填料在双氧水生产分离系统中的应用

前言

在各种双氧水的生产方式中，蒽醌法是目前最为广泛的生产方式，主要流程为：配制合格的工作液在钯触媒催化下和氢气反应后，进入氧化塔与空气反应后，进萃取塔、净化塔得到双氧水，工作液再经过干燥、脱水、吸附除碱和分解微量过氧化氢，再生处理等后处理后再循环使用。

在工作液处理工程中，有工作液与水、工作液与碱两个过程。工作液与水、碱的分离非常重要；分离效果不好，将增加碱和氧化铝的消耗，影响后处理蒽醌的再生效果，情况严重使氧化铝粉末带入固定床，使固定床出现压差，最终使整个系统恶性循环，严重影响生产。这两个分离过程属于非均相液体分离过程，也可称油水分离过程。油相为工作液，水相为碱液（K2CO3溶液）或水。

目前油水分离中一般采用的方法为：逆向沉降、错流沉降、层流沉降、机械沉降。几种方法比较：层流沉降（斜板、斜管）优于错流沉降（卧式），错流沉降优于逆流沉降（立式），机械沉降耗能高但分离效率和精度高。前三种分离方法（层流、错流、逆流）设备结构相对简单，体积较庞大，并都可加装填料提高分离效率。在双氧水生产分离系统中一般采用前两种分离方法（逆流、 错流），从而可加装填料提高分离效率。

原理

我厂和某科研所共同开发的波纹板式油水分离填料已在我公司双氧水改造中得以广泛的应用。（为了叙述方便，以下把工作液称为油滴，水或碱溶液称为水滴）这种分离填料在分离过程中的机理是：碰撞-聚结-浮升（沉降），油水混合物在通过填料层时只流动很短的距离就会与填料层中的波纹板片碰撞，流经整个填料层时则是多次发生碰撞，填料的表面积越大、填料层越厚，碰撞的次数就越多。在水滴（油滴）发生聚结后只需沉降（或浮升）到邻近的板面，并在板面上的沟槽中分层、汇聚并沿波纹的顶（峰谷）浮升（沉降）缩短了浮升（沉降）的距离，提高了浮升（沉降）的速度。我们采用油水分离填料表面积非常大（200~400m²/m³）,在不太厚的填料层中水滴（油滴）有非常大的碰撞、聚结、汇聚的机会，因而具有非常高的分离效率。另外，新型的油水分离填料结构更有利于液滴的碰撞、聚结、和浮升（沉降）。想邻两板的波纹互相交叉有利于液体经填料层作上或向下的运动，助于分散相液滴的聚结。 对安装填料要求：

1、适用的温度。

2、比表面积大。

3、有利于液滴的多次碰撞、聚结或局部分层、浮升（沉降）。

4、填料层内混合点要少，不产生扰动和涡流，沉降（浮升）条件好。

应用

双氧水生产可分为四个工段，分别为氢化、氧化、萃取、后处理；其中萃取工段中涉及工作液和水的分离，后处理工段中涉及工作液和碱的分离。工作液经萃取工段后，含有一定的双氧水和水，经后处理工段碳酸钾溶液处理除去绝大部分的水分和残余双氧水，工作液以夹带少量的碱液进入白土床。生产实践证明，如进入活性氧化铝床工作液夹带超过指标的水分、碱液或双氧水，会造成氧化铝再生能力下降，甚至粉化。目前，在国内双氧水装置扩能改造时，对后对处理工段的设备一般均采用放大或并联一只设备的方式，其既浪费工作液，投资又大，并且效果并不理想。在我厂一套7500t/y的双氧水装置的改造中，分离系统均采用了波纹板式分离填料，应用于干燥塔、碱沉降器等设备中。在系统改造后，在分离系统设备干燥塔、碱沉降器没进行放大，设备内装入分离填料情况下，即使流量提高50%甚至以上时，对碱沉降器排污，碱液极少，碱度由原先平均0.002g/l左右降至0.001g/l以下的。即使系统停车后冷工作液开车时，对碱沉降器排污，碱液量也很少。最早在分离系统中装入分离系统的双氧水系统，工作一年多，情况非常稳定，从来没有出现过带碱现象，操作非常方便，碱和氧化铝的消耗进步降低，后处理各项指标低于正常指标。由在分离系统中装入分离填料后，在碱沉降器内工作液带碱很少，碱分离器内几乎没有碱，所以在我厂的双氧水系统后处理流程已经取消碱分离器装置（流程图见下）；计划在今后的改造中在萃取塔塔帽中加入油水分离填料，解决冷工作液开车时萃余液分离器带水多的问题。

在双氧水生产分离系统中安装波纹板式分离填料，大大提高了分离工作液和水或碱的分离精度，在保证原分离效果的情况下，处理能力可提高2~4倍，老设备改造后，成倍地提高处理能力；设计新设备时可使设备的体积大大缩小，投资大大降低。在分离器内装入分离填料，进一步降低设备投资，简化工艺流程，减少工作液的体积，消耗进一步得到降低，生产更加稳定。

结束语

随着过氧化氢的迅速发展，竞争日趋激烈，各过氧化氢厂家应充分利用自身的优势，走科技进步，工艺创新的道路，在个别工艺环节上有所改进的创新，研究采用新、高、特的技术革新内涵，走设备小型化、高产量、低消耗、低成本的扩大再生产之路。

参考文献：

1、《大型填料的设计应用》

2、《波纹型规整填料塔的设计》

3、《双氧水操作规程