4万吨双氧水装置工艺设计

安徽淮化精细化工股份有限公司4万吨/年双氧水生产装置工艺规程吉林市双鸥化工有限公司二OO三年五月名称双氧水生产工艺规程文件编号第1页共48页双氧水生产工艺规程1.技术内容1.1产品名称、性质、规格及用途1.1.1产品名称双氧水（学名过氧化氢）分子式：H2O2分子量：34.0151.1.2产品性质1.2.1物理性质A.外观：无色、无味透明液体B.毒性：双氧水无毒，但对皮肤有漂白及灼烧作用。皮肤受其侵蚀可引起皮炎、起泡或针刺般疼痛，重者长期不痊愈。它能强烈刺激眼睛，危害眼粘膜，长期接触，可使毛发变黄。双氧水蒸气易引起眼睛流泪，刺激眼、鼻、喉的粘膜。双氧水蒸气在空气中的最大浓度不应高于0.03mg/L。C.粘度：见附表一D.凝固点：见附表二E.蒸气压（15℃时）：附表三制定日期：1983年12月1日吉林市双鸥化工有限公司修订日期：2003年5月9日实施日期：2003年6月15日第四次修订第一版名称双氧水生产工艺规程文件编号第2页共48页F.H2O—H2O2二元混合物沸点和蒸发潜热：见附表四G.密度：见附表五H.浓度换算：见附表六1.1.2.2化学性质双氧水是一种强氧化性物质，但遇到比它更强的氧化剂，如高锰酸钾、氯气等，则呈还原性质。它的化学性质比较活泼，可以参加分解、分子加成、取代、氧化还原等反应。双氧水具有较弱的二元酸性质，与某些碱反应可生成盐，由于它的分子内在结构关系及杂质的存在，呈现出一定的不稳定性。当双氧水接触到光、热、粗糙表面或混入重金属及其盐类、酵母菌、有机物、碱性物质、灰尘等杂质会引起分解。分解成为氧和水，并放出大量热量，剧烈分解时可引起爆炸。相反，磷酸及其盐类、硼酸盐、锡酸盐能使其分解减慢，故双氧水产品中需加入一定数量的磷酸或其盐类等作为稳定剂。为防止阳光直射和落入污物引起分解，盛装双氧水的容器必须具有排气孔。用双氧水浸渍过的纸张，织物容易引起自燃。1.1.3产品规格制定日期：1983年12月1日吉林市双鸥化工有限公司修订日期：2003年5月9日实施日期：2003年6月15日第四次修订第一版名称双氧水生产工艺规程文件编号第3页共48页指标名称指标浓度（m/m）%≥酸度（m/m）%≤不挥发物（m/m）%≤稳定度（m/m）%≥外观350.050.197.0无色透明液体1.1.4产品用途A.用于各种织物、纸张、木材、草制品的漂白。B.用于有机合成、做氧化剂、催化剂、引发剂、羟基化剂。C.用于有机或无机过氧化物的制造（合成过氧乙酸、过氧化苯甲酰、二氧化硫脲、过硼酸钠、过氧化钙等）。D.用于电镀工业（电镀液的净化）、电子工业（金属表面处理）。E.高纯度产品用于化学分析，医药（医药合成、消毒剂）、食品（消毒、保鲜）的加工和化妆品的生产等方面。F.用于建材工业（做为泡沫塑料、泡沫水泥的发泡剂）。2.原料技术指标2.1重芳烃来自石油工业的铂重整装置，主要为C9馏份，即三甲苯异构体。另外有少量的二甲苯、四甲苯、萘及胶质物。不含有机或无机硫化物。制定日期：1983年12月1日吉林市双鸥化工有限公司修订日期：2003年5月9日实施日期：2003年6月15日第四次修订第一版名称双氧水生产工艺规程文件编号第4页共48页纯度（主要是三甲苯的异构体）：≥99％密度：0.87—0.88g/ml沸程：160—200℃碘值：≤2％总硫含量：≤5ppm2.2.2—乙基蒽醌外观：浅黄色或米黄色粉末或晶体。分子式：C16H12O2分子量：236.27结构式：OC2H5O初熔点：≥107℃苯中不溶物含量：≤0.1％纯度：≥98％硫含量：≤10ppm铁含量：≤5ppm制定日期：1983年12月1日吉林市双鸥化工有限公司修订日期：2003年5月9日实施日期：2003年6月15日第四次修订第一版名称双氧水生产工艺规程文件编号第5页共48页氯含量：≤25ppm2.3磷酸三辛酯外观：无色透明液体，基本无味。分子式：C24H51O4P分子量：434.65结构式：[C4H9CH（C2H5）CH2O]3P=O密度：0.923±0.003g/cm3含量：≥99％界面张力：≥18mN/m（与水的界面张力，20—25℃）酸度：≤0.1mgKOH/g色泽（Hazen单位）：≤50硫含量：≤5ppm2.4活性氧化铝外观：白色球形固体，直径φ3—5mm氧化铝活性：≥60％（醋酸吸附法）比表面积：≥200m2/g强度：≥50N/粒2.5碳酸钾制定日期：1983年12月1日吉林市双鸥化工有限公司修订日期：2003年5月9日实施日期：2003年6月15日第四次修订第一版名称双氧水生产工艺规程文件编号第6页共48页外观：白色粉末不含杂质。碳酸钾≥：92％（干基）碳酸氢钾：≤8％（干基）2.6磷酸含量：≥85％Fe：≤0.003％氯化物：≤0.0003％2.7纯水PH：6—7电导率：≤1×10-6s/cm2.8氢气纯度：≥99.5％（V/V）氧气：＜0.3%（V/V）硫：≤0.1ppm一氧化碳：≤5ppm氯气：≤1ppm压力：≥0.45MPa（G）2.9空气制定日期：1983年12月1日吉林市双鸥化工有限公司修订日期：2003年5月9日实施日期：2003年6月15日第四次修订第一版名称双氧水生产工艺规程文件编号第7页共48页无尘、无锈、无油。压力：≥0.55MPa（G）2.10氮气纯度：≥99.7％压力：＞0.4MPa（G）2.11惰性瓷球耐酸度：≥98％耐碱度：≥95％粒径：φ3mm、φ6mm抗压强度：≥100N/粒三氧化二铁含量：≤1.12％2.12催化剂钯含量：0.3±0.02％堆密度：（0.63±0.05）g/ml抗压碎强度：≥50N/粒粒径：φ2.5—4mm注：本触媒为可再生触媒，在装填触媒时应注意控制其自由落差不大于500mm，在生产过程中应严格控制氢化反应温度及工作液水份、制定日期：1983年12月1日吉林市双鸥化工有限公司修订日期：2003年5月9日实施日期：2003年6月15日第四次修订第一版名称双氧水生产工艺规程文件编号第8页共48页碱度等工艺指标，以防止触媒失活。3.生产工艺过程3.1生产原理蒽醌法生产双氧水是以2—乙基蒽醌和四氢2—乙基蒽醌为载体（总有效蒽醌含量为130—140g/l），重芳烃和磷酸三辛酯为混合溶剂（体积比为C9:TOP=75:25），配制成工作液。该工作液与氢气一同进入装有钯触媒的固定床内，在0.27—0.30MPa（G）压力和40—70℃下进行氢化反应，得到相应的氢蒽醌溶液（称氢化液）。氢化液在氧化塔内0.22—0.3MPa（G）压力和45—55℃条件下用空气进行氧化，氢化液中的氢蒽醌还原成原来的蒽醌，同时生成双氧水。由于双氧水在水和工作液中的溶解度不同，用纯水萃取含有双氧水的工作液（称氧化液）得到35％的双氧水水溶液（称萃取液），该萃取液经重芳烃净化除去可溶性有机杂质即得到成品，被萃取后的氧化液称为萃余液，萃余液先经萃余液分离器分离掉大部分水份，再经碳酸钾溶液进行干燥除掉水份、分解双氧水和中和氧化过程中的酸，干燥后的工作液经沉降、分离，除去夹带的碳酸钾溶液，再经后处理白土床使工作液再生并除去碳酸钾和副产物，使之再生成为新鲜工作液循环使用。在氢化过程中，部分2—乙基蒽醌转化为四氢2—乙基氢蒽醌，经氧化后得到四氢2—乙基蒽醌，制定日期：1983年12月1日吉林市双鸥化工有限公司修订日期：2003年5月9日实施日期：2003年6月15日第四次修订第一版名称双氧水生产工艺规程文件编号第9页共48页且可反复被氢化、氧化生成双氧水，一定量的四氢2—乙基蒽醌的存在，将有利于提高氢化反应速度和抑制其它副产物的生成。3.2化学反应A.氢化反应条件：催化剂（钯），温度为40--70℃，压力0.27—0.3MPa（G）反应方程式：OOHC2H5+H20.27—0.3MPa（G）C2H5O40--70℃PdOH制定日期：1983年12月1日吉林市双鸥化工有限公司修订日期：2003年5月9日实施日期：2003年6月15日第四次修订第一版名称双氧水生产工艺规程文件编号第10页共48页B.氧化反应条件：温度为45—55℃，压力0.22—0.3MPa（G）反应方程式：OHOC2H5+O20.22—0.3MPa（GC2H5+H2O2OH45--55℃O生产双氧水辅助工艺主要包括：碳酸钾溶液的配制和回收、成品包装、工作液配制等。制定日期：1983年12月1日吉林市双鸥化工有限公司修订日期：2003年5月9日实施日期：2003年6月15日第四次修订第一版名称双氧水生产工艺规程文件编号第11页共48页3.3工艺流程简述3.3.1工作液的氢化工作液由工作液受槽（V-303）用工作液泵（P-301A/B）经液-液换器（E-103）送至工作液预热器（E-102）将其预热到需要的温度后，与经调压和氢气过滤器（X-102）净化及氢气预热器（E-101）预热到需要温度的氢气，在静态混合器中混合后，一并进入固定床（T-101A/B）。气液经固定床（T-101A/B）顶部分布器分散后，并流而下，由固定床下部出料（用一段固定床时）或通过固定床外连接管再进入T-101B段顶部，T-101B段固定床顶部亦装有分布器以使流经固定床内的气液均匀分散。控制固定床（T-101A/B）压力在0.27—0.3MPa（G），固定床温度为40--70℃的条件下连续氢化。温度和压力的控制要根据氢化程度的要求由低逐渐提高。两段固定床如何使用要根据氢化效率的要求和触媒的活性来确定，一般是先使用T-101B段固定床，当正常条件下钯触媒经再生后仍不能达到要求时，封闭T-101B段，且妥善处理。启用T-101A段固定床，同理当T-101A段固定床在正常条件下钯触媒经再生后不能达到要求时，将T-101A段与T-101B段串联使用，最后当钯触媒再生后不能满足生产时，更换钯触媒。制定日期：1983年12月1日吉林市双鸥化工有限公司修订日期：2003年5月9日实施日期：2003年6月15日第四次修订第一版名称双氧水生产工艺规程文件编号第12页共48页从固定床出来的氢化液和未反应的氢气（称尾气）借固定床内的压力经过滤器（X-101A/B）滤除可能夹带的触媒粉末及其它杂质后（防止将其带到氧化工序引起双氧水的分解）连续进入氢化液气液分离器（V-104）进行气液分离；尾气由分离器顶部出来经氢化液尾气冷凝器（E-106）冷凝其中所含溶剂后，经阻火器放空。冷凝液回流到氢化液受槽（V-107）。自固定床（T-101A/B）下部出来的氢化液一部分去氢化白土床（V-108），由氢化白土床（V-108）顶出来后与另一部分氢化液一同经氢化液过滤器（X-101A/B）到氢化液气液分离器（V-104）、氢化液受槽（V-107），然后用氢化液泵（P-102A/B）送入氧化塔。固定床（T-101A/B）两段均设有安全阀，当压力超过0.315MPa（G）时，安全阀会自动开启泄压。3.3.2氢化液的氧化氢化液的氧化是在氧化塔（T-201A/B）中进行。氧化塔分上下两段，每段塔内各有三块筛板、10个气体分散管。氢化液和补加的磷酸进入氧化塔（T-201A）的底部，且由下而上进入氧化气液分离器（V-203A），再进入氧化塔（T-201B）底部，同样是由下而上进入氧化液分离器（V-203B），分离后去氧化液冷却器（E-203）然后进入氧化液受槽（V-204），用氧制定日期：1983年12月1日吉林市双鸥化工有限公司修订日期：2003年5月9日实施日期：2003年6月15日第四次修订第一版名称双氧水生产工艺规程文件编号第13页共48页化液泵（P-202A/B）将氧化液经过滤器（X-201），送入萃取塔。被氧化后的氢化液称氧化液去萃取塔。空气是经压缩机（C-901）增压后经空气缓冲罐（V-901）及空气过滤器（X-901）进入氧化塔（T-201B）底部经分散管分散成细小气泡与（V-203A）下来的氧化液同向上升进入氧化液气液分离器（V-203B），分离后气体进入氧化塔（T-201A）的下部，经分离器（V-203A）后进入氧化尾气冷凝器（E-201A/B/C），经活性碳吸附床（