程一般需在原始设计时确定。已有的并联进空气流程改为串联进气方式，则需要做较大的改动，如空气
管口径的加大、空气分布器通量的加大、氧化塔直径的加大等。
国内双氧水生产厂家一般都有2套或2套以上的装置，这为氧化尾气作类似的综合利用提供了另一条途径。福
州一化化学品股份有限公司将1套较大的装置（3.5万t/a）氧化塔下塔的尾气引至较小的装置的上塔，这样不需要
作其他任何改动，即提高了空气的利用率，又减少了尾气的排放总量。两套装置可节省空气用量1000m3/h，可少开
1台22/7空压机，产品电耗由过去的292.5度/t降为现在的273.6度/t，1年节省电量达107万度。
此外，为了减少排放，综合利用氧化尾气，一些厂家还将其用于氧化铝床蒸汽吹扫后的降温，以及包装工序配
料时的搅拌。
4．提高氢气利用率
氢气是双氧水生产的主要原料之一，其成本占车间总成本的20%～40%。国内利用氯酸盐电解装置或氯碱电解装
置的氢气制双氧水的较多。该氢源的流量可能不稳定，特别是一些地方实现峰谷电价，为了节电，电解装置一般会
错峰用电，因此氢气供应量会出现不稳定，有的时段超出双氧水装置的需氢量，有的时段又不够。
为了减少氢气的排放和浪费，提高其利用率，福州一化针对氢气供应不稳定的情况，设计了氢气储罐。其流程
见图1。
实际运行中，当氢气有富余时，总控室开启气动阀1，依靠氢压机产生的压力（0.55MPa）向氢气储罐充氢，当
氢气储罐压力达到0.55MPa时，充气达到平衡。当氢气不足时，总控室关闭气动阀1，开启气动阀2，氢气储罐中储
存的氢气即补充到氢气柜中当氢气储罐的压力与氢气柜的压力（3.5kPpa）相等时，即达到平衡。全流程安全可靠，
易于操作，可以有效地减少氢气由于供应不均衡而导致的排放和浪费。
5．合理处置氧化残液
氧化残液一般指两节氧化塔底部的含有双氧水的水相。由于空气中夹带的水分，以及双氧水自身分解产生的水
分，还有工作液本身携有的水分，在两节氧化塔底部，总会形成少量水相，这些水相因通过萃取作用，含有较高浓
度的双氧水。可以将这些氧化残液并入氧化液再进入萃取塔，均匀加入产品中去，既减少了排放污水，又增加了经
济效益，还有利于安全。以福州一化装置为例，其产生的残液量仅相当于正品量的0.7%，这些残液对产品不挥发物
含量、酸度、稳定度等指标的影响可以忽略。
6．氧化尾气节能回收
氧化尾气由于其中含有一定量的芳烃，在排放之前需要加以回收。氧化尾气回收通常采用的是低温冷凝办法，
低温水由冷冻机组提供，这需要消耗较多的电能。一套5万t/a的氧化氢装置，配用的冷冻机功率通常需要350kW。
最近几年，一种高效节能的由氧化尾气回收芳烃的装置逐步得到推广，这就是膨胀制冷机。其原理是，利用氧化尾
气本身的压力（0.25M～0.30MPa），通过透平膨胀机进行等熵膨胀，压力能转化为机械能，尾气因内能减少而温度降
低形成冷量，此冷量通过高效换热器，可将尾气温度降低到溶剂芳烃露点以下，使绝大部分芳烃冷凝下来。这套装
置基本上不需消耗能量，节能效果十分显著。
此外，还有利用碳纤维吸附氧化尾气中的芳烃的工艺，由于碳纤维再生时需要消耗蒸汽，在节能方面不如膨胀
制冷效果显著。
7．省略磷酸泵
氢化液是弱碱性（碱度1～4mg K2CO3/L），进入氧化塔之前要加入磷酸（浓度50g/L），使之呈酸性，以保证双
氧水不分解。过去一般采用柱塞泵将磷酸溶液加入到氢化液中，为了节能现在多取消了磷酸泵，改为设置磷酸高位
槽（高度约12m）和玻璃转子流量计，磷酸溶液靠位差和氢化液泵的抽力自流至氢化液泵的进口管中。
8．浓缩装置塔顶冷凝液回收利用
浓缩装置用于在真空状态下，利用精馏塔将浓度为27.5%的产品浓缩为50%的产品。精馏塔塔顶冷凝液主要是纯
水，并含有少量双氧水。在过去的运行中，该冷凝水一般直接予以排放。现在，一些厂家成功地将该冷凝水回收用
作稀品装置萃取塔用水，既减少了污水排放量，又回收了数量可观的双氧水和纯水。