3#雙氧水裝置高負(fù)荷長(zhǎng)周期運(yùn)行研究

朱家娥

摘要：我部雙氧水3#裝置裝置日產(chǎn)27.5%濃度雙氧水產(chǎn)品可達(dá)到350噸/天，最高達(dá)到365噸/天，因催化劑活性下降，氧化塔超溫、設(shè)備換熱效率下降等原因，致使裝置日產(chǎn)量下降，高負(fù)荷維持時(shí)間不長(zhǎng)。隨著催化劑活性下降，裝置產(chǎn)量下降。活性氧化鋁粉塵微小顆粒未被過(guò)濾器攔截進(jìn)入氫化塔，催化劑活性下降快;裝置提產(chǎn)后氫效提高，氫化反應(yīng)熱增加，氫化溫升提高，氫化液冷卻器冷卻能力不足，導(dǎo)致氧化塔超溫，直接限制裝置高負(fù)荷長(zhǎng)周期運(yùn)行。通過(guò)增加一臺(tái)氫化液冷卻器、一臺(tái)循環(huán)氫化液過(guò)濾器和一個(gè)工作液二級(jí)過(guò)濾器提高裝置高負(fù)荷長(zhǎng)周期運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：雙氧水;長(zhǎng)周期;高負(fù)荷;觸媒;氧化鋁

生產(chǎn)雙氧水方法有：蒽醌法、電解法、氫氧合成法、工業(yè)生產(chǎn)主要使用蒽醌法。以蒽醌類化合物作為氫載體（或工作載體），使氫和氧反應(yīng)生成雙氧水.此方法主要分為五個(gè)部分：氫化、氧化、萃取、凈化、后處理。

蒽醌法生產(chǎn)雙氧水是以蒽醌、芳烴、磷酸三辛酯一定的配比（芳烴：磷酸三辛酯75：25）配制成工作液，經(jīng)氫化單元加氫后生成氫化液，送至氧化塔氧化生成氧化液，在經(jīng)萃取塔萃取，利用過(guò)氧化氫難溶工作液中的，能與水無(wú)限比例相溶的性質(zhì)，將過(guò)氧化氫從氧化液中提取出來(lái)，得到27.5%以上的雙氧水。

1.裝置及流程概述

我部3#雙氧水裝置也是使用蒽醌法生產(chǎn)雙氧水，供給下游己內(nèi)酰胺部。以氫氣為原料在氫化塔內(nèi)與工作液混合流經(jīng)催化劑床層，在一定的壓力、溫度、鈀催化劑的條件下發(fā)生氫化反應(yīng)，生產(chǎn)氫蒽醌的溶液，稱之為氫化液。氫化液經(jīng)氫化液過(guò)濾器過(guò)濾（部分氫化液經(jīng)氫化白土床再生后再混合進(jìn)入氫化液過(guò)濾器），除去氫化液中的部分降解物和粉塵，經(jīng)氫化冷卻器控制溫度后，進(jìn)入氫化液受槽。

氫化液由氫化液泵輸送到氧化塔底部，氫化液與壓縮空氣在一定溫度、壓力條件下在氧化內(nèi)發(fā)生氧化反應(yīng)，將氫氫化液中的氫蒽醌還原為蒽醌同時(shí)生成了雙氧水，將含有雙氧水的溶液稱之為氧化液。經(jīng)氧化液氣液器分離后，經(jīng)氧化冷卻器控制氧化液溫度后，進(jìn)入氧化液受槽。

氧化液由氧化液泵輸送至氧化液過(guò)濾器過(guò)濾，除去氧化液中的部分降解物和粉塵，過(guò)濾后的氧化液進(jìn)入萃取塔，在萃取塔內(nèi)與脫鹽水充分接觸后，底部得到雙氧水，頂部是含有少量雙氧水的工作液，稱之為萃余液。萃余液經(jīng)萃余液分離器，除去萃余液中夾帶的雙氧水后進(jìn)入干燥塔進(jìn)行后處理，經(jīng)碳酸鉀溶液處理后進(jìn)入碳酸鉀分離器分離出工作液中帶出的碳酸鉀溶液，再經(jīng)后處理白土床，進(jìn)一步再生、分離碳酸鉀溶液，得到新鮮的工作液，進(jìn)入工作液受槽。

新鮮工作液經(jīng)工作液泵輸送工作液過(guò)濾器，除去后處理帶入的粉塵，經(jīng)液液換熱器和工作液預(yù)熱器和工作液冷卻器控制溫度在40℃～60℃進(jìn)入氫化塔。再次加氫、氧化、萃取、后處理，工作液循環(huán)使用生產(chǎn)雙氧水。具體的流程見(jiàn)下圖1。

2.存在的主要問(wèn)題

為了提高三水裝置產(chǎn)能，主要通過(guò)提高工作液流量（由400 m3/h增加到550 m3/h）及氫化效率（6.5g/l增至7.5g/l），改變工作液體系，將蒽醌含量提高至140g/l，來(lái)實(shí)現(xiàn)的，此工程中，氫化反應(yīng)熱相應(yīng)增加，原氫化冷卻器換熱能力有限，導(dǎo)致氧化塔超溫。工作液后處理白土床裝填的活性氧化鋁球易掉落粉塵，工作液過(guò)濾器精度為5um，氧化鋁粉塵微小顆粒未被過(guò)濾器攔截，帶入氫化塔，在氫化塔內(nèi)附著在催化劑表面，導(dǎo)致催化劑活性下降，氫化塔進(jìn)床溫度和壓力升高，氧化塔超溫和催化劑活性的下降直接限制裝置的產(chǎn)能，影響裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行。

3.原因分析及改進(jìn)措施

3.1 氫化液冷卻器冷卻能力不足問(wèn)題：自裝置2017年5月投產(chǎn)高效催化劑和新工作液體系以來(lái)，將3#雙氧水裝置總蒽醌的含量由120g/l提高至145g/l以上，氫化效率由6.5-7.1g/l提高至7.2-8.0g/l，但由于氫化效率提高后，氫化反應(yīng)熱也隨之增加，氫化出床溫度也隨之增加。經(jīng)氫化冷卻器冷卻后的氫化化液溫度在49℃—52℃，氫化液冷卻器冷卻能力明顯不足，無(wú)法滿足生產(chǎn)要求，高負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)或夏季時(shí)，氫化液溫度不能降至45℃以下，將導(dǎo)致氧化塔超溫，嚴(yán)重限制裝置保持高負(fù)荷長(zhǎng)周期運(yùn)行，成為制約裝置高負(fù)荷長(zhǎng)周期運(yùn)行的瓶頸。

3.2 ?裝置現(xiàn)場(chǎng)布局及設(shè)備框架限制不能增設(shè)板式器。根據(jù)裝置氫化部分現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備分布情況，新增一臺(tái)占地面積小的立管式冷卻器與原板式冷卻器串聯(lián)使用，可將氫化液溫度降至35-42℃，滿足裝置高負(fù)荷運(yùn)行，防止氧化塔超溫。

3.3 ?催化劑活性下降問(wèn)：目前3#雙氧水裝置催化劑為高效催化劑，工作液中有效蒽醌含量穩(wěn)定（145～148.7g/l），說(shuō)明高效催化劑選擇性相對(duì)傳統(tǒng)催化劑要好。但顆粒小表面積大，易受外界因素影響。且3#雙氧水裝置后處理白土有5臺(tái)，大約每月需輪流更換兩臺(tái)，更換頻繁，每次將后處理白土床接入后，氫化條件不變的情況下，氫化效率由7.5g/l降至7.0g/l，氫化壓力上漲，加入氫氣量不能完全反應(yīng)，需開(kāi)提高進(jìn)床溫度才能滿足生產(chǎn)需求。投入后處理白土床后工作液過(guò)濾器的更換周期由10天縮短至4天。由于氧化鋁活性氧化鋁粉塵微小顆粒帶入氫化系統(tǒng)影響生產(chǎn)。只能通過(guò)提高氫化進(jìn)床溫度和壓力才能提高氫化效率達(dá)到生產(chǎn)要求，氫化溫度和壓力的提高縮短了裝置的運(yùn)行周期。

3.4 ?行業(yè)內(nèi)目前新裝置工作液過(guò)濾器已設(shè)計(jì)2級(jí)過(guò)濾，新增一個(gè)循環(huán)氫化液過(guò)濾器和一個(gè)工作液二級(jí)過(guò)濾器，提高過(guò)濾等級(jí)，將過(guò)濾精度由0.5μ提高至0.1μ達(dá)到攔截氧化鋁微小顆粒粉塵的目的，防止高效催化劑活性下降。保證裝置的滿負(fù)荷長(zhǎng)周期運(yùn)行。

4.結(jié)論

4.1在3#雙氧水裝置氫化部分增加一個(gè)氫化液冷卻器、一個(gè)循環(huán)氫化液過(guò)濾器和一個(gè)工作液二級(jí)過(guò)濾器后可降低氫化液溫度，防止催化劑活性下降，保持裝置高負(fù)荷長(zhǎng)周期運(yùn)行。

4.2 新增氫化液冷卻器投用后，可直接降低氫化液溫度，有效防止氧化塔超溫，解決氧化塔超溫瓶頸和解決裝置夏季高負(fù)荷運(yùn)行瓶頸，保障了裝置高負(fù)荷運(yùn)行。

4.3 新增循環(huán)氫化液過(guò)濾器和工作液二級(jí)過(guò)濾器后，減少了氧化鋁微小顆粒帶入氫化塔，防止了氫化液過(guò)濾器使用周期的縮短，保持設(shè)備的穩(wěn)定長(zhǎng)周期運(yùn)行，減少過(guò)濾袋的更換頻率，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

（作者單位：中國(guó)石油化工股份有限公司巴陵分公司）