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 2023-07-31 环球过滤分离技术网 guolvfenlitech1 过氧化氢装置过滤器改造及生产优化 钱立堂1 ， 薛明建 2 ， 刘其祥 3 （ 1.平湖石化有限责任公司， 浙江平湖 314204； 2.聊城鲁西双氧水新材料科技有限公司， 山东聊城 252000； 3.扬州荣祥科技发展有限公司， 江苏扬州 225100） 摘 要 ： 通过多 年的摸索， 总结出 适合双氧水生产用 的过滤材料及合理配置对催化剂连续运行周期以及 生产装置长周期稳定运行的重要性， 并探讨了 装置优化调整及产品品质提升。 关键词 ： 过滤器滤芯 ； 工作液 ； 催化剂运行周期 ； 过氧化氢 ； 污水 中图分类号 ： TQ123.6 文献标志码 ： B 文章编号 ： 1003–6490（2022） 07–0064–03 Hydrogen Peroxide Plant Filter Modification and Production Optimization Qian Li-tang， Xue Ming-jian， Liu Qi-xiang Abstract: Through years of exploration, the importance of suitable filtration materials and reasonable configuration for hydrogen peroxide production on continuous operation cycle of catalyst and long-term stable operation of production plant was summarized, and the optimization and adjustment of plant and the improvement of product quality were discussed. Keywords: filter element; working liquid; catalyst operation cycle; hydrogen peroxide; sewage 近两年国内过氧化氢生产大装置纷纷上马建设， 工艺路线有流化床、 全酸性固定床、 传统碱性工艺等， 均主推多元溶剂组分工艺， 出现百花齐放的良好发展 势头。 根据多年项目建设和生产经验积累， 摸索出影 响装置长周期稳定运行的关键因素， 借鉴国内外同行 过滤形式及效果， 通过不断与设备商交流并进行滤材 选型试验， 最终替代了聚丙烯折叠滤芯及聚酯滤袋， 提升了绝对过滤精度， 实现了装置安、 稳、 长、 满、 优长周期运行（催化剂连续运行41 个月 未再生， 装 置连续运行两年未停车检修）， 现把过滤器滤材改造、 装置优化调整以及产品品质提升总结如下。 1 工作液的净化 在双氧水生产中， 影响工作液性能的因素很多， 在生产过程中如控制不好， 易造成生产波动、 萃取塔 运行不正常等异常情况， 影响装置稳定运行。 特别为 白土床使用末期及更换氧化铝投用前工作液流量调整 后内部氧化铝粉尘随工作液进入系统， 过滤器过滤精 度不够， 过滤效果不佳， 粉尘带入萃取塔与工作液混 合在一起乳化， 改变了工作液物理性质， 工作液漂浮 动力下降， 易造成萃取塔上段积料液泛， 因此做好工 作液的净化对于装置长周期稳定运行至关重要。 1.1 选用合适滤材， 做好工作液的过滤工作 设备制作、 工程安装过程中会有少量金属粉末、 焊渣等杂质存在 ； 工作液加氢及再生过程中难免夹带 粉尘等杂质， 这些可通过选用合适滤材过滤除去， 避 免在系统积累影响工作液物性及整体收率。 目前遇到的问题是过滤效果不佳， 尤其是近两年 推出的大流量 PP 折叠滤芯过滤效果较差， 有些人认 为全酸性工作液氧化铝粉以溶胶形式存在无法截留下 来， 期间过滤精度从3μ m 提升至1μ m， 仍没有任何 改变， 运行3 个月 后切出拆检滤芯没有残留物 ； 因 PP 折叠滤芯在工作液中浸泡超过一定温度发生溶胀， 过 滤精度无法保证， 因此解决工作液中杂质过滤效果必 须找出适配过滤材料。 要避免因投用新的白土床造成催化剂活性下降， 为了维持负荷提升工作液入塔预热温度， 进入恶性循 环怪圈。 根据上述现象进行了玻纤、 尼龙、 聚四氟乙烯、 聚酯等滤材的试验， 过滤接口改造及黏合剂的试用， 一次次比较分析， 最终确定玻纤与聚四氟乙烯适用于 全酸性工作液体系， 但是两种材质的滤芯如何选用 呢？ 根据两种材质的纳污量不同并结合试用周期进行 合理布置， 不断延长滤芯使用周期 ； 根据滤芯特点尝 试对聚四氟乙烯滤芯进行超声波洗涤后再利用， 滤效 果可恢复80%左右， 进一步降低滤芯费用。 如图1所示。 图1 玻纤滤芯 摘 要 ： 通过多 年的摸索， 总结出 适合双氧水生产用 的过滤材料及合理配置对催化剂连续运行周期以及 生产装置长周期稳定运行的重要性， 并探讨了 装置优化调整及产品品质提升。 关键词 ： 过滤器滤芯 ； 工作液 ； 催化剂运行周期 ； 过氧化氢 ； 污水 中图分类号 ： TQ123.6 文献标志码 ： B 文章编号 ： 1003–6490（2022） 07–0064–03 Hydrogen Peroxide Plant Filter Modification and Production Optimization Qian Li-tang， Xue Ming-jian， Liu Qi-xiang Abstract: Through years of exploration, the importance of suitable filtration materials and reasonable configuration for hydrogen peroxide production on continuous operation cycle of catalyst and long-term stable operation of production plant was summarized, and the optimization and adjustment of plant and the improvement of product quality were discussed. Keywords: filter element; working liquid; catalyst operation cycle; hydrogen peroxide; sewage 过氧化氢装置过滤器改造及生产优化 钱立堂 1 ， 薛明建 2 ， 刘其祥 3 （ 1.平湖石化有限责任公司， 浙江平湖 314204； 2.聊城鲁西双氧水新材料科技有限公司， 山东聊城 252000； 3.扬州荣祥科技发展有限公司， 江苏扬州 225100） 收稿日期 ： 2022–03–23 作者简介 ： 钱立堂（1978—）， 男， 河南郸城人， 工程师， 主 要研究方向为双氧水工艺改进及产品升级。 工艺与设备 化 工 设 计 通 讯 Technology and Equipment Chemical Engineering Design Communications · 65· 第48卷第7期 2022年7月 1.2 根据实际使用效果控制过滤器压差 过滤器改造后通过对玻纤过滤滤芯压差控制调 整（结合滤芯耐压≤0.1MPa（G） 进一步延长使用时 长降低费用 ； 曾经在 0.08MPa 时出现压差下降玻纤 破损穿透现象）， 后续压差控制≤0.07MPa（G） 未发 生过滤芯穿透现象 ； 聚四氟乙烯滤芯首次使用压差控 制≤0.1MPa（G） 运行没有问题， 重复利用建议控制 ≤0.08MPa（G） 运行， 避免滤芯穿透后对生产系统造 成冲击， 系统进一步净化， 生产更加平稳。 1.3 控制回收工作液的洗涤效果， 保证其洁净度 白土床再生蒸汽吹脱的工作液及各排污点收集的 工作液， 回收至地下槽， 地下槽回收进入配制釜进行 碱洗、 双氧水洗涤并分析合格后通过过滤器过滤、 白 土床吸附后补入系统。 避免因杂质带入引入生产波动。 2 优化氢化、 氧化反应条件， 减少蒽醌降解 蒽醌降解主要发生在氢化、 氧化工序中， 传统固 定床工艺中氢化反应产生降解物的量远大于氧化反应 产生降解物的量。 本套装置氢化塔结构选用高效防偏 流内件使得氢化副反应降解物的产生量显著少于传统 氢化塔内部触媒散装结构降解物的产生量 ； 其次本套 装置选用第五代高效催化剂， 此催化剂优点高活性、 高选择性， 且本套新触媒强度和均匀度等性能指标超 过市售同类产品， 克服了市售同类产品易破碎和粒度 不均出现堵床现象。 除了装置配置以上几点优势外， 在调整工艺参数上做好以下几点 ： 1） 严格控制氢化工序入塔反应温度 ； 催化剂连 续运行 41 个月 ， 反应温度控制在42~44.5℃范围内， 压力为 0.18~0.24MPa， 温和的反应温度及压力有效 抑制降解 ； 开车时加大氢化系统流量， 保持总循环量 稳定保证氢化塔合理的喷淋密度， 避免床层内发生偏 流现象导致催化剂层局部温升过高发生降解严重的现 象 ； 2） 严格控制氧化温度及氧化后酸度（设置氢化 液酸度在线分析仪）， 防止环氧降解物产生的条件（实 践证明环氧降解物产生在碱性条件下产生较快） ； 提 高氢化液及保安过滤器过滤效果， 避免因催化剂粉尘 及氧化铝粉带入氧化工序中， 生成的双氧水稳定度大 幅降低， 导致大量环氧降解物产生。 3 做好催化剂的使用与维护工作 催化剂的活性、 选择性、 强度、 耐酸碱性、 微孔 通道等决定催化剂的本质质量， 但是同样催化剂用户 评价不一， 多数厂家反馈催化剂降解严重、 使用周期 短、 易结块等， 这就与催化剂使用与维护有关。 卫星 石化双氧水装置采用第五代催化剂， 双塔串联生产（装 填35t 催化剂） 已连续运行超过41 个月 ， 入塔工作液 预热温度目前在44.5℃， 床阻（单塔压差＜ 0.15MPa） 自投运至今变化不大， 做好催化剂使用与维护重点做 好以下几点。 3.1 选择质优活性氧化铝， 并提高工作液入塔过滤 效果 （1） 活性氧化铝粉尘含量是影响催化剂是关键因 素， 因为过滤器做不到绝对过滤， 因此活性氧化铝生 产企业出厂前要求做好粉尘筛分处理， 降低氧化铝粉 尘量 ； （2） 用户在装填时进行筛分并用风机抽尘， 装填 结束用氮气置换吹灰， 并用工作液浸泡洗涤， 减少工 作液出白土床入系统中粉尘夹带量 ； （3） 投用前用氮气吹灰， 并用芳烃逆流循环尽可 能除去氧化铝粉尘 ； （4） 再选用高性能过滤材料滤除工作液夹带的粉 尘， 避免带入催化剂， 堵塞微孔， 影响催化剂活性。 3.2 保持氢化塔大流量， 高喷淋密度 因为氢化液的黏度高于工作液的黏度， 通过不断 实践， 摸索出催化剂合适层高， 本套装置氢化塔触媒 分为三层， 层高较传统工艺装置层高大幅降低， 再加 上防偏流内件的使用使得触媒层的阻力大幅降低， 采 取工作液大通量保证催化剂表面更新速度， 生成物及 热量及时转移， 避免蒽醌过度氢化析出， 导致催化剂 结块发生偏流， 催化剂利用效率下降 ； 同时大流量工 作液穿过夹带的粉尘来不及在催化剂停留就被工作液 带入后工序， 保持工作液较好的流通性， 避免催化剂 微孔通道因粉尘堵塞， 导致活性下降， 使用周期缩短。 3.3 不断调整保持合适的溶剂比 工作液的溶剂比因装置而异， 同时又会随装置运 行不断发生变化， 尤其是易挥发的重芳烃， 易被气体 带出， 因此做好溶剂回收同时还要及时补加于系统 ； 被氧化铝吸附的磷酸三辛酯与四丁基脲通过组分分析 定期补加， 容积比调整要及时， 避免容积比失调氢蒽 醌析出导致催化剂结块影响使用周期。 3.4 控制好闪蒸汽提的真空度 本套全酸性固定床新工艺装置再生工序脱水使用 聚结器去除游离态的水， 闪蒸汽提去除溶解态的水， 聚结器除水的效果远好于填料除水 ； 经过闪蒸一次、 二次脱水后的混合工作液含水量为1.8~2.2mg/l， 小于 传统工艺工作液含水2.5mg/L， 且工作液基本呈中性， 工作液含水较低对于触媒活性影响较小， 工作液基本 呈中性对于触媒使用寿命影响较小， 在正常生产中严 格控制系统真空度， 促使工作液含水量持续稳定。 3.5 控制好工作液酸度， 避免影响催化剂性能 由于催化剂载体是三氧化二铝， 酸、 碱度高了均 对其有影响， 因此通过不断摸索， 控制工作液入氢化 塔酸度不超过1.5mg/L， 催化剂性能不受影响。 4 做好系统自平衡， 提高装置经济性运行 4.1 调整氧化温度、 压力、 工作液循环量及空气分 配比例提高装置收率 为了提高氧化收率， 对空塔进行各种改进， 如增 加氢化液体分布器、 塔盘、 填料（AD 格栅、 规整）， U 型内置式换热器改为列管换热器或半管换热器等解 决气液返混， 使氢化液与空气充分传质， 氧化完全 ； 还有改进工作液体系的， 如引进第三种溶剂， 四丁基 脲溶剂引入解决了氧化残液难题（大幅度降低污水处 理药剂用量）； 结合设备情况摸索调整氧化温度、 压力、 循环量及空气分配比例， 氧化收率由 93%~94% 提升 至95%~97%。 4.2 减少系统三废的排放量， 控制各种消耗 4.2.1 废气 氧化尾气回收有机溶剂时， 设计上采用了聚结器 回收技术， 在尾气冷凝液回收罐加装聚结滤芯， 通过 摸索膨胀机出口温度控制在0.2℃左右， 温度降低尾 气中大量饱和气态溶剂冷凝分离下来， 膨胀制冷机组 芳烃的回收率达到 85% 以上， 可以使得到达碳纤维 处理机组氧化尾气中的重芳烃含量降到1 500mg/m 3 以 下 ； 再经碳纤维处理机组处理后放空尾气中重芳烃含 量降到 60mg/m 3 以下， 可以实现达标排放 ； 同时可以 延长碳纤维处理机组中的纤维使用寿命。 对于其他无 组织排放气体集中通过风机回收送到碳纤维吸附机组 处理后排放。 4.2.2 废水 系统中产生大量的废水大部分进行回收利用， 由 于系统尾气回收及真空脱水回收的芳烃量较大， 若不 及时补回系统， 导致工作液体系溶剂比例发生变化， 影响工况运行； 结合本装置特点把氧化尾气凝液受槽、 1# 尾气回收槽、 2# 尾气回收槽、 一级闪蒸冷凝液器、 二级闪蒸冷凝液器、 真空机组水封水等所回收的芳烃、 水及双氧水的混合液全部回到氧化液高位槽送到萃取 塔回收利用， 尽可能保持工作液配比稳定 ； 其次本装 置为全酸性工艺没有产生酸碱工艺中的蒸碱废水 ； 再 次由于本装置蒽醌降解少， 系统中正常工作液洗涤不 需要碱洗， 需要洗涤总水量较少 ； 装置每天的废水量 仅为 15t 左右 ； 远低于其他工艺双氧水装置且 COD 含量较低， 在（1 000-2 000） ×10 -6 （其他工艺装置废 水 COD 在（5 000~8 000） ×10 -6 ， 这里的 COD 全部 为有机物形成的）。 4.2.3 减少废固产生量 （1） 本装置固废主要为废氧化铝， 由于工艺装置 降解物较少， 需要活性氧化铝较其他的工艺装置可以 大幅降低40% 左右， 产生的废固量相应减少40% 左右， 每年产生废氧化铝约为500t。 由于这种废氧化铝吸附 大量的蒽醌及其他有机溶剂， 减少废氧化铝量的同时 也较少蒽醌及其他溶剂的损失。 （2） 由于本套装置从触媒投入使用到触媒再生可 以达到一年以上， 相应地触媒寿命较传统工艺寿命更 长， 相对产生的废触媒总量较少 ； （3） 结合装置自身情况， 对各排污点污水进行分 析， 可直接回收补入系统的， 加泵直接均衡补入， 减 少配制工作量及废水产生量（真空脱水、 氧化尾气、 氢化尾气、 浓缩馏出液、 真空机组置换水等） ； 大幅 降低废水产生量（ 污水量约 20t/d， COD2 000mg/L， 总 P200mg/L， ） 及处理费用， 本套装置中废水 COD 当量较低， 相应污水处理比较容易， 需要的处理污水 的物料较少， 相应的产生的固体废泥量也少。 4.4 控制降解， 提升产品质量 ①由于本套装置氢化、 氧化工序蒽醌降解量较少， 使得成品中水溶性降解物量较传统工艺装置少， 再加 上净化塔使用聚结器技术充分把游离态的有机物分离 出来回到系统使得成品中的有机碳大幅降低（小于 100mg/L） ； ②后期设置小过滤器， 过滤系统中带来 的氧化铝粉末及析出的蒽醌降解物， 使得不挥发物的 含量大幅降低（0.015%） ； ③本套装置全酸性工艺在 氧化工序中不需要加大量的磷酸中和传统工艺工作液 的碱性， 使得磷酸的消耗量大幅减低 ； ④本套装置的 稳定度一直很高， 纯水加酸可以控制在低限上， 使得 磷酸消耗量很低（0.15kg/t27.5% 双氧水）， 使得带到 成品中磷酸量大幅降低， 使得磷酸根含量在100×10 -6 左右， 远低于传统工艺装置。 以上几点使得本套装置 的成品质量大幅提升。 5 结束语 通过对过滤器各种滤材的过滤实验结果并结合生 产装置实际运行情况， 根据工作液的性质和过滤精度 要求选用适用的滤材， 同时通过工艺参数调整和控制， 找出了双氧水装置运行过程中存在的问题及最佳生产 数据。 参考文献 [1] 胡长城 . 双氧水生产工艺技术 [J]. 黎明化工， 1989（4）： 1-6. [2] 曹立， 杨克俭， 史文涛， 等 . 新型双氧水工作液的开发 与应用 [J]. 化学工程， 2017， 45（2） ： 5. [3] 张国臣 . 过氧化氢生产技术 [M]. 北京： 化学工业出版社， 2012 来源于：网络，侵权告删 www.guolvfenlitech.com |
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