3#雙氧水裝置高負荷長周期運行研究

朱家娥

摘要：我部雙氧水3#裝置裝置日產27.5%濃度雙氧水產品可達到350噸/天，最高達到365噸/天，因催化劑活性下降，氧化塔超溫、設備換熱效率下降等原因，致使裝置日產量下降，高負荷維持時間不長。隨著催化劑活性下降，裝置產量下降。活性氧化鋁粉塵微小顆粒未被過濾器攔截進入氫化塔，催化劑活性下降快;裝置提產后氫效提高，氫化反應熱增加，氫化溫升提高，氫化液冷卻器冷卻能力不足，導致氧化塔超溫，直接限制裝置高負荷長周期運行。通過增加一臺氫化液冷卻器、一臺循環氫化液過濾器和一個工作液二級過濾器提高裝置高負荷長周期運行。

關鍵詞：雙氧水;長周期;高負荷;觸媒;氧化鋁

生產雙氧水方法有：蒽醌法、電解法、氫氧合成法、工業生產主要使用蒽醌法。以蒽醌類化合物作為氫載體（或工作載體），使氫和氧反應生成雙氧水.此方法主要分為五個部分：氫化、氧化、萃取、凈化、后處理。

蒽醌法生產雙氧水是以蒽醌、芳烴、磷酸三辛酯一定的配比（芳烴：磷酸三辛酯75：25）配制成工作液，經氫化單元加氫后生成氫化液，送至氧化塔氧化生成氧化液，在經萃取塔萃取，利用過氧化氫難溶工作液中的，能與水無限比例相溶的性質，將過氧化氫從氧化液中提取出來，得到27.5%以上的雙氧水。

1.裝置及流程概述

我部3#雙氧水裝置也是使用蒽醌法生產雙氧水，供給下游己內酰胺部。以氫氣為原料在氫化塔內與工作液混合流經催化劑床層，在一定的壓力、溫度、鈀催化劑的條件下發生氫化反應，生產氫蒽醌的溶液，稱之為氫化液。氫化液經氫化液過濾器過濾（部分氫化液經氫化白土床再生后再混合進入氫化液過濾器），除去氫化液中的部分降解物和粉塵，經氫化冷卻器控制溫度后，進入氫化液受槽。

氫化液由氫化液泵輸送到氧化塔底部，氫化液與壓縮空氣在一定溫度、壓力條件下在氧化內發生氧化反應，將氫氫化液中的氫蒽醌還原為蒽醌同時生成了雙氧水，將含有雙氧水的溶液稱之為氧化液。經氧化液氣液器分離后，經氧化冷卻器控制氧化液溫度后，進入氧化液受槽。

氧化液由氧化液泵輸送至氧化液過濾器過濾，除去氧化液中的部分降解物和粉塵，過濾后的氧化液進入萃取塔，在萃取塔內與脫鹽水充分接觸后，底部得到雙氧水，頂部是含有少量雙氧水的工作液，稱之為萃余液。萃余液經萃余液分離器，除去萃余液中夾帶的雙氧水后進入干燥塔進行后處理，經碳酸鉀溶液處理后進入碳酸鉀分離器分離出工作液中帶出的碳酸鉀溶液，再經后處理白土床，進一步再生、分離碳酸鉀溶液，得到新鮮的工作液，進入工作液受槽。

新鮮工作液經工作液泵輸送工作液過濾器，除去后處理帶入的粉塵，經液液換熱器和工作液預熱器和工作液冷卻器控制溫度在40℃～60℃進入氫化塔。再次加氫、氧化、萃取、后處理，工作液循環使用生產雙氧水。具體的流程見下圖1。

2.存在的主要問題

為了提高三水裝置產能，主要通過提高工作液流量（由400 m3/h增加到550 m3/h）及氫化效率（6.5g/l增至7.5g/l），改變工作液體系，將蒽醌含量提高至140g/l，來實現的，此工程中，氫化反應熱相應增加，原氫化冷卻器換熱能力有限，導致氧化塔超溫。工作液后處理白土床裝填的活性氧化鋁球易掉落粉塵，工作液過濾器精度為5um，氧化鋁粉塵微小顆粒未被過濾器攔截，帶入氫化塔，在氫化塔內附著在催化劑表面，導致催化劑活性下降，氫化塔進床溫度和壓力升高，氧化塔超溫和催化劑活性的下降直接限制裝置的產能，影響裝置的長周期運行。

3.原因分析及改進措施

3.1 氫化液冷卻器冷卻能力不足問題：自裝置2017年5月投產高效催化劑和新工作液體系以來，將3#雙氧水裝置總蒽醌的含量由120g/l提高至145g/l以上，氫化效率由6.5-7.1g/l提高至7.2-8.0g/l，但由于氫化效率提高后，氫化反應熱也隨之增加，氫化出床溫度也隨之增加。經氫化冷卻器冷卻后的氫化化液溫度在49℃—52℃，氫化液冷卻器冷卻能力明顯不足，無法滿足生產要求，高負荷生產時或夏季時，氫化液溫度不能降至45℃以下，將導致氧化塔超溫，嚴重限制裝置保持高負荷長周期運行，成為制約裝置高負荷長周期運行的瓶頸。

3.2 ?裝置現場布局及設備框架限制不能增設板式器。根據裝置氫化部分現場設備分布情況，新增一臺占地面積小的立管式冷卻器與原板式冷卻器串聯使用，可將氫化液溫度降至35-42℃，滿足裝置高負荷運行，防止氧化塔超溫。

3.3 ?催化劑活性下降問：目前3#雙氧水裝置催化劑為高效催化劑，工作液中有效蒽醌含量穩定（145～148.7g/l），說明高效催化劑選擇性相對傳統催化劑要好。但顆粒小表面積大，易受外界因素影響。且3#雙氧水裝置后處理白土有5臺，大約每月需輪流更換兩臺，更換頻繁，每次將后處理白土床接入后，氫化條件不變的情況下，氫化效率由7.5g/l降至7.0g/l，氫化壓力上漲，加入氫氣量不能完全反應，需開提高進床溫度才能滿足生產需求。投入后處理白土床后工作液過濾器的更換周期由10天縮短至4天。由于氧化鋁活性氧化鋁粉塵微小顆粒帶入氫化系統影響生產。只能通過提高氫化進床溫度和壓力才能提高氫化效率達到生產要求，氫化溫度和壓力的提高縮短了裝置的運行周期。

3.4 ?行業內目前新裝置工作液過濾器已設計2級過濾，新增一個循環氫化液過濾器和一個工作液二級過濾器，提高過濾等級，將過濾精度由0.5μ提高至0.1μ達到攔截氧化鋁微小顆粒粉塵的目的，防止高效催化劑活性下降。保證裝置的滿負荷長周期運行。

4.結論

4.1在3#雙氧水裝置氫化部分增加一個氫化液冷卻器、一個循環氫化液過濾器和一個工作液二級過濾器后可降低氫化液溫度，防止催化劑活性下降，保持裝置高負荷長周期運行。

4.2 新增氫化液冷卻器投用后，可直接降低氫化液溫度，有效防止氧化塔超溫，解決氧化塔超溫瓶頸和解決裝置夏季高負荷運行瓶頸，保障了裝置高負荷運行。

4.3 新增循環氫化液過濾器和工作液二級過濾器后，減少了氧化鋁微小顆粒帶入氫化塔，防止了氫化液過濾器使用周期的縮短，保持設備的穩定長周期運行，減少過濾袋的更換頻率，達到節能降耗的目的。

（作者單位：中國石油化工股份有限公司巴陵分公司）