雙氧水生產(chǎn)節(jié)能減排技術(shù)探討論文

　　當(dāng)今世界，節(jié)能減排是全球各國各地的工業(yè)企業(yè)要解決的首要問題。雙氧水是無機(jī)化合物，其生產(chǎn)過程是工業(yè)生產(chǎn)中是較為復(fù)雜的。隨著現(xiàn)代生產(chǎn)工藝的不斷精進(jìn)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷提升，雙氧水的生產(chǎn)工藝流程已十分成熟，生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)技術(shù)也十分完善，因此雙氧水的生產(chǎn)過程在工業(yè)生產(chǎn)中并不算高耗高污，但節(jié)能減排應(yīng)當(dāng)深入工業(yè)生產(chǎn)的方方面面，因此對(duì)雙氧水生產(chǎn)的節(jié)能減排工作也是十分重要的。

　　1雙氧水的生產(chǎn)過程

　　1.1雙氧水的工業(yè)生產(chǎn)過程

　　近年來，我國對(duì)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(shí)上已經(jīng)相當(dāng)于一種環(huán)�；瘜W(xué)品了。然而隨著綠色環(huán)保、節(jié)能減排的地位日漸提升，雙氧水的生產(chǎn)也需要進(jìn)行進(jìn)一步的綠色無污染化。要降低雙氧水生產(chǎn)過程的污染率，必須充分了解雙氧水的工業(yè)生產(chǎn)流程和生產(chǎn)工藝，在熟悉和掌握了這些之后，才能更有針對(duì)性地進(jìn)行雙氧水工業(yè)生產(chǎn)的節(jié)能減排工作。雙氧水的工業(yè)制法不多，國內(nèi)最常用的是蒽醌自動(dòng)氧化法。蒽醌自動(dòng)氧化法有四個(gè)生產(chǎn)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(chǎn)溶解液，通入氫化塔，并置入氫化反應(yīng)催化劑，經(jīng)過一定時(shí)間的混合，兩者充分接觸并進(jìn)行反應(yīng)生成氫蒽醌。然后將反應(yīng)結(jié)束后生成的溶液置入氧化塔，使其與氧氣充分混合并進(jìn)行反應(yīng)，生成雙氧水。將塔中生成的溶液取出，此時(shí)溶液中不僅含有制成的雙氧水還含有較多雜質(zhì)，因此需要經(jīng)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?yōu)榉�合�?biāo)準(zhǔn)的純凈雙氧水。

　　1.2雙氧水生產(chǎn)的廢棄物

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

　　2節(jié)能減排措施

　　2.1增加氫化液換熱器

　　上述提到的氫化反應(yīng)的反應(yīng)式為2-EAQ+H2→2-EAHQ+Q，一般在五十至八十?dāng)z氏度進(jìn)行，該反應(yīng)對(duì)溫度控制要求較高，反應(yīng)溫度決定催化劑活性和反應(yīng)程度。并且由于該反應(yīng)需要提供反應(yīng)活化能，所以在反應(yīng)進(jìn)行前需要對(duì)反應(yīng)物進(jìn)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(chǎn)溶解液進(jìn)入氫化塔以前需要經(jīng)過預(yù)熱器的加熱，在反應(yīng)程度達(dá)到7g/L左右時(shí)，溶液溫度由于反應(yīng)放熱一般會(huì)升溫十二到十七攝氏度，所以反應(yīng)后的生產(chǎn)溶解液一般會(huì)達(dá)到六十至八十?dāng)z氏度的高溫。這對(duì)于接下來要進(jìn)行的氧化反應(yīng)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(jìn)行氧化反應(yīng)。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(chǎn)流程中，生產(chǎn)溶解液在進(jìn)出氫化塔時(shí)需要預(yù)熱和冷卻，事實(shí)上近年來對(duì)反應(yīng)裝置的改善大多利用了能量優(yōu)化改造，通過氫化液換熱器利用氫化反應(yīng)中放出的熱量對(duì)反應(yīng)溶液進(jìn)行升溫加熱，同時(shí)利用氫化塔中的反應(yīng)溶解液對(duì)氫化液進(jìn)行冷卻。如圖2所示為改造后的生產(chǎn)流程。經(jīng)過這樣的改造后，預(yù)熱反應(yīng)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(huì)大大減少。這樣使得雙氧水生產(chǎn)過程所需的熱量調(diào)節(jié)劑使用量大大減少，雖然增加了冷卻器的投資但預(yù)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(chǎn)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(duì)密度為0.92。萃取塔高一般為30m，塔內(nèi)液體平均相對(duì)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(diǎn)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(yuǎn)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(jìn)入萃取塔底部。目前國內(nèi)有部分規(guī)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(chǔ)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(shè)置一個(gè)氣動(dòng)閥，控制和維持氣液分離器的液位。該流程實(shí)際運(yùn)行較為平穩(wěn)。對(duì)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(jì)）可以節(jié)省電能約30×24×330=237600kWh，節(jié)能效果顯著。但對(duì)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(chǎn)的主要塔設(shè)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(yīng)生成雙氧水。氧化塔一般為兩節(jié)，自上而下串聯(lián)運(yùn)行。氫化液從上塔底部進(jìn)入，從塔頂部出來，進(jìn)入下節(jié)塔底部繼續(xù)反應(yīng)。壓縮空氣則分別從各節(jié)底部并聯(lián)進(jìn)入，在塔內(nèi)與工作液一起并聯(lián)而上，發(fā)生氧化反應(yīng)。兩節(jié)反應(yīng)余下的空氣合并到一起，經(jīng)回收其中的芳烴后放空。如圖3。在這個(gè)流程中，頂部氧化塔主要發(fā)生氧化反應(yīng)，進(jìn)入底部氧化塔的氫化液濃度約為2g/L，為了保證底部塔內(nèi)的反應(yīng)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(yīng)后的氣體中，氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)百分之十五�？諝鈮嚎s機(jī)提供反應(yīng)過程所需壓縮空氣，因此是生產(chǎn)過程消耗電能較大的設(shè)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(chǎn)節(jié)能效果的重要手段。反應(yīng)結(jié)束后氣體中的含氧量高低反映了空氣的利用效率，傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大致為百分之六。為改善底部氧化塔空氣利用率，可將進(jìn)入氧化塔的空氣集中輸入氧化塔，如圖4所示。

　　3小結(jié)

　　雙氧水生產(chǎn)的節(jié)能減排工作是一項(xiàng)長期的工作，這是產(chǎn)品競爭力的需要。這幾年，國內(nèi)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(yīng)不斷優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)和操作，選用有效的節(jié)能設(shè)備，使雙氧水生產(chǎn)節(jié)能減排工作邁上新的水平。

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