雙氧水濃縮技術方案的選擇

王立芹，張曉靜（河北正元化工工程設計有限公司，河北石家莊050061）

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雙氧水濃縮技術方案的選擇

王立芹，張曉靜
（河北正元化工工程設計有限公司，河北石家莊050061）

摘要：通過對三種雙氧水濃縮工藝技術比較分析，最終選用戴惠良研發(fā)的新型雙氧水濃縮技術路線。該工藝投資少、能耗低、產品純度高。

關鍵詞：雙氧水濃縮；降膜蒸發(fā)；升膜蒸發(fā)；精餾

石家莊柏坡正元化工有限公司（以下簡稱柏坡正元）于2013年投產一套10萬t/a稀品雙氧水（27.5%）裝置，但從目前市場銷售反映情況來看，由于稀品雙氧水易分解，所以產品銷售運輸半徑短。濃縮產品能增加銷售半徑，降低運輸成本，提高市場競爭力。另外，隨著我國經濟發(fā)展，國民生活水平不斷提高，精細雙氧水用量市場愈來愈廣闊，而精細雙氧水的原料都來源于濃品雙氧水。因此柏坡正元于2015年新建了一套5萬t/a雙氧水濃縮裝置，將濃度27.5%的稀品雙氧水濃縮至50%，目前也已投產，運行良好。

1　雙氧水濃縮的原理

雙氧水濃縮工藝主要是蒸發(fā)加精餾，即利用過氧化氫和水的蒸汽壓不同，將稀品中的水蒸發(fā)出來，再經過精餾除去雜質，將稀品中的雜質如有機物、游離酸、不揮發(fā)物等分離出來，因此濃縮過程兼具提純功能。

2　雙氧水濃縮工藝比較選擇

2.1濃縮壓力和溫度的選擇

過氧化氫是不穩(wěn)定化合物，對溫度極為敏感，為盡量減少過氧化氫的分解，應盡量降低操作溫度。真空操作可以降低濃縮溫度，但是真空度也并不是越高越好，真空度太高，雖能降低操作溫度，但真空泵的電耗也相應增加，而且還要考慮蒸汽噴射器的吸入量，吸入量越大，產品能耗越低。蒸汽噴射器的吸入量和動力蒸汽的壓力、吸入汽的壓力有關，在動力蒸汽的壓力一定時，吸入汽壓力越高，蒸汽噴射器的吸入量就越大，所以精餾塔頂的壓力定為10KPa（A）比較適宜，真空泵的吸入壓力為9.3KPa（A），這樣既能降低操作溫度，又能保證蒸汽噴射器較高的吸入量，節(jié)能效果顯著。壓力選定后，操作溫度即為此壓力下的蒸發(fā)溫度。

2.2雙氧水濃縮技術的比較

當前國內雙氧水濃縮工藝技術有兩種類型：一種是國內于二十世紀80年代開發(fā)的兩段升膜蒸發(fā)加精餾技術；另一種是引進國外的一段降膜蒸發(fā)加一段升膜蒸發(fā)再加精餾技術。

國內的兩段升膜蒸發(fā)加精餾技術存在以下主要問題：升膜蒸發(fā)選型不當，升膜蒸發(fā)應該用于非熱敏性物質的蒸發(fā)，而且要求蒸發(fā)率適中。而國內技術的雙氧水升膜蒸發(fā)的蒸發(fā)率在0.95以上，升膜蒸發(fā)器靠高速汽拉膜。為了達到很高的蒸發(fā)汽速，換熱面積不可能做得較大，但要達到一定熱負荷，勢必提高傳熱溫差，致使傳熱溫差高達60℃，在干管部位容易發(fā)生雙氧水蒸汽過熱，導致雙氧水分解，這也是此技術能耗高的原因。

國外引進的一段降膜蒸發(fā)加一段升膜蒸發(fā)再加精餾技術，雖然技術先進，自動化控制程度高，但設備規(guī)劃大，價格昂貴，一般中小型企業(yè)難以承受。

在對國內外的雙氧水濃縮技術進行了研究后，戴惠良研發(fā)了新型的雙氧水濃縮工藝流程、控制方案和成套設備［1］，該工藝技術是在吸收了國內外雙氧水濃縮技術、設備的優(yōu)點，結合國內雙氧水行業(yè)的生產實際開發(fā)出來的。該技術在國內同類技術中處于領先水平，價格也較國外設備低廉。

該工藝技術也是采用一段降膜蒸發(fā)加一段升膜蒸發(fā)再加精餾技術，優(yōu)點如下：

（1）設計出了結構極為嚴謹的降膜蒸發(fā)器的布膜器。該布膜器利用流體流動的原理，用數控機床精確加工，各個結構尺寸的誤差小于0.1mm，因此可以認為每個布膜器基本一樣，流體流通面積基本相同，從而保證了每個列管內物料流量完全相同，達到布膜均勻。該布膜器的每個零件用料充盈，不會隨時間推移而發(fā)生變形，再加上對密封、固定等周密細致的設計，其性能明顯高于引進技術。提高布膜器液位，可以加大對降膜蒸發(fā)器零部件水平偏差的糾正程度。

（2）設計的流程可以處理各種稀品，且產品全部符合GB1616- 2003標準。

（3）針對本裝置的精餾塔回流液流量、密度大小的特點，對填料的傾角、夾角及水平波紋都作了調整和增加，保證塔板效率正常。

（4）由于以上技術改進和工藝條件優(yōu)化，本裝置適應目前國內機械加工水平，設備可完全國產化，從而降低了建設投資。

（5）加強了工藝條件組合，本設計系統(tǒng)阻力小。

三種工藝的技術經濟指標對比見表1。

表1　三種5萬t/a雙氧水濃縮工藝的技術經濟指標對比

經過對比，柏坡正元5萬t/a雙氧水濃縮裝置的設計最終選用了戴惠良提供的工藝包。工藝流程簡圖見圖1。

圖1　雙氧水濃縮新工藝的工藝流程圖

3　結論

針對三種雙氧水濃縮工藝的優(yōu)缺點對比和柏坡正元公司目前的現(xiàn)狀，5萬t/a雙氧水濃縮裝置的設計最終選用了戴惠良研發(fā)的雙氧水濃縮技術，該工藝路線成熟，運行穩(wěn)定可靠，已被國內多個廠家采用，如浙江江山雙氧水有限公司和河北新樂化肥有限公司等均采用了該項技術和設備。經過生產考查，運行狀態(tài)良好。

參考文獻

［1］戴川濤，戴惠良.新型國產雙氧水濃縮工藝技術的實現(xiàn)［J］.無機鹽工業(yè)，2012（7）：44- 46.

［2］葛英龍.雙氧水濃縮工藝探討［J］.中氮肥，2005（3）：39- 40.

［3］郁正容，毛光義.瑞士蘇爾壽公司雙氧水濃縮技術［J］.上海化工，1991（3）：34- 36.□

Selection of Process Scheme of Concentration Unit of Hydrogen Peroxide

WANG Li-qin，ZHANG Xiao-jing
（Hebei Zhengyuan Chemical Engineering Design Co.，Ltd.，Shijiazhuang050061，China）

Abstract：Through comparative and analysis three kinds of concentration process of hydrogen peroxide，this article determined finally that the design choosed the new type of concentration process of hydrogen peroxide developed by Dai Huiliang，the process has mature technology，low investment，low energy consumption and the high purity of hydrogen peroxide.

Key words：concentration ofhydrogen peroxide；fallingfilmevaporation；climbingfilmevaporation；rectification

doi：10.3969/j.issn.1008- 553X.2016.03.019

中圖分類號：TQ123.7

文獻標識碼：B

文章編號：1008- 553X（2016）03- 0055- 02

收稿日期：2016- 01- 21

作者簡介：王立芹（1982-），女，畢業(yè)于山東科技大學，碩士，工程師，從事化工工藝設計工作，0311- 66609710，18931873128，18931873128@163.com。