一种蒽醌法生产双氧水的后处理装置的制作方法

本技术属于蒽醌法生产双氧水领域，具体涉及一种蒽醌法生产双氧水的后处理装置。

背景技术：

1、过氧化氢（俗称“双氧水”）作为一种重要的无机化合物，因其分解后的产物只有水和氧气，对环境没有污染，也被称为“最绿色清洁”的化学品，目前广泛用于造纸、纺织、污水处理、有机合成、电子、冶金等领域。

2、蒽醌法制过氧化氢装置以其工业效率、环保性和经济性方面的综合优势，被工业生产装置广泛采用。据统计，目前占全世界总产能95%及国内总产能99%的过氧化氢均采用蒽醌法生产。根据装置流程特点，蒽醌法主要包含氢化工序、氧化工序、萃取工序、后处理工序。其生产原理是烷基蒽醌溶解在有机溶剂中形成工作液，在氢化工序，工作液中的烷基蒽醌在催化剂作用下加氢生成蒽氢醌；在氧化工序，含有蒽氢醌的氢化液经过空气氧化生成h2o2和蒽醌；在萃取工序，用纯水将工作液中h2o2萃取得到过氧化氢水溶液；在后处理工序，萃余液经脱水、再生后返回氢化工序，开始下一个循环。

3、设置后处理工序主要目的是分解萃余液中过氧化氢、脱除工作液中水分和再生部分降解物，主要通过聚结器和真空脱水、碱液处理再生（并脱水、分解h2o2）、活性氧化铝再生等方式处理工作液。

4、传统的后处理工序流程是：萃余液先经过萃余液分离器，其部分游离水被分离下来，然后萃余液全部通过含有碳酸钾溶液的干燥塔，被吸附大部分水分、同时分解大部分过氧化氢和再生部分降解物，再经过碱沉降器除去工作液中夹带的碱液，然后进入白土床，经白土床中活性氧化铝吸附水分、再生部分氢化降解物后到循环工作液槽，进行下一个循环（如图1所示）。后来技术人员对该工艺进行优化改进，通过设置真空脱水装置脱除工作液中水分，以减少工作液通过干燥塔流量。萃余液先经过萃余液聚结器，其大部分游离水被分离下来，然后萃余液分为两部分，一部分萃余液经过含有碳酸钾溶液的干燥塔被吸附大部分水分，同时分解大部分过氧化氢和再生部分降解物，再经过碱沉降器除去工作液中夹带的碱液；与另一部分经真空脱水装置（闪蒸系统）脱水后的萃余液混合后一起进入白土床，经白土床中活性氧化铝吸附水分、再生部分氢化降解物后到循环工作液槽，进行下一个循环（如图2所示）。在该装置中，酸性（氧化工序和萃取工序）、碱性（后处理工序和氢化工序）交替出现，若不能有效控制工作液酸碱度（系统带碱），则容易造成装置失控（氧化液呈碱性，造成过氧化氢分解），存在一定的安全隐患；此外，进入白土床的工作液温度较低（45～48℃），活性氧化铝对蒽醌降解物的再生效果不佳。

5、为此，技术人员对后处理装置不断进行研究和改进。中国专利cn110482493a公开了一种蒽醌法生产双氧水装置中工作液的再生装置，采用真空脱水的物理方法去除非游离态水，取消浓碱吸收非游离态水和对碱进行分离的步骤，保证与活性氧化铝接触的工作液中含水量足够的低。但若氢化工序产生较多降解物时，该方法无法对工作液进行有效再生，会导致系统工况持续恶化；若萃余液中双氧水含量较高时，真空脱水无法降低工作液中双氧水含量，可能导致氢化塔氧含量高出现闪爆的风险。中国专利cn204237558u公开了一种蒽醌法过氧化氢生产装置的后处理装置，包括碱塔和真空脱水装置，可提高蒽醌降解物的再生效果及生产效率。但仍存在通过干燥塔的工作液流量不稳定，存在“系统带碱”到后续工序的可能，仍存在安全风险。此外，若白土床中活性氧化铝吸附大量碱液，会缩短活性氧化铝的使用周期，增加生产成本。因此，如能开发出一种安全性高的后处理装置，必能极大推动蒽醌法制双氧水技术的发展。

技术实现思路

1、针对以上技术存在的问题，本实用新型目的在于提供一种安全的蒽醌法生产双氧水的后处理装置，保持过氧化氢生产主系统为全酸性循环运行，提高装置安全性；碱再生系统实现独立小循环，与主系统实现物理隔离，若出现“带碱”可实现联锁停碱再生系统，从而不影响主系统的安全运行；高温白土床再生系统可显著提高工作液中降解物再生效果，同时设置了工作液换热器回收再生后工作液的热量。根据主系统氢化效率控制的高低、工作液降解物生成速度、萃取塔工作液状态等生产状况，高温白土床再生系统和碱再生系统可以选择单独独立运行，也可以并联运行。碱再生系统和高温白土床再生系统同时运行可以保证后处理工序有足够的蒽醌再生能力，能够保证固定床工艺或流化床工艺在高氢效运行时（固定床氢效≥9.5 g/l，流化床氢效≥11.5 g/l），不会出现有效蒽醌含量快速下降、四氢蒽醌含量快速升高、萃取塔视镜发现大量降解物、萃取塔带水、氢化效率降低等工艺问题。

2、本实用新型采用如下技术方案实现上述目的：

3、一种蒽醌法生产双氧水的后处理装置，其特征在于，包括主系统、高温白土床再生系统和碱再生系统，所述主系统包括依次连接的萃余液聚结器、真空脱水装置、循环工作液槽；所述高温白土床再生系统包括依次连接的工作液换热器、工作液加热器、高温白土床，工作液换热器与循环工作液槽之间设置有工作液一级过滤器，工作液一级过滤器与循环工作液槽相连接；工作液换热器的进口1连接循环工作液槽、出口1连接工作液加热器，工作液换热器的进口2连接高温白土床、出口2连接工作液一级过滤器；所述碱再生系统包括依次连接的碱塔、碱沉降器、碱白土床、工作液缓存槽，工作液缓存槽与循环工作液槽相连接；循环工作液槽设置有出口a、出口b和出口c，出口a与氢化工序连接，出口b与碱再生系统连接，出口c与高温白土床再生系统连接。

4、所述主系统中，来自萃取塔的萃余液进入萃余液聚结器，经萃余液聚结器处理后的萃余液全部进入真空脱水装置进行真空脱水，经脱除大部分水分的萃余液进入循环工作液槽，循环工作液槽中的工作液一部分从出口a借助循环工作液泵进入氢化工序开始下一个循环。

5、所述高温白土床再生系统，优选循环工作液槽与工作液换热器之间设置有工作液白土再生泵，出口c与工作液白土再生泵连接。进口1和出口1分别为工作液换热器的管程的进口和出口，进口2和出口2分别为工作液换热器的壳程的进口和出口。工作液换热器的热介质为经过白土床再生后的高温工作液，冷介质为工作液白土再生泵输送的低温工作液。通过工作液白土再生泵从循环工作液槽中引出一部分工作液进入工作液换热器的管程，从工作液换热器的管程出来后进入工作液加热器，再经工作液加热器加热后进入高温白土床，经高温白土床中活性氧化铝吸附少量水分、再生部分降解物后进入工作液换热器壳程，换热后从工作液换热器壳程出来，经工作液一级过滤器过滤氧化铝粉后进入循环工作液槽。

6、所述碱再生系统中，优选循环工作液槽与碱塔之间设置有工作液碱再生泵，工作液缓存槽与循环工作液槽之间设置有工作液输送泵，出口b与工作液碱再生泵连接。通过工作液碱再生泵从循环工作液槽中引出一部分工作液到碱塔，经碱塔脱水、分解工作液中过氧化氢和再生部分降解物后，进入碱沉降器分离工作液夹带的少量碱液，然后工作液进入碱白土床再生部分降解物，最后进入到工作液缓存槽。通过向工作液缓存槽加入磷酸溶液，以调整工作液缓存槽中工作液碱度，经分析工作液缓存槽中工作液碱度为中性或弱酸性后借助工作液输送泵送入循环工作液槽。

7、优选的，所述碱塔优选采用专利cn114180773a（公开日2022年3月15日）公开的纤维膜碱塔；所述纤维膜碱塔包括纤维膜碱塔塔体和纤维膜碱塔塔头，所述纤维膜碱塔塔头位于纤维膜碱塔塔体顶部，纤维膜碱塔塔头直径与纤维膜碱塔塔体直径之比为1.5~5。进一步的，所述纤维膜碱塔塔体内设有弯曲纤维丝，弯曲纤维丝经过表面亲水和耐碱腐蚀处理，所述纤维丝直径为0.01-0.2 mm，所述纤维丝材质为不锈钢、聚四氟乙烯、改性聚丙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚酯中的至少一种。所述碱塔内装填有碱液，采用碱液进行脱水、分解工作液中过氧化氢和再生部分降解物，所述碱液优选为碳酸钾溶液，所述碱液密度为1.35～1.45g/cm3；也可采用氢氧化钠溶液，所述氢氧化钠溶液浓度为1%～5%。所述碱塔中的工作液与碱液的用量比（体积）优选为1:1～30:1。

8、优选的，所述的高温白土床为两个以上，两个以上的高温白土床并联设置。

9、优选的，所述的碱白土床为两个以上，两个以上的碱白土床并联设置。

10、优选的，所述的工作液碱再生泵为两台以上，两台以上的工作液碱再生泵并联设置。

11、优选的，所述的工作液输送泵为两台以上，两台以上的工作液输送泵并联设置。

12、优选的，所述的循环工作液泵为两台以上，两台以上的循环工作液泵并联设置。

13、优选的，所述的真空脱水装置操作条件为：真空压力-85～-95 kpa，真空温度45～55℃。

14、优选的，所述的工作液缓存槽为两个以上，两个以上的工作液缓存槽并联设置。

15、优选的，所述的进入碱再生系统的工作液流量为主系统工作液流量的0～30%，优选为1～20%。进入高温白土床再生系统的工作液流量为主系统工作液流量的0～40%，优选为10～30%。

16、优选的，所述的高温白土床操作温度为：70～120℃。

17、高温白土床再生系统和碱再生系统与循环工作液槽分别形成两个独立运行的小循环，两者可独立运行，也可并联运行。

18、与现有技术相比，本实用新型的优点是：主系统包括萃余液聚结器、真空脱水装置、循环工作液槽，保持过氧化氢生产主系统为全酸性循环运行，提高装置安全性；从循环工作液槽分出一路进入碱再生系统，碱再生系统实现独立小循环，与主系统实现物理隔离，从而不影响主系统的安全运行；高温白土床再生系统可显著提高工作液中降解物再生效果，同时设置了工作液换热器回收再生后工作液的热量。根据主系统氢化效率控制的高低、工作液降解物生成速度、萃取塔工作液状态等生产状况，高温白土床再生系统和碱再生系统可以选择单独独立运行，也可以并联运行。两套独立的再生系统同时运行可以保证后处理工序有足够的蒽醌再生能力，能够保证固定床工艺或流化床工艺在高氢效运行时（固定床氢效≥9.5 g/l，流化床氢效≥11.5 g/l），不会出现有效蒽醌含量快速下降、四氢蒽醌含量快速升高、萃取塔视镜发现大量降解物、萃取塔带水、氢化效率降低等工艺问题。所述后处理装置安全性好、降解物再生效果好，可以配套固定床工艺或者流化床工艺。