雙氧水裝置工作液質量管控及氧化鋁性能研究

李 娜

(河南心連心化學工業集團股份有限公司，河南新鄉 453700)

蒽醌法雙氧水生產工藝中，蒽醌、芳烴等各種化工原料的質量管控以及活性氧化鋁的再生性能對裝置穩定運行起決定作用，尤其針對新建裝置正常開車尤為重要。河南心連心化學工業集團股份有限公司(簡稱河南心連心)新建一套20萬t/a雙氧水生產裝置，采用黎明化工研究設計院蒽醌法制過氧化氫新工藝。該裝置于2021年順利開車并逐步提產，其穩定運行得益于前期對工作液的預配制及化工原料的質量管控。項目開車成員編制了詳細的試驗方案，為化工原料采購以及性能檢測、預配試驗提供技術依據。

1 化工原料的對比研究

1.1 研究理論

河南心連心雙氧水工藝采用三溶劑工作液體系的蒽醌法固定床技術，工作液中溶質組分為2-乙基蒽醌，溶劑組分為重芳烴(AR)、磷酸三辛酯(TOP)和四丁基脲(TBU)。據了解，蒽醌原料中攜帶的雜質、副產物一旦進入工作液，會對工作液的溶解度、界面張力等物性參數造成影響；同時溶劑各組分的雜質情況,以及與水的分層時長、分離效果也會影響系統萃取效果以及產品中有機碳的含量[1]。因此，做好各項化工原料的質量管控，是保證裝置正常開車及長周期穩定運行的基礎。

1.2 研究方法

首先，對各項溶劑類化工原料進行逐項性能試驗。將不同廠家提供的化工原料逐一與水(或雙氧水)攪拌混合，測試原料與水的分層時長，驗證原料與水分層界面的清晰度以及分離后水中洗出的雜質情況[2]。通過平行對比試驗，擇優選取原料供應商。其次，在分析溶劑類化工原料的基礎上，按照工作液配制方法，對比不同廠家的蒽醌產品，收集并分析各自的雜質情況、蒽醌溶解溫度與時間，以及工作液平行樣的溶液參數(工作液密度、黏度、界面張力、組分及水分含量等[3])。最后，按照工作液洗滌的工業方法，進一步驗證工作液水洗效果、分層界面清晰度及工作液潔凈透亮程度。

1.3 研究小結

總結各溶劑類化工原料性能試驗及蒽醌對比試驗，結果見表1。

表1 化工原料性能試驗效果對比表

根據試驗發現:從分層時長及洗水渾濁程度方面，可分析各類溶劑類化工原料的萃取效果與產品品質；工作液中蒽醌原料確實會夾帶少量雜質(廠家不同則夾帶的雜質質量不同)，可以通過強化工作液的洗滌環節來控制進入系統工作液的雜質質量。

2 氧化鋁的對比研究

2.1 研究理論

在整個蒽醌法的生產過程中，工作液往復循環，不斷產生過氧化氫,同時也有“廢物”排放[4]。白土床中的氧化鋁，其品質優劣關系到工作液的品質，也關系到裝置物料消耗量。氧化鋁是一種路易斯酸，其活性依賴表面形成的酸性基團，在雙氧水裝置中主要用于烴類異構化和脫氫。同時，氧化鋁顆粒粉體的脫落情況也對裝置的運行有較大影響。雖然流程中設計了較為精密的過濾裝置，但粉體還是被帶入催化劑床層，影響催化劑的性能[5]。要從原料品質管控入手，避免氧化鋁粉體的脫落對生產造成影響。

2.2 研究方法

取不同廠家的氧化鋁產品分別做脫粉及再生性能對比試驗。脫粉試驗的過程為：將氧化鋁在工作液中(純水、AR、TOP和TBU)浸泡、靜置一段時間后，用目視法判別氧化鋁顆粒的顏色變化和顆粒表面的粉體脫落、皸裂、裂紋或碎裂現象。為保證再生性能試驗更準確，選取運轉裝置中的舊工作液作為試驗介質，采取攪動、靜置(12 h)交替的方式進行再生試驗，使用液相色譜法分析工作液中總有效蒽醌(EAQ+HEAQ)的含量，并對比其增加量后的效果。

2.3 研究結論

氧化鋁樣品脫粉試驗結果見表2。

表2 氧化鋁脫粉試驗效果對比表

因液相色譜儀器分析存在一定的誤差，氧化鋁活性檢測試驗結果僅作為參考(見表3)。

表3 氧化鋁活性檢測效果對比表

由綜合粉體脫落試驗與活性檢測試驗可知：活性氧化鋁的粉體脫落問題與再生能力是共存的，即再生能力較好的氧化鋁不可避免存在脫粉問題，需要綜合實驗室小試數據及行業應用情況選擇氧化鋁廠家；在白土床投入運行前對氧化鋁進行自身循環過濾，攔截脫落的粉體，避免帶入系統對催化劑造成影響。

3 結語

通過對不同廠家的化工原料進行性能檢測及預配試驗，彌補了僅有分析儀器提供指標結果的不足，同時,各化工原料的性能驗證為初入雙氧水行業的人員提供一定的理論與實踐依據。除了做好化工原料的品質篩選工作外，化工原料進入系統前的洗滌與預處理工作也十分重要，從流程及操作上做好工作液及氧化鋁的清潔管控，可保證雙氧水裝置長周期穩定運行。