蒽醌法生产双氧水工艺中萃余液的再生系统的制作方法

本实用新型涉及以蒽醌法工业化生产双氧水的技术领域，具体涉及在氢化工序中产生的氢化蒽醌降解物（如蒽酮等）还原成2-乙基蒽醌再生技术，以及除去萃余液中大部分水分保持触媒活性的工艺技术。

背景技术：

工业规模化生产过氧化氢（h2o2）的传统方法是蒽醌法，主要有氢化反应工序、氧化反应工序、萃取和净化工序、再生工序（也称后处理工序）。

氢化反应机理是：在钯（pd）催化作用下，2-乙基蒽醌和2-乙基四氢蒽醌分别与氢气反应生成2-乙基氢蒽醌和2-乙基四氢氢蒽醌。这个过程中生成的工作液我们称为氢化液。

氧化还原反应机理是：将2-乙基氢蒽醌和2-乙基四氢氢蒽醌与空气中氧气发生氧化反应，生成过氧化氢，同时2-乙基氢蒽醌和2-乙基四氢氢蒽醌还原成2-乙基蒽醌和2-乙基四氢蒽醌，这个过程生成的工作液我们称为氧化液。

萃取的机理是：以水为连续相，氧化液为分散相，纯水从塔顶流向塔底的过程中过氧化氢含量逐渐增高，最后从萃取塔的塔底流出的萃取液也称粗双氧水（也成为了萃取液），再将粗双氧水再依次经净化、去除重芳烃后，再添加稳定剂，然后进入双氧水成品包装工序。氧化液从萃取塔塔底向上与纯水逆流萃取的过程中，双氧水浓度逐渐降低，最后从萃取塔塔顶流出，这种液体我们称为萃余液。

而经过以上萃取后的萃余液含有重芳烃、磷酸三辛酯、2-乙基蒽醌、2-乙基四氢蒽醌以外，还含有游离态的水及双氧水、溶解态的水及双氧水、氢化蒽醌降解物和环氧蒽醌降解物。为了保持工作液的性质（降解物的含量太多，工作液性质发生变化）及触媒的活性（进入氢化工序带水多，影响触媒活性）；通过物理或者化学除水并把部分氢化蒽醌降解物再生还原成蒽醌的过程，以上处理工艺业内称为再生工序。

传统的再生工艺过程是：来自于萃取塔的萃余液先通过萃余分离器中碳酸钾把萃余液中大部分游离态的水分离下来，再采用浓碱吸附大部分的水分，同时分解大部分的双氧水，再经碱分离器除去夹带的碱液，然后通过白土床中活性氧化铝将蒽酮还原成2-蒽醌。

在传统的再生工艺过程中，虽然经浓碱吸附和碱分离器除吸除了大部分水分及分解了大部分双氧水，但是还有大量碱液夹带在蒽酮中进入了白土床，致使白土床中的活性氧化铝与碱发生了反应，并产生粉化现象，会直接影响活性氧化铝的使用寿命。其次在白土床中工作液温度一直在50℃左右时，活性氧化铝在这个温度下对蒽醌降解物的再生效果不佳。

由上可见传统的再生工艺存在以下缺陷：

1、除水（萃余分离器、碱塔）和除碱（碱分离器）设备需要较大的体积，初始装填使用的工作液量较多，辅助设备较多（须配合蒸碱系统），设备投资成本大，占地大。

2、工作液全部经过活性氧化铝处理，单位双氧水的活性氧化铝消耗高，需要安置活性氧化铝的白土床体积较大（10万吨/年装置大约130m3左右，三个床），装填的活性氧化铝量较多（一共装150t左右）。

3、活性氧化铝由于在碱性环境下，使用寿命大约只有1～2个月，主要原因是在白土床床底部的活性氧化铝粉化现象严重，极易发生活性氧化铝消流失。

4、传统工艺再生流程中除水除碱设备及再生设备体积较大，初始装填使用的工作液量较多。

5、在萃余分离器中使用碳酸钾作为吸附除水剂，需要消耗大量碳酸钾，并且碳酸钾需要定期置换，产生大量的废碳酸钾液体。

6、浓碳酸钾吸附大量水后变成稀碳酸钾溶液，需要浪费大量蒸汽把稀碳酸钾溶液提浓变成浓碱重新利用。

7、传统工艺再生流程中由于全部工作液经白土床，且使用寿命较短，单位双氧水氧化铝消耗高。

总之，传统再生工艺不但不能达到绿色生产的要求，还不利于节约生产。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种既能节约生产成本，又能保障绿色生产要求的蒽醌法生产双氧水工艺中萃余液的再生系统。

本实用新型的目的是这样实现的：蒽醌法生产双氧水工艺中萃余液的再生系统，包括萃余液管线、白土床和再生液储槽，按照进液至出液的方向，在所述萃余液管线的出液口依次连接聚结器、一级闪蒸器、二级闪蒸器、白土床给料泵，白土床给料泵的出液口连接热交换器的管程进液口，热交换器的管程出液口连接加热器，加热器的出液口连接白土床的进液口，白土床的出液口与所述热交换器的壳程进液口相连接，热交换器的壳程出液口与所述再生液储槽相连接；所述一级闪蒸器还连接一级冷凝器，一级冷凝器连接第一真空机组；所述二级闪蒸器还连接二级冷凝器，二级冷凝器连接第二真空机组；所述一级闪蒸器的出液口与再生液储槽相连接。

本实用新型的工作原理：

萃余液中除了含有重芳烃、磷酸三辛酯、四丁基脲、2-乙基蒽醌、2-乙基四氢蒽醌以外，还含有游离态的水及双氧水、溶解态的水及双氧水、氢化蒽醌降解物和环氧蒽醌降解物。

聚结器主要由憎水基滤芯组成，当萃取液中的游离态的水接触到憎水基滤芯时，游离态的水不容易通过，这样游离态的水在憎水基滤芯里边逐渐聚集成大水滴下沉落到聚结器滤芯底部通过排水层排到聚结器底部。

经过以上萃余液聚结器处理后，除去大部分游离态水及双氧水，余下的工作液中主要组分为：重芳烃、磷酸三辛酯、四丁基脲、2-乙基蒽醌和2-乙基四氢蒽醌，还有少量游离态水及双氧水、溶解态的水及双氧水、氢化蒽醌降解物和蒽醌环氧降解物。

再通过一级闪蒸器，以闪蒸汽提法去除大部分溶解态的水及双氧水后，余下的工作液中主要组分为：重芳烃、磷酸三辛酯、四丁基脲、2-乙基蒽醌和2-乙基四氢蒽醌，还有少量游离态水及双氧水、少量溶解态的水及双氧水、氢化蒽醌降解物和环氧降解物。

经第一次闪蒸汽提的大部分工作液直接到再生液储槽，而经第一次闪蒸汽的20～30%工作液再进行第二次闪蒸汽提去除溶解态的水及双氧水后，使得进入白土床的工作液水含量更低；然后才加热到65～75℃后由活性氧化铝进行再生氢化蒽醌降解物；把部分氢化蒽醌降解物还原成2-乙基蒽醌。

本实用新型与传统再工工艺的区别是：本实用新型无浓碱吸除非游离态水和对碱进行分离的步骤，取而代之的是采用闪蒸的物理方法去除非游离态水。

本系统可保证与活性氧化铝接触的工作液中含水量足够的低，充分保证活性氧化铝的使用寿命。避免了采用碱对活性氧化铝的影响，使活性氧化铝处于中性条件下工作，可确保其性质较稳定，损耗小，使用寿命延长。另外，由于本系统中没有碱的消耗及蒸碱蒸汽的消耗，所以不需要采用碱分离步骤，节省了设备、材料的投入，生产过程中环保性更高。使用本再生流程可使除水设备及再生设备体积较小，初始装填的工作液量较少，初始投资少，脱水后产生的废水较干净可以回到萃取塔重新利用。

本系统还可把双氧水生产中氧化工序和萃取工序的溶氧闪蒸汽提出来，可保障工作液进入氢化工序不再含有氧气，从而保证氢化工序开停车及正常生产的安全。从而根本上避免了系统工作液出现酸碱交替运行，杜绝了传统酸碱工艺装置后处理的碱液串到氧化工序、萃取净化工序而引起双氧水分解爆炸的安全事故。

本系统没有产生蒸碱废水，由于蒽醌降解少，正常工作液洗涤不需要碱洗，需要的洗涤水量较少，使得20万吨双氧水（27.5%）装置每天的废水量仅为20吨左右；而传统酸碱性工艺装置每天产生的污水量为60吨左右。

本系统设计一级闪蒸器和二级闪蒸器，将聚结器还没有去除的水及双氧水经过第一次闪蒸去除大部分溶解态的水及双氧水后分为两部分，大部分直接回到再生液储槽作为蒽醌法生产双氧水的原料，另外少部分工作液进入第二次闪蒸再去除部分水及双氧水后，然后通过活性氧化铝对工作液中的氢化蒽醌降解物进行再生处理还原成蒽醌回到再生液储槽作为蒽醌法生产双氧水的原料。

本实用新型的一级闪蒸器和二级闪蒸器的结构一样，包括真空的壳体，在壳体的顶部设置工作液进口和真空气出口，在壳体的底部设置工作液出口；在所述壳体内固定液体分布器和塔板，液体分布器与工作液进口相连通，塔板设置在液体分布器的上方，塔板与壳体之间密封连接，在塔板上设置升气孔，在升气孔处连接集气罩，集气罩连接在塔板的上方，集气罩上穿置一根竖向的气管，在集气罩的上方连接盖板，盖板设置在气管的上方并且设有间隙。萃余液到达闪蒸器顶部的工作液进口，萃余液然后以一定的压力进入液体分布器上，通过液体分布器把萃余液喷洒成雾滴状；然后雾滴状工作液逐步到达本实用新型的底部。水及双氧水从萃余液中提取出来的办法使用的是负压闪蒸的方法，通过外界的真空机组把壳体内的空间抽成真空度较大时，此时喷洒的萃余液雾滴中大部分水及双氧水处于快速沸腾状态，沸腾产生的水蒸汽（包含双氧水蒸汽）通过液体分布器上方塔板的升气孔向上达到真空气出口，盖板避免雾滴状的萃余液从气管向上排出，通过真空机组真空拉动下首先把水汽抽到循环水冷凝器进行冷凝，然后没有冷凝的水蒸汽及双氧水蒸汽再抽到低温水冷凝器进行再次冷凝，然后还没有冷凝下来的少量气体直接通过真空机组抽出排到外界。

实用新型的一级冷凝器有两台，两台一级冷凝器相串接。

实用新型的热交换器的壳程出液口连接过滤器，过滤器的出液口与所述再生液储槽相连接。

实用新型的过滤器有两台，两台过滤器相串接。

附图说明

图1为本实用新型的原理示意图。

图2为一级闪蒸器的结构示意图。

图3为图2中a部放大图。

具体实施方式

如图1所示，蒽醌法生产双氧水工艺中萃余液的再生系统，包括与萃取塔出液口相连的萃余液管线1，按照进液至出液的方向，在萃余液管线1的出液口依次连接聚结器2、一级闪蒸器3、二级闪蒸器7、白土床给料泵14，白土床给料泵14的出液口连接热交换器13的管程进液口，热交换器13的管程出液口连接加热器11，加热器11的出液口连接白土床12的进液口，白土床12的出液口与热交换器13的壳程进液口相连接，热交换器13的壳程出液口连接一级过滤器8，一级过滤器8的出液口连接二级过滤器9，二级过滤器9的出液口连接再生液储槽10。一级闪蒸器3还连接一级冷凝器4，一级冷凝器4连接第三冷凝器5，第三冷凝器5连接第一真空机组15。二级闪蒸器7还连接二级冷凝器6，二级冷凝器6连接第二真空机组16。一级闪蒸器3的出液口与再生液储槽10相连接。

一级闪蒸器3和二级闪蒸器7的结构相同，均包括真空的壳体3-5，在壳体3-5的顶部设置工作液进口3-1和真空气出口3-2，在壳体3-5的底部设置工作液出口3-6。在壳体3-5内固定液体分布器3-4和塔板3-3，液体分布器3-4与工作液进口3-1相连通，塔板3-3设置在液体分布器3-4的上方，塔板3-3与壳体3-5之间密封连接，在塔板3-3上设置升气孔3-7，在升气孔3-7处连接集气罩3-8，集气罩3-8连接在塔板3-3的上方，集气罩3-8上穿置一根竖向的气管3-10，在集气罩3-8的上方连接盖板3-9，盖板3-9设置在气管3-10的上方并且设有间隙。

聚结器2的出液口与一级闪蒸器3的工作液进口3-1相连，一级闪蒸器3的工作液出口3-6与二级闪蒸器7的工作液进口3-1相连，二级闪蒸器7的工作液出口3-6与白土床给料泵14的进液口相连。

来自于萃取塔的萃余液经油水分离聚结器2除去游离态的水后，再经一级闪蒸器3除去溶于萃余液中的大部分水及双氧水，再从一级闪蒸器3底部分流控制阀门分出20-30%的工作液（除水后也称工作液）靠位差进入二级闪蒸器7，在二级闪蒸器7再次进行闪蒸除水及双氧水，二次闪蒸除水后的工作液经白土床给料泵14加压经热交换器13、加热器11、白土床12、热交换器13回到再生液储槽10进行下一次循环。在这个工作液再生的流程中，经聚结脱水、一次闪蒸脱水、二次闪蒸脱水，保证进入白土床的工作液含水量足够的低，充分保证白土床中活性氧化铝的使用寿命；在工作液进入白土床前加热到65-75℃，通过实验证明活性氧化铝在这个温度下活性较强对蒽醌降解物再生效果最佳；活性氧化铝在近中性的工作液条件下性质较稳定。

本实用新型的优点：

①本实用新型使用聚结器、两次闪蒸除水，聚结器及闪蒸器等设备体积较小，设备投资少，占地少。

②本实用新型工作液只是20-30%流经白土床，需要白土床体积较小（10万吨/年装置大约60m3左右、两个床），白土床投资费用少，初始装的活性氧化铝量（一共装50吨左右）较少。

③本实用新型中，活性氧化铝、触媒由于中性环境下，相对于碱性环境下活性氧化铝使用寿命更长。

④本实用新型中，再生工艺流程中除水设备及再生设备体积较小，初始装填使用的工作液量较少，初始投资少。

⑤本实用新型中，再生流程中使用聚结器除水、闪蒸脱水，脱水后产生的废水较干净可以回到萃取塔重新利用。

⑥本实用新型中，由于只是20-30%工作液流经白土床，并且进入白土床工作液加热到65-75℃时，活性氧化铝在这个温度下活性最强，再生效果最佳，使得活性氧化铝使用寿命较长，单位双氧水氧化铝消耗低。

4、本实用新型再生流程与传统工艺工作液再生流程对比表（以年产10万吨装置，27.5%双氧水计)