蒽醌法制备过氧化氢工艺的节能减排分析
黎明化工研究院 崔建华
过氧化氢又名双氧水,是一种重要的无机化工产品。因其本身无毒，使用时仅生成氧和水，对环境无污染，故被
称为绿色化工产品。它具有漂白、氧化、消毒、灭菌等功能，广泛应用于纺织、造纸、化工、轻工、电子、“三废”
处理等领域，尤其近年来环保要求日益严格，使其应用范围迅速扩大。
过氧化氢工业生产方法包括电解法、蒽醌法、异丙醇法以及近年来发展的氢氧直接合成法等。目前，蒽醌衍生
物自动氧化法是过氧化氢的主要生产方法（见图1）,它以适当的有机溶剂溶解工作物质——蒽醌烷基衍生物配成工
作液，在催化剂存在下，用氢气将蒽醌加氢还原生成氢蒽醌，再经空气或氧气氧化，得到过氧化氢。然后，用水萃
取工作液中的过氧化氢，得到过氧化氢水溶液，萃余液经处理后回到氢化阶段循环使用。
尽管过氧化氢是一种绿色化工产品，但其生产过程使用的工作液含大量有机溶剂，还产生大量废弃活性氧化铝，
日常排污、再生催化剂和更换氧化铝过程均有废液产生。因此，过氧化氢行业的节能减排还有大量工作要做。
1． 氢化过程
①热量回收
由固定床出来的氢化液温度较高，最高可达70℃以上，而在进入氧化塔前又需要降温，所以可利用这部分能量
预热进固定床的工作液或预热萃取塔进水。如此可实现热量综合利用，达到节能的目的。
②氢气再利用
氢化液分离器放空气中的主要成分为氢气，在操作的某一时期其量相当大，如能加以回收利用既降低了成本又
减少了污染。回收方法有两种：第一，直接回收，放空气体随工作液（或循环氢化液）进氢化塔管上的文丘里管，
与液体混合后直接进入氢化塔顶部；第二，间接回收，先经过一冷却器将气体中的水蒸气和部分溶剂冷凝下来，再
经处理提纯后进入氢气压缩机入口。实践中应依据尾气的组成和排量选择具体的回收方法。
③溶剂回收
氢化液气液分离器和氢化液储罐放空气由于温度较高（55℃以上），所以夹带芳烃较多。目前，常采取在其放空
管道加冷却器的方法，来回收部分芳烃。如果冷却介质使用冷盐水，回收效果将大大提高。
④改善固定床液体分散均匀度
由于固定床中催化剂为乱堆填料，因此其中的液体分布十分重要。液体分散效果好可减少沟流现象，进而降低
因局部过度氢化引起的堵塞和蒽醌降解。鉴于此，建议改进固定床液体分布器，提高液体喷淋密度，改善液体分散
均匀度。此外，设计时适当降低氢化塔单节高径比既对液体均匀分布有利，也便于控制反应温度。
2． 氧化过程
① 热能的综合利用
氧化过程是个放热过程，可利用这部分热量来加热进萃取塔的去离子水。
② 动势能的利用
由氧化塔流出的氧化液经气液分离器后到达氧化液贮槽，而后经氧化液泵输送到萃取塔底部。该气液分离器位
高大于6m，表压0.25MPa，如能利用此部分能量可大大节约氧化液泵电耗。一些较小规模的装置利用氧化完成液的
动静压差将其直接引入萃取塔底部，如此虽省去了氧化液泵，但是氧化液中溶解的气体会对萃取塔正常操作带来不
利影响。因此，建议在适当改造加固的氧化液贮槽放空出口处加自控调节，使该设备保持低正压（0.10MPa左右）。
这样既利用了这部分能量，又减少了氧化液中溶解气体对萃取塔操作的影响。此外，也可将氧化液贮槽位置提高，
利用气液分离器的压力将完成液输送到高位的氧化液贮槽，再利用该部分液体静压差。如果该贮槽升到萃取塔顶，
则变成高位槽，既可省去氧化液泵，也排除了氧化完成液中溶解气体对萃取塔正常操作带来的不利影响。
③ 溶剂回收
氧化过程放空尾气芳烃回收主要有活性炭吸附、碳纤维吸附和膨胀制冷等技术，目前已在全行业大幅度推广，
在此不赘述。
④ 强化传质
提高单位体积的生产能力既是技术发展的趋势，又是节能减排的要求。目前在氧化工序常采用的措施是在氧化
塔内增加内构件（如多孔板等），这样虽然提高了传质效果，但增加了能耗。同时内构件易截留、积聚氧化液中的污
物，对氧化反应和萃取过程不利。另外，通过添加适当的催化剂可提高反应速度、减小停留时间、提高氧化收率、
减小设备体积，目前这种方法国外有专利报道，但是否已在装置上应用不详。仅从目前的研究看，选择该催化剂较
困难，还有大量工作要做。此外,还可改变气液接触方式如采取气液对流（国外有些公司在采用）将氧化收率提高到
98％以上。
⑤ 氧化排污控制
严格控制进氧化塔压缩空气的含水量，可大大减少排污量；适当冷却压缩空气（特别是在高温、高湿环境下），
以降低其含湿量。此外，定期更换空气过滤器滤布，也是减少氧化排污的一项重要措施。氧化排出污水主要含工业
液和浓度较高的过氧化氢水溶液，经过简单净化后可掺入产品或用于装置污水处理。
3． 萃取过程
①高效萃取塔板的开发
目前国内萃取塔高度值和萃取塔筛板数量均比国外同类装置的大，这说明我国萃取过程的强化还有潜力可挖。
尽管近几年国内在筛板塔的开孔率作了改进，提高了板效率，但进一步在结构方面的大的改进还很少。
②增加萃余油水高效分离设备
增加萃余油水高效分离设备，可进一步回收萃余中的过氧化氢水溶液，如此可增加产品收率，如10万t/a（27.5
％）的装置若萃余下降0.1g/L，年产量可增加约1600t。此外，降低萃余可大大减少碱消耗量。最后，严格控制原
料溶剂（芳烃和磷酸三辛酯）与水相分离速度和效果等指标，对萃取等过程也十分重要。
4． 工作液再处理过程
增加高效分离设备，尽可能分离工作液中的碱液，如此既有利于提高系统的安全性、延长催化剂寿命，又可降
低活性氧化铝的消耗量。目前国内有的装置已在碱塔中加高效油水分离填料，效果明显。
总之，随着我国宏观调控政策的进一步出台，行业节能减排任务愈来愈重。节能减排的根本措施是行业的技术
进步，目前与国外装置相比，我国过氧化氢工艺过程的许多地方还需细化改进。因此，必须进一步加强全行业技术
交流、鼓励创新、促进技术进步。