双氧水生产装置增产改造技措
安徽临泉化工股份有限公司 刘其祥  钱立堂  宋伟
　　双氧水生产属于环保综合利用项目，它以合成氨放空气中的氢气为原料生产双氧水，既减少了合成氨的排放，
又可生产其他化工产品，可谓一举两得。安徽临泉化工股份有限公司4万t/a双氧水生产装置投产后由于诸多因素
影响，生产一直不正常，工作液带水、带碱严重，工艺运行极不稳定，威胁安全生产，而且原材料消耗和产品制造
成本高，产量达不到设计能力。为此，公司决定对生产装置进行改造，同时扩能至6万t/a。改造的基本思路是：
保持氢化效率在规定的范围内，提高循环工作液的流量。经过对生产装置总体的分析评价，决定对氢化、氧化、萃
取、后处理及相关部分的流程或设备进行改造，以适应提高循环工作液流量的要求。
一、    生产工艺简介
　　安徽临泉化工股份有限公司的双氧水装置采用蒽醌法生产工艺，以2-乙基蒽醌（EAQ）为载体，重芳烃和磷酸
三辛脂（TOP）为混合溶剂，配制成一定组成的溶液（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），该溶液再与空气中的氧气进行
氧化反应，溶液中氢蒽醌恢复成原来的蒽醌，同时生成双氧水。利用双氧水在水和工作液中溶解度的不同及工作液
与水的密度差，用纯水萃取含有双氧水的工作液（以下称氧化液），得到双氧水的水溶液，再经重芳烃净化及空气吹
扫，即可得到浓度为27.5%的双氧水产品。萃取后的工作液经萃余分离器，并通过碳酸钾溶液中和及活性氧化铝处
理后回入氢化工序，继续循环使用。
二、    主要工序改造方案
    1．氢化工序
    ①经核算需用氢气1600m3/h、压力0.6M～1.0MPa，增加的400m3/h氢气量从合成氨放空气或氨罐弛放气中提纯
而得。②原氢化塔分为三节，各节可单独使用，也可串联使用，每节填装催化剂7.5t。在氢化工艺改造时，保持原
流程不变，在最上节装填7.5t条形钯触媒，改善工作液流通状态，降低氢化降解速度，与原一节球形钯触媒串联使
用。③工作液预热器的进出口总管为DN125，当工作液预热温度需要较高（≥60℃）时，无法将300m3/h工作液加
热到所需温度，故增加1台工作液预热器与原预热器并联使用，换热面积100m2。④新增2个氢化液过滤器，采用
聚酯膜过滤，过滤精度≥5μm，过滤面积为10m2，替代维纶布过滤器。
    2．氧化工序
　　  氧化工序的改造主要是为满足扩产后产能的增加和提高氧化收率。原装置氧化收率为88%～90%，影响因素主
要有以下几个方面：氧化塔因塔直径大和塔内的U形换热水箱使压缩空气和氧化液在塔内产生返混；压缩空气在塔
内上升过程中变为大气泡，使空气中的氧气不能被充分利用；压缩空气质量的影响，若压缩空气中含有较多的空压
机油就会影响氧化收率，若空气中含有较多的水分则会产生较多的氧化残液。针对上述问题，采用以下改造方案：
①把氧化塔内的“U”形冷却水箱取出，在塔内安装六层塔板（上下塔各三层），其作用为：防止氧化液返混，使塔
内物料浓度呈梯形分布，氧化液在塔板孔中流过，提高湍流程度，这样塔内分子扩散和湍动扩散就会同时发挥传质
作用，使传质速度得到提高。②氧化塔外增加螺旋板式换热器来冷却上塔出来的氧化液，经计算换热面积为160m2。
③取消磷酸计量泵，在二楼安装1台磷酸高位槽，采用滴加的方式加入磷酸溶液，原2台磷酸泵淘汰。④增加1台
换热面积为200m2的氧化尾气列管式换热器。⑤活性碳纤维尾气回收机组按新增的尾气量作相应改造，增加1台吸
附箱，以适应氧化尾气流量提高的需要。⑥考虑氢化液冷却器的阻力，安装了旁通管线。
    3．萃取工序
　　  ①原萃取塔可通过的工作液流量为210m3/h，为满足扩产后更高的工作液流量要求，对萃取塔筛板进行改动，
并增加5层筛板。筛板在塔内自下而上分布为：1～20层孔径为2.4m；21～40层孔径为2.6m；41～55层孔径为2.8m。
　  　②将萃取塔顶部设置的丝网除沫器拆除，使用组合式分离填料，加强水相与工作液相的分离效果，减轻后续
工段的负荷。
    ③萃取塔T1301到萃余液分离器V1302管线PL1301-250-M1E改为DN300，萃余液分离器V1302到工作液计量槽
V1401管线PL1302-250-M1E改为DN300，设备管口作相应改造。
    4．后处理工序
　　原后处理的运行状况较差，干燥塔带碱严重，造成进白土床的工作液碱度偏高，使活性氧化铝消耗偏高，甚至
影响装置的安全生产，针对这些情况进行如下改造：①将干燥塔内的散装填料更换为不锈钢规整填料，为加强工作
液与碱液的分离，在塔顶安装分离填料；②拆除沉降器内的挡板，内部安装一套进液分布装置和组合式分离填料，
除去工作液中大部分游离碱，降低白土床进口工作液的碱度；③增加1台装填量为20t的白土床，与原2台白土床
并联使用；④干燥塔T1401到碱沉降器V1402管线PL1404-250-M1E改为DN300，碱沉降器V1402到碱分离器V1405
管线PL1404-250-M1E由DN205改为DN300，设备管口作相应改造。
三、    改造后运行效果
　　装置改造完成后日产量达210t以上，彻底解决了工作液带水、带碱问题，系统运行安全平稳，原材料消耗大幅
度降低，改造前后主要工艺指标对比和主要原料消耗对比见表1和表2。
　　装置改造后年增产量3.6万t，年增产值4000万元，年增利税3000万元；每吨产品的蒸汽消耗和电耗也分别
降低了100kg、55kWh，全年节约能源4000t左右（折标煤）；投资回收期为0.14年，即不到2个月即可回收全部投
资。装置改造后，还解决了萃余中大量带水、出干燥塔工作液带碱现象，年减少含大量COD的污水排放量16000万
t左右，环保效益显著。
　　                       表1  改造前后主要工艺指标对比                             g/L
　　  项目   氢化效率     氧化效率  萃余含量  循环工作液流量/m3·h-1  工作液碱度  日产量/t
　　改造前        7.4            6.5        0.25            200                    0.0002        109
　　改造后        7.7            7.4        0.09            320                    0.0001        210
　　      表2  改造前后主要原料消耗对比       kg/t
　　主要原料消耗         改 造 前          改 造 后
　　碳酸钾                    2.0                0.6
　　氧化铝                    8.0                3.5
　　2-乙基蒽醌                1.1                0.5
　　重芳烃                    7.0                5.0
　　磷酸三辛脂                0.5                0.3
　　电/ kWh·t-1            240                185