雙氧水生產節能減排技術探討論文

時間：2024-08-03 08:27:22 論文范文我要投稿

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雙氧水生產節能減排技術探討論文

　　當今世界，節能減排是全球各國各地的工業企業要解決的首要問題。雙氧水是無機化合物，其生產過程是工業生產中是較為復雜的。隨著現代生產工藝的不斷精進和現代科學技術的不斷提升，雙氧水的生產工藝流程已十分成熟，生產設備和生產技術也十分完善，因此雙氧水的生產過程在工業生產中并不算高耗高污，但節能減排應當深入工業生產的方方面面，因此對雙氧水生產的節能減排工作也是十分重要的。

雙氧水生產節能減排技術探討論文

　　1雙氧水的生產過程

　　1.1雙氧水的工業生產過程

　　近年來，我國對廢棄污染物的治理力度逐漸加大，雙氧水以其較低的污染率事實上已經相當于一種環保化學品了。然而隨著綠色環保、節能減排的地位日漸提升，雙氧水的生產也需要進行進一步的綠色無污染化。要降低雙氧水生產過程的污染率，必須充分了解雙氧水的工業生產流程和生產工藝，在熟悉和掌握了這些之后，才能更有針對性地進行雙氧水工業生產的節能減排工作。雙氧水的工業制法不多，國內最常用的是蒽醌自動氧化法。蒽醌自動氧化法有四個生產過程，包括氫化、萃取、凈化及后處理。具體的操作步驟是用特殊的溶解劑將乙基蒽醌溶解，將此溶液作為生產溶解液，通入氫化塔，并置入氫化反應催化劑，經過一定時間的混合，兩者充分接觸并進行反應生成氫蒽醌。然后將反應結束后生成的溶液置入氧化塔，使其與氧氣充分混合并進行反應，生成雙氧水。將塔中生成的溶液取出，此時溶液中不僅含有制成的雙氧水還含有較多雜質，因此需要經過萃取和凈化處理，即先從混合溶液中萃取出粗雙氧水，再采用物理方法凈化提純為符合標準的純凈雙氧水。

　　1.2雙氧水生產的廢棄物

　　通過上一節的介紹可以知道，雙氧水的生產過程是先經歷氫化反應再經歷氧化反應，并且必然伴隨著一定的放熱和吸熱現象出現，同時還會產生和吸收氣體、液體，這些熱量、氣體、液體都是生產過程中的廢棄物、污染物，對環境有著極大的破壞。另外，不僅是雙氧水的生成反應中會產生廢棄物，其他生產過程也有大量污染物產生。第一是生產溶解液中含有芳烴，這是一種有毒的化學物質，會產生較大的環境污染；第二是整個生產流程都會產生大量的堿性污水，對水環境的酸堿平衡造成極大威脅；第三是氫化反應會產生大量水蒸氣，這些水蒸氣冷凝所產生的水是工業廢水，難以進行再次利用。這些生產廢棄物從各個方面影響這生態環境，為節能減排的順利進行造成困擾。除了以上所述的主要生產污染物，還有一些生成量較小的污染物、以及檢修設備時產生的污染物，雖然量少但仍然要保持高度警惕，防止其對環境造成污染。例如氧化鋁在使用一段時間后需及時更換，其表面附著的生產溶解液需要進行一定的處理，否則溶解液中的芳烴會對環境造成影響。

　　2節能減排措施

　　2.1增加氫化液換熱器

　　上述提到的氫化反應的反應式為2-EAQ+H2→2-EAHQ+Q，一般在五十至八十攝氏度進行，該反應對溫度控制要求較高，反應溫度決定催化劑活性和反應程度。并且由于該反應需要提供反應活化能，所以在反應進行前需要對反應物進行一定的加熱，一般加熱至五十到六十五攝氏度即可。因此在生產溶解液進入氫化塔以前需要經過預熱器的加熱，在反應程度達到7g/L左右時，溶液溫度由于反應放熱一般會升溫十二到十七攝氏度，所以反應后的生產溶解液一般會達到六十至八十攝氏度的高溫。這對于接下來要進行的氧化反應來說，起始溫度偏高，因此需要在從氫化塔出來的溶解液需要在換熱器中冷卻至合適溫度再進行氧化反應。該過程如流程圖圖1所示。圖1氫化塔前后原流程示意圖在上文描述的生產流程中，生產溶解液在進出氫化塔時需要預熱和冷卻，事實上近年來對反應裝置的改善大多利用了能量優化改造，通過氫化液換熱器利用氫化反應中放出的熱量對反應溶液進行升溫加熱，同時利用氫化塔中的反應溶解液對氫化液進行冷卻。如圖2所示為改造后的生產流程。經過這樣的改造后，預熱反應溶解液所消耗的蒸汽就大大減少，同樣用來冷卻氫化液的冷水量也會大大減少。這樣使得雙氧水生產過程所需的熱量調節劑使用量大大減少，雖然增加了冷卻器的投資但預熱器和冷卻器的面積卻大大減少，總得來說這樣的改造提高了生產效率。

　　2.2省略氧化液泵

　　氧化液泵用于將氧化塔出來的氧化液送到萃取塔底部。氧化塔氣液分離器頂部氣相壓力一般控制在0.30MPa，氣液分離器液位比萃取塔底（地面）高出約8m，其液相相對密度為0.92。萃取塔高一般為30m，塔內液體平均相對密度約1.03，萃取塔工作壓力為常壓。則如果將氣液分離器中氧化液直接引至萃取塔底部，其低點壓力為0.30MPa+920kg/m3×9.81m/s2×8m=0.372MPa，而萃取塔底壓力為ρgh=1030kg/m3×9.81m/s2×30m=303129Pa=0.303MPa，前者壓力遠大于后者，而由于管程短，流體阻力可以忽略。由此可知，完全可以不需要氧化液泵，即可由氧化液自有能量直接進入萃取塔底部。目前國內有部分規模不大的裝置（一般小于20kt/a）已采用此思路，省去了氧化液泵和氧化液儲槽。具體方法是，直接自氧化下塔的氣液分離器液相出口引管至萃取塔底部，中間設置一個氣動閥，控制和維持氣液分離器的液位。該流程實際運行較為平穩。對于一套20kt/a的裝置，氧化液泵的功率一般為30kW，這樣一年（按330天計）可以節省電能約30×24×330=237600kWh，節能效果顯著。但對于較大裝置，采用此流程還有一些問題需要解決，主要是萃取塔如何克服氧化液中夾帶的少量氣體帶來的影響等。

　　2.3提高空氣的利用率

　　氧化塔是雙氧水生產的主要塔設備，在氧化塔中，壓縮空氣中的氧氣和工作液中的氫蒽醌反應生成雙氧水。氧化塔一般為兩節，自上而下串聯運行。氫化液從上塔底部進入，從塔頂部出來，進入下節塔底部繼續反應。壓縮空氣則分別從各節底部并聯進入，在塔內與工作液一起并聯而上，發生氧化反應。兩節反應余下的空氣合并到一起，經回收其中的芳烴后放空。如圖3。在這個流程中，頂部氧化塔主要發生氧化反應，進入底部氧化塔的氫化液濃度約為2g/L，為了保證底部塔內的反應效率，提供給底部氧化塔的空氣比頂部氧化塔稍少，兩者比例約為11:9，可見底部氧化塔的利用率是較低的。分析顯示，底部氧化塔反應后的氣體中，氧的質量分數高達百分之十五。空氣壓縮機提供反應過程所需壓縮空氣，因此是生產過程消耗電能較大的設備，耗電量超過總耗電的一半。因此，降低空氣使用量，提高其使用效率是提升雙氧水生產節能效果的重要手段。反應結束后氣體中的含氧量高低反映了空氣的利用效率，傳統生產工藝氧的質量分數大致為百分之六。為改善底部氧化塔空氣利用率，可將進入氧化塔的空氣集中輸入氧化塔，如圖4所示。

　　3小結

　　雙氧水生產的節能減排工作是一項長期的工作，這是產品競爭力的需要。這幾年，國內在這方面取得了一定的成績，但與國外裝置相比，還有一定的差距。因此，應不斷優化工藝設計和操作，選用有效的節能設備，使雙氧水生產節能減排工作邁上新的水平。

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