双氧水装置工作液质量管控及氧化铝性能研究

李 娜

(河南心连心化学工业集团股份有限公司，河南新乡 453700)

蒽醌法双氧水生产工艺中，蒽醌、芳烃等各种化工原料的质量管控以及活性氧化铝的再生性能对装置稳定运行起决定作用，尤其针对新建装置正常开车尤为重要。河南心连心化学工业集团股份有限公司(简称河南心连心)新建一套20万t/a双氧水生产装置，采用黎明化工研究设计院蒽醌法制过氧化氢新工艺。该装置于2021年顺利开车并逐步提产，其稳定运行得益于前期对工作液的预配制及化工原料的质量管控。项目开车成员编制了详细的试验方案，为化工原料采购以及性能检测、预配试验提供技术依据。

1 化工原料的对比研究

1.1 研究理论

河南心连心双氧水工艺采用三溶剂工作液体系的蒽醌法固定床技术，工作液中溶质组分为2-乙基蒽醌，溶剂组分为重芳烃(AR)、磷酸三辛酯(TOP)和四丁基脲(TBU)。据了解，蒽醌原料中携带的杂质、副产物一旦进入工作液，会对工作液的溶解度、界面张力等物性参数造成影响；同时溶剂各组分的杂质情况,以及与水的分层时长、分离效果也会影响系统萃取效果以及产品中有机碳的含量[1]。因此，做好各项化工原料的质量管控，是保证装置正常开车及长周期稳定运行的基础。

1.2 研究方法

首先，对各项溶剂类化工原料进行逐项性能试验。将不同厂家提供的化工原料逐一与水(或双氧水)搅拌混合，测试原料与水的分层时长，验证原料与水分层界面的清晰度以及分离后水中洗出的杂质情况[2]。通过平行对比试验，择优选取原料供应商。其次，在分析溶剂类化工原料的基础上，按照工作液配制方法，对比不同厂家的蒽醌产品，收集并分析各自的杂质情况、蒽醌溶解温度与时间，以及工作液平行样的溶液参数(工作液密度、黏度、界面张力、组分及水分含量等[3])。最后，按照工作液洗涤的工业方法，进一步验证工作液水洗效果、分层界面清晰度及工作液洁净透亮程度。

1.3 研究小结

总结各溶剂类化工原料性能试验及蒽醌对比试验，结果见表1。

表1 化工原料性能试验效果对比表

根据试验发现:从分层时长及洗水浑浊程度方面，可分析各类溶剂类化工原料的萃取效果与产品品质；工作液中蒽醌原料确实会夹带少量杂质(厂家不同则夹带的杂质质量不同)，可以通过强化工作液的洗涤环节来控制进入系统工作液的杂质质量。

2 氧化铝的对比研究

2.1 研究理论

在整个蒽醌法的生产过程中，工作液往复循环，不断产生过氧化氢,同时也有“废物”排放[4]。白土床中的氧化铝，其品质优劣关系到工作液的品质，也关系到装置物料消耗量。氧化铝是一种路易斯酸，其活性依赖表面形成的酸性基团，在双氧水装置中主要用于烃类异构化和脱氢。同时，氧化铝颗粒粉体的脱落情况也对装置的运行有较大影响。虽然流程中设计了较为精密的过滤装置，但粉体还是被带入催化剂床层，影响催化剂的性能[5]。要从原料品质管控入手，避免氧化铝粉体的脱落对生产造成影响。

2.2 研究方法

取不同厂家的氧化铝产品分别做脱粉及再生性能对比试验。脱粉试验的过程为：将氧化铝在工作液中(纯水、AR、TOP和TBU)浸泡、静置一段时间后，用目视法判别氧化铝颗粒的颜色变化和颗粒表面的粉体脱落、皲裂、裂纹或碎裂现象。为保证再生性能试验更准确，选取运转装置中的旧工作液作为试验介质，采取搅动、静置(12 h)交替的方式进行再生试验，使用液相色谱法分析工作液中总有效蒽醌(EAQ+HEAQ)的含量，并对比其增加量后的效果。

2.3 研究结论

氧化铝样品脱粉试验结果见表2。

表2 氧化铝脱粉试验效果对比表

因液相色谱仪器分析存在一定的误差，氧化铝活性检测试验结果仅作为参考(见表3)。

表3 氧化铝活性检测效果对比表

由综合粉体脱落试验与活性检测试验可知：活性氧化铝的粉体脱落问题与再生能力是共存的，即再生能力较好的氧化铝不可避免存在脱粉问题，需要综合实验室小试数据及行业应用情况选择氧化铝厂家；在白土床投入运行前对氧化铝进行自身循环过滤，拦截脱落的粉体，避免带入系统对催化剂造成影响。

3 结语

通过对不同厂家的化工原料进行性能检测及预配试验，弥补了仅有分析仪器提供指标结果的不足，同时,各化工原料的性能验证为初入双氧水行业的人员提供一定的理论与实践依据。除了做好化工原料的品质筛选工作外，化工原料进入系统前的洗涤与预处理工作也十分重要，从流程及操作上做好工作液及氧化铝的清洁管控，可保证双氧水装置长周期稳定运行。