十万吨双氧水可行性研究报告

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1、双氧水一、双氧水的理化性质：工业级分为 27.5、35两种。水溶液为无色透明液体，有微弱的特殊气味。纯过氧化氢是淡蓝色的油状液体。熔点() ：-2(无水)；沸点 () ：158(无水 )；折射率：1.4067（25)；相对密度( 水=1) ：1.46(无水 )；饱和蒸气压(kPa) ：0.13(15.3) ；溶解性：能与水、乙醇或乙醚以任何比例混合。不溶于苯、石油醚。由于-O-O-中 O 不是最低氧化态，故不稳定，容易断开，溶液中含有氢离子，而过氧根在氢离子的作用下会生成氢氧根离子，其中氢离子浓度大于氢氧根离子浓度。过氧化氢既是一种氧化剂，又是一种还原剂。在酸性介质中，可将碘化钾氧化为碘。但与

2、强氧化剂（如高锰酸钾）作用时，则起还原作用。二、双氧水的用途纺织品、针织品、纸浆的漂白草、藤、竹、木制品的漂白三废（特别是废水）处理有机及高分子合成（用作氧化剂、催化剂、引发剂、环氧化剂、交联剂等）有机及无机过氧化物（如过乙酸、过氧化苯甲酰、过氧化甲乙酮、过碳酸钠、过硼酸钠、过氧化钙、过氧化硫脲等）电镀液的净化食品工业中用于消毒、防腐、保鲜电子工业中用作表面处理剂医疗、医药行业中用于消毒高浓度过氧化氢可用于火箭推进剂其它如建材行业用作发泡剂；水处理行业用于杀菌、灭藻；化妆品行业中用作毛发漂白剂和染发剂。三、工业制法：1）无机反应法：无机法是最早用于制备双氧水的方法，即用硫酸或磷酸酸化过氧化钡或

3、其他无机过氧化物来制得双氧水，同时形成不溶于水的钡盐或其它物质。其反应方程式如下：BaO2+H2SO4=BaSO4+H2O2NaO2+H2SO4+10 H2O=Na2SO410H2O+H2O2其中过氧化钡可通过在氧气气氛下焙烧氧化钡制得。采用这种方法无法大规模生产双氧水，生成的不溶性钡盐也无法回收重新利用。后来有人发展了采用二氧化碳溶于水形成的碳酸来酸化过氧化钡制备双氧水，该法的优点是可以通过高温焙烧将生成的碳酸钡分解成氧化钡，从而循环利用氧化钡。该法制得的双氧水含量不高，操作麻烦并且耗能极大，在双氧水的工业生产方法中已经被淘汰。2）异丙醇氧化法：该法以异丙醇为原料，过氧化氢或其他过氧化物为引

4、发剂，用空气或氧气进行液相氧化，生成过氧化氢和丙酮。该法由美国 Shell 公司开发成功，并在美、俄、日已经工业化生产。该法的缺点是需要消耗大量的异丙醇，投资大，并且在得到双氧水的同时产生相同物质的量的丙酮需要寻求消费市场，另外，生产的双氧水也较难分离、提纯，因此该法采用不多。5）电解法：该法最早由 Medinger 在 1853 年电解硫酸过程中发现，后来经过多方改进，逐步由最先的过硫酸法改进成过硫酸钾法，最后改进到过硫酸铵法，并成为 20 世纪前半期双氧水的主要生产方法。过硫酸铵法以铂为阳极，石墨为阴极，其化学反应方程式为：2 NH4HSO4 (NH 4) 2S2O8+H2 (NH4) 2

5、S2O8+2 H2O 2 NH 4HSO4+H2O2虽然电解法制备出来的双氧水产品质量高，但需要消耗金属铂和大量的电力，成本较高，且设备生产能力低，不利于大规模生产，现在已经基本上被蒽醌法所取代。6) 2-乙 基 蒽 醌 （ EAQ)法现 在 工 业 规 模 化 生 产 主 要 方 法 是 2-乙 基 蒽 醌 （ EAQ)法 。 2-乙 基 蒽 醌 在 一 定 温 度 压 力 在 催 化 剂 作 用 下 和 氢 气 反 应 生 成 2-乙 基氢 蒽 醌 ， 2-乙 基 氢 蒽 醌 在 一 定 温 度 压 力 下 与 氧 发 生 氧化还原反应，2-乙 基 氢 蒽 醌 还 原 生 成 2-乙 基

6、蒽 醌 和 过 氧 化 氢 （ H2O2)。四 、 工 艺 流 程 （ 2-乙 基 蒽 醒 法 ）4.1 工 艺 原 理 ：本 方 法 制 取 过 氧 化 氢 是 以 2-乙 基 蒽 醌 （ EAQ） 为 载 体 ，重 芳 烃 及 磷 酸 三 辛 酯 （ TOP） 为 混 合 溶 剂 ， 配 制 成 具 有 一 定 比例 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 压 力 和 温 度 下 进 行 氢 化 反 应 ， 得 到 相应 的 氢 蒽 醌 （ HEAQ） 溶 液 （ 以 下 称 氢 化

7、液 ） 。 氢 化 液 在 氧 化塔 内 再 被 空 气 中 的 氧 气 氧 化 ， 溶 液 中 的 氢 蒽 醌 恢 复 成 蒽 醌 ， 同时 生 成 过 氧 化 氢 。 利 用 过 氧 化 氢 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 过 氧 化 氢 的 工 作 液（ 以 下 称 氧 化 液 ） ， 得 到 过 氧 化 氢 的 水 溶 液 （ 俗 称 双 氧 水 ） 。过 氧 化 氢 的 水 溶 液 经 重 芳 烃 净 化 处 理 及 空 气 吹 扫 ， 即 得 到 浓 度为 27.5%（ wt） 的 过 氧 化

8、 氢 产 品 。 经 水 萃 取 后 的 工 作 液 （ 以 下称 萃 余 液 ） ， 经 过 沉 降 除 水 ， 并 通 过 碳 酸 钾 溶 液 中 和 其 酸 性 及活 性 氧 化 铝 再 生 后 再 回 入 氢 化 工 序 ， 继 续 循 环 用 。 在 循 环 运 转过 程 中 ， 部 分 2乙 基 蒽 醌 逐 渐 变 成 四 氢 -2-乙 基 蒽 醌（ H4EAQ） ， 并 积 累 于 工 作 液 中 ， 后 者 亦 为 本 过 程 的 重 要 载 体之 一 ， 它 亦 可 反 复 被 氢 化 、 氧 化 ， 生 成 过 氧 化 氢 。 一 定 量 四 氢 -2-乙 基 蒽 醌 的

9、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 。4.2 化 学 反 应 方 程 式4.3 工 艺 流 程 简 图4.4 工 艺 流 程 与 工 艺 指 标a、氢化工序来 自 循 环 工 作 液 泵 的 工 作 液 （ 重 芳 烃 及 磷 酸 三 辛 酯 按 一定 比 例 混 合 而 成 的 溶 液 ） ， 经 循 环 工 作 液 袋 式 过 滤 器 滤 除 可 能夹 带 的 固 体 杂 质 后 ， 流 经 工 作 液 热 交 换 器 、 工 作 液 预 热 器 ， 将其 预 热 到 需 要 的 温 度 后 与 经 氢 气 缓 冲 罐 分

10、离 水 分 、 氢 气 过 滤 器净 化 的 氢 气 同 时 进 入 氢 化 塔 顶 部 。 整 个 氢 化 塔 由 三 节 触 媒 床 组成 ， 每 节 塔 顶 部 设 有 液 体 分 布 器 、 气 液 分 布 器 ， 以 使 进 入 塔 内的 气 体 和 液 体 分 布 均 匀 。 根 据 工 艺 需 要 ， 氢 化 时 可 使 用 三 节 触媒 床 中 的 任 意 一 节 （ 单 独 ） 或 两 节 （ 串 联 ） ， 必 要 时 也 可 同时 使 用 三 节 （ 串 联 ） ， 这 主 要 根 据 氢 化 效 率 及 生 产 能 力 的 要 求及 触 媒 活 性 而 定 。 如 当

11、使 用 上 、 中 节 时 ， 工 作 液 与 氢 气 ， 先 进入 上 节 塔 顶 部 ， 并 流 而 下 通 过 塔 内 触 媒 层 ， 由 上 塔 底 流 出 ， 再经 塔 外 连 通 管 进 入 中 节 塔 顶 部 ， 再 从 中 节 塔 底 流 出 ， 进 入 氢 化液 气 液 分 离 器 。从 氢 化 塔 出 来 的 氢 化 液 和 未 反 应 的 氢 气 （ 称 氢 化 尾 气 ） ，连 续 进 入 氢 化 液 气 液 分 离 器 进 行 气 液 分 离 ， 尾 气 由 分 离 器 顶 部排 出 ， 经 氢 化 尾 气 冷 凝 器 冷 凝 其 中 所 含 溶 剂 后 ， 进 入

12、冷 凝 液 计量 罐 ， 溶 剂 留 于 其 中 。 尾 气 再 经 尾 气 流 量 计 控 制 流 量 后 直 接 放空 ， 氢 化 液 气 液 分 离 器 中 的 氢 化 液 ， 经 自 控 仪 表 控 制 一 定 液 位后 ， 借 助 氢 化 塔 内 压 力 分 出 10%， 先 流 经 氢 化 液 白 土 床 ， 而后 与 其 余 的 90%一 起 都 通 过 氢 化 液 过 滤 器 ， 之 后 再 经 氢 化 液 袋式 过 滤 器 ， 滤 除 其 中 可 能 夹 带 的 少 量 触 媒 粉 末 和 氧 化 铝 粉 末 ，再 通 过 工 作 液 热 交 换 器 将 其 热 量 传 给

13、循 环 工 作 液 泵 来 的 工 作 液或 者 后 处 理 工 作 液 ， 然 后 进 入 氢 化 液 贮 槽 。 在 此 ， 溶 解 在 氢 化液 中 的 少 量 氢 气 被 解 析 出 来 ， 经 过 放 空 气 冷 凝 器 、 氢 化 液 液 封 、阻 火 器 放 空 。借 助 循 环 氢 化 液 泵 将 氢 化 液 气 液 分 离 器 中 的 部 分 氢 化 液 被返 回 到 氢 化 塔 中 ， 增 加 塔 内 喷 淋 密 度 以 使 塔 内 温 度 均 匀 ， 氢 化效 率 稳 定 及 消 耗 氢 化 塔 内 的 氧 气 ， 使 操 作 安 全 。b、氧化工序氢 化 液 贮 槽 中

14、 的 氢 化 液 和 酸 计 量 槽 的 磷 酸 、 硝 酸 铵 水 溶 液一 起 进 入 氢 化 液 泵 。 借 助 氢 化 液 泵 ， 氢 化 液 流 经 氢 化 液 冷 却 器使 其 冷 却 到 一 定 温 度 后 进 入 氧 化 塔 上 节 底 部 。 氧 化 塔 由 三 节 空塔 组 成 ， 从 中 、 下 节 塔 底 部 通 入 新 鲜 空 气 ， 并 通 过 分 散 器 分 散 ，向 塔 内 通 入 的 空 气 量 ， 根 据 氧 化 效 率 及 尾 气 中 剩 余 氧 含 量 （ 一般 为 6%9%左 右 ） 而 加 以 控 制 。 进 入 上 节 塔 底 部 的 氢 化 液

15、和从 氧 化 液 气 液 分 离 器 来 的 气 体 一 起 并 流 向 上 ， 由 塔 上 部 经 连 通管 进 入 中 节 塔 底 部 和 加 入 的 新 鲜 空 气 一 起 并 流 而 上 继 续 氧 化 ，从 中 节 上 部 出 来 的 气 液 混 合 物 经 进 入 氧 化 液 气 液 分 离 器 ， 液 体从 底 部 流 出 进 入 下 节 塔 底 部 ， 与 进 来 的 新 鲜 空 气 一 起 并 流 向 上 ，由 下 节 塔 顶 部 进 入 氧 化 液 分 离 器 分 除 气 体 ， 被 完 全 氧 化 了 的 工作 液 （ 称 氧 化 液 ） 经 自 控 仪 表 控 制 分

16、离 器 内 一 定 液 位 后 ， 经 氧化 液 冷 却 器 冷 却 后 进 入 氧 化 液 贮 槽 ， 再 借 助 氧 化 液 泵 经 氧 化 液过 滤 器 滤 出 其 中 杂 质 进 入 萃 取 塔 底 部 。 从 两 个 氧 化 液 气 液 分 离器 出 来 的 气 体 汇 合 ， 进 入 上 节 塔 底 部 。 出 上 节 塔 顶 部 氧 化 尾 气通 过 氧 化 液 尾 气 热 交 换 器 冷 凝 其 中 带 出 的 部 分 溶 剂 蒸 气 后 ， 经芳 烃 中 间 受 槽 进 入 氧 化 尾 气 冷 凝 器 进 一 步 冷 凝 回 收 可 能 夹 带 的溶 剂 。 冷 凝 后 的 气 液 混 合 物 进 入 尾 气 分 离 器 分 出 的 气 体 通 过 压力 控 制 仪 表 ， 控 制 塔 顶 压 力 后 经 活 性 炭 纤 维 吸 附 装 置 进 一 步吸 附 其 中 夹 带 的 芳 烃 后 放 空 。 由 尾 气 分 离 器 分 离 出 的 少 量 溶 剂接 收 于 芳 烃