3#双氧水装置高负荷长周期运行研究

朱家娥

摘要：我部双氧水3#装置装置日产27.5%浓度双氧水产品可达到350吨/天，最高达到365吨/天，因催化剂活性下降，氧化塔超温、设备换热效率下降等原因，致使装置日产量下降，高负荷维持时间不长。随着催化剂活性下降，装置产量下降。活性氧化铝粉尘微小颗粒未被过滤器拦截进入氢化塔，催化剂活性下降快;装置提产后氢效提高，氢化反应热增加，氢化温升提高，氢化液冷却器冷却能力不足，导致氧化塔超温，直接限制装置高负荷长周期运行。通过增加一台氢化液冷却器、一台循环氢化液过滤器和一个工作液二级过滤器提高装置高负荷长周期运行。

关键词：双氧水;长周期;高负荷;触媒;氧化铝

生产双氧水方法有：蒽醌法、电解法、氢氧合成法、工业生产主要使用蒽醌法。以蒽醌类化合物作为氢载体（或工作载体），使氢和氧反应生成双氧水.此方法主要分为五个部分：氢化、氧化、萃取、净化、后处理。

蒽醌法生产双氧水是以蒽醌、芳烃、磷酸三辛酯一定的配比（芳烃：磷酸三辛酯75：25）配制成工作液，经氢化单元加氢后生成氢化液，送至氧化塔氧化生成氧化液，在经萃取塔萃取，利用过氧化氢难溶工作液中的，能与水无限比例相溶的性质，将过氧化氢从氧化液中提取出来，得到27.5%以上的双氧水。

1.装置及流程概述

我部3#双氧水装置也是使用蒽醌法生产双氧水，供给下游己内酰胺部。以氢气为原料在氢化塔内与工作液混合流经催化剂床层，在一定的压力、温度、钯催化剂的条件下发生氢化反应，生产氢蒽醌的溶液，称之为氢化液。氢化液经氢化液过滤器过滤（部分氢化液经氢化白土床再生后再混合进入氢化液过滤器），除去氢化液中的部分降解物和粉尘，经氢化冷却器控制温度后，进入氢化液受槽。

氢化液由氢化液泵输送到氧化塔底部，氢化液与压缩空气在一定温度、压力条件下在氧化内发生氧化反应，将氢氢化液中的氢蒽醌还原为蒽醌同时生成了双氧水，将含有双氧水的溶液称之为氧化液。经氧化液气液器分离后，经氧化冷却器控制氧化液温度后，进入氧化液受槽。

氧化液由氧化液泵输送至氧化液过滤器过滤，除去氧化液中的部分降解物和粉尘，过滤后的氧化液进入萃取塔，在萃取塔内与脱盐水充分接触后，底部得到双氧水，顶部是含有少量双氧水的工作液，称之为萃余液。萃余液经萃余液分离器，除去萃余液中夹带的双氧水后进入干燥塔进行后处理，经碳酸钾溶液处理后进入碳酸钾分离器分离出工作液中带出的碳酸钾溶液，再经后处理白土床，进一步再生、分离碳酸钾溶液，得到新鲜的工作液，进入工作液受槽。

新鲜工作液经工作液泵输送工作液过滤器，除去后处理带入的粉尘，经液液换热器和工作液预热器和工作液冷却器控制温度在40℃～60℃进入氢化塔。再次加氢、氧化、萃取、后处理，工作液循环使用生产双氧水。具体的流程见下图1。

2.存在的主要问题

为了提高三水装置产能，主要通过提高工作液流量（由400 m3/h增加到550 m3/h）及氢化效率（6.5g/l增至7.5g/l），改变工作液体系，将蒽醌含量提高至140g/l，来实现的，此工程中，氢化反应热相应增加，原氢化冷却器换热能力有限，导致氧化塔超温。工作液后处理白土床装填的活性氧化铝球易掉落粉尘，工作液过滤器精度为5um，氧化铝粉尘微小颗粒未被过滤器拦截，带入氢化塔，在氢化塔内附着在催化剂表面，导致催化剂活性下降，氢化塔进床温度和压力升高，氧化塔超温和催化剂活性的下降直接限制装置的产能，影响装置的长周期运行。

3.原因分析及改进措施

3.1 氢化液冷却器冷却能力不足问题：自装置2017年5月投产高效催化剂和新工作液体系以来，将3#双氧水装置总蒽醌的含量由120g/l提高至145g/l以上，氢化效率由6.5-7.1g/l提高至7.2-8.0g/l，但由于氢化效率提高后，氢化反应热也随之增加，氢化出床温度也随之增加。经氢化冷却器冷却后的氢化化液温度在49℃—52℃，氢化液冷却器冷却能力明显不足，无法满足生产要求，高负荷生产时或夏季时，氢化液温度不能降至45℃以下，将导致氧化塔超温，严重限制装置保持高负荷长周期运行，成为制约装置高负荷长周期运行的瓶颈。

3.2  装置现场布局及设备框架限制不能增设板式器。根据装置氢化部分现场设备分布情况，新增一台占地面积小的立管式冷却器与原板式冷却器串联使用，可将氢化液温度降至35-42℃，满足装置高负荷运行，防止氧化塔超温。

3.3  催化剂活性下降问：目前3#双氧水装置催化剂为高效催化剂，工作液中有效蒽醌含量稳定（145～148.7g/l），说明高效催化剂选择性相对传统催化剂要好。但颗粒小表面积大，易受外界因素影响。且3#双氧水装置后处理白土有5台，大约每月需轮流更换两台，更换频繁，每次将后处理白土床接入后，氢化条件不变的情况下，氢化效率由7.5g/l降至7.0g/l，氢化压力上涨，加入氢气量不能完全反应，需开提高进床温度才能滿足生产需求。投入后处理白土床后工作液过滤器的更换周期由10天缩短至4天。由于氧化铝活性氧化铝粉尘微小颗粒带入氢化系统影响生产。只能通过提高氢化进床温度和压力才能提高氢化效率达到生产要求，氢化温度和压力的提高缩短了装置的运行周期。

3.4  行业内目前新装置工作液过滤器已设计2级过滤，新增一个循环氢化液过滤器和一个工作液二级过滤器，提高过滤等级，将过滤精度由0.5μ提高至0.1μ达到拦截氧化铝微小颗粒粉尘的目的，防止高效催化剂活性下降。保证装置的满负荷长周期运行。

4.结论

4.1在3#双氧水装置氢化部分增加一个氢化液冷却器、一个循环氢化液过滤器和一个工作液二级过滤器后可降低氢化液温度，防止催化剂活性下降，保持装置高负荷长周期运行。

4.2 新增氢化液冷却器投用后，可直接降低氢化液温度，有效防止氧化塔超温，解决氧化塔超温瓶颈和解决装置夏季高负荷运行瓶颈，保障了装置高负荷运行。

4.3 新增循环氢化液过滤器和工作液二级过滤器后，减少了氧化铝微小颗粒带入氢化塔，防止了氢化液过滤器使用周期的缩短，保持设备的稳定长周期运行，减少过滤袋的更换频率，达到节能降耗的目的。

（作者单位：中国石油化工股份有限公司巴陵分公司）