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填料在雙氧水生產分離系統中的應用

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填料在雙氧水生產分離系統中的應用

前言
 在各種雙氧水的生產方式中,蒽醌法是目前最爲廣泛的生產方式,主要流程爲:配製合格的工作液在鈀觸媒催化下和氫氣反應後,進入氧化塔與空氣反應後,進萃取塔、淨化塔得到雙氧水,工作液再經過乾燥、脫水、吸附除鹼和分解微量過氧化氫,再生處理等後處理後再循環使用。
 在工作液處理工程中,有工作液與水、工作液與鹼兩個過程。工作液與水、鹼的分離非常重要;分離效果不好,將增加鹼和氧化鋁的消耗,影響後處理蒽醌的再生效果,情況嚴重使氧化鋁粉末帶入固定牀,使固定牀出現壓差,最終使整個系統惡性循環,嚴重影響生產。這兩個分離過程屬於非均相液體分離過程,也可稱油水分離過程。油相爲工作液,水相爲鹼液(K2CO3溶液)或水。
 目前油水分離中一般採用的方法爲:逆向沉降、錯流沉降、層流沉降、機械沉降。幾種方法比較:層流沉降(斜板、斜管)優於錯流沉降(臥式),錯流沉降優於逆流沉降(立式),機械沉降耗能高但分離效率和精度高。前三種分離方法(層流、錯流、逆流)設備結構相對簡單,體積較龐大,並都可加裝填料提高分離效率。在雙氧水生產分離系統中一般採用前兩種分離方法(逆流、 錯流),從而可加裝填料提高分離效率。
 
原理
 我廠和某科研所共同開發的波紋板式油水分離填料已在我公司雙氧水改造中得以廣泛的應用。(爲了敘述方便,以下把工作液稱爲油滴,水或鹼溶液稱爲水滴)這種分離填料在分離過程中的機理是:碰撞-聚結-浮升(沉降),油水混合物在透過填料層時只流動很短的距離就會與填料層中的波紋板片碰撞,流經整個填料層時則是多次發生碰撞,填料的表面積越大、填料層越厚,碰撞的次數就越多。在水滴(油滴)發生聚結後只需沉降(或浮升)到鄰近的板面,並在板面上的溝槽中分層、匯聚並沿波紋的頂(峯谷)浮升(沉降)縮短了浮升(沉降)的距離,提高了浮升(沉降)的速度。我們採用油水分離填料表面積非常大(200~400m²/m³),在不太厚的填料層中水滴(油滴)有非常大的碰撞、聚結、匯聚的機會,因而具有非常高的分離效率。另外,新型的油水分離填料結構更有利於液滴的碰撞、聚結、和浮升(沉降)。想鄰兩板的波紋互相交叉有利於液體經填料層作上或向下的運動,助於分散相液滴的聚結。
 對分離器的分離效果受到以下因素的制約:1、填料本身的特性(結構、材質、比表面積)。2、填料層的'厚度。3、液流速度。4、液體的密度差。5、分離精度,其中一相的含量極少。
 對安裝填料要求:1、適用的溫度。2、比表面積大。3、有利於液滴的多次碰撞、聚結或局部分層、浮升(沉降)。4、填料層內混合點要少,不產生擾動和渦流,沉降(浮升)條件好。

應用
 雙氧水生產可分爲四個工段,分別爲氫化、氧化、萃取、後處理;其中萃取工段中涉及工作液和水的分離,後處理工段中涉及工作液和鹼的分離。工作液經萃取工段後,含有一定的雙氧水和水,經後處理工段碳酸鉀溶液處理除去絕大部分的水分和殘餘雙氧水,工作液以夾帶少量的鹼液進入白土牀。生產實踐證明,如進入活性氧化鋁牀工作液夾帶超過指標的水分、鹼液或雙氧水,會造成氧化鋁再生能力下降,甚至粉化。目前,在國內雙氧水裝置擴能改造時,對後對處理工段的設備一般均採用放大或並聯一隻設備的方式,其既浪費工作液,投資又大,並且效果並不理想。在我廠一套7500t/y的雙氧水裝置的改造中,分離系統均採用了波紋板式分離填料,應用於乾燥塔、鹼沉降器等設備中。在系統改造後,在分離系統設備乾燥塔、鹼沉降器沒進行放大,設備內裝入分離填料情況下,即使流量提高50%甚至以上時,對鹼沉降器排污,鹼液極少,鹼度由原先平均0.002g/l左右降至0.001g/l以下的。即使系統停車後冷工作液開車時,對鹼沉降器排污,鹼液量也很少。最早在分離系統中裝入分離系統的雙氧水系統,工作一年多,情況非常穩定,從來沒有出現過帶鹼現象,操作非常方便,鹼和氧化鋁的消耗進步降低,後處理各項指標低於正常指標。由在分離系統中裝入分離填料後,在鹼沉降器內工作液帶鹼很少,鹼分離器內幾乎沒有鹼,所以在我廠的雙氧水系統後處理流程已經取消鹼分離器裝置(流程圖見下);計劃在今後的改造中在萃取塔塔帽中加入油水分離填料,解決冷工作液開車時萃餘液分離器帶水多的問題。
 
 在雙氧水生產分離系統中安裝波紋板式分離填料,大大提高了分離工作液和水或鹼的分離精度,在保證原分離效果的情況下,處理能力可提高2~4倍,老設備改造後,成倍地提高處理能力;設計新設備時可使設備的體積大大縮小,投資大大降低。在分離器內裝入分離填料,進一步降低設備投資,簡化工藝流程,減少工作液的體積,消耗進一步得到降低,生產更加穩定。
 
結束語
隨着過氧化氫的迅速發展,競爭日趨激烈,各過氧化氫廠家應充分利用自身的優勢,走科技進步,工藝創新的道路,在個別工藝環節上有所改進的創新,研究採用新、高、特的技術革新內涵,走設備小型化、高產量、低消耗、低成本的擴大再生產之路。
  
   參考文獻:
1、《大型填料的設計應用》
2、《波紋型規整填料塔的設計》
3、《雙氧水操作規程