淺談雙氧水氧化尾氣節能處理

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摘要：本文介紹了雙氧水的生產方法及其氧化尾氣處理原理，著重研究雙氧水氧化尾氣節能處理技術。采用特定方法對氧化尾氣進行分離處理，可充分回收尾氣中的重芳烴，確保尾氣處理優化節能，達標排放。

關鍵詞：雙氧水；氧化尾氣；節能處理

引言

雙氧水應用領域廣泛，我國生產雙氧水的能力巨大，廠家競爭激烈，節能減排、環保高效、低成本高效益是企業在眾多競爭中脫穎而出的根本。目前雙氧水氧化尾氣處理效果還有很大提升空間，本文針對雙氧水氧化尾氣的處理問題，深入研究力求提供一種節能高效的處理方法。

1.雙氧水氧化尾氣的概述

(1)雙氧水的工業生產方法傳統雙氧水生產方法有電解法、蒽醌法、陰極陽極還原法以及氫氧直接化合法等。電解法具有工作效率高、工藝流程短、產品質量高的優勢，但其耗電量較大，生產成本偏高，不適合企業用于大規模工業化生產雙氧水，已逐漸被市場淘汰。而陰極陽極還原法是利用水和空氣作為生產原料，投資成本低、節能環保，但目前這個方法也無法實現大規模生產。現在企業大規模生產雙氧水的主要方法是蒽醌（EAQ）法，利用催化劑作用，2-乙基蒽醌和氫氣反應生成2-乙基氫蒽醌，在一定溫度壓力下2-乙基氫蒽醌和氧發生氧化反應，生成2-乙基蒽醌和過氧化氫。最后經過萃取得到雙氧水溶液。蒽醌法是目前國內外工業化大規模生產雙氧水最主要的方法。(2)雙氧水氧化尾氣的形成蒽醌法雙氧水的生產是利用烷基蒽醌為溶劑組成工作液，工作液在雙氧水的生產系統中可以實現循環使用，提高生產的經濟效益。氧化反應分離后的氣即氧化尾氣，其成份主要有氮氣、氧氣、重芳烴蒸汽和水蒸汽，其中的重芳烴蒸汽是雙氧水生產中工作液的重要溶劑，現有的方法很難得到良好的回收效率，排放不能滿足安全標準，工作液溶劑的消耗過高，無法避免污染大氣，對環境造成不良影響。(3)雙氧水氧化尾氣處理方法雙氧水氧化尾氣處理常見的是冰機法、活性炭纖維吸附法和渦輪膨脹機法，三種方法都不能完美達到要求。因為現在國內的雙氧水生產企業大都采用蒽醌法生產雙氧水，氧化尾氣的處理一般采用渦輪膨脹機組制冷回收重芳烴，但回收技術和處理效果并不理想，尾氣的排放中仍存在大量的重芳烴，污染空氣更增加了企業的資源損耗。采用活性炭纖維吸附法回收效率高，但是活性碳纖維需要定期更換，運行維護成本較高。從社會價值和企業的經濟利益角度出發，雙氧水生產企業適宜先利用膨脹機組制冷再結合活性炭纖維吸附法的氧化尾氣混合處理方式，生產實踐證明這種混合方法處理效果更好。尾氣中含有的重芳烴主要成分是三甲苯異構體，三甲苯異構體排放到空氣中會導致人們的中樞神經系統機能紊亂,濃度過高時還會影響人類的呼吸中樞神經系統，麻痹神經,引發身體不適，嚴重情況下還會引起中毒死亡。因此，實際應用中需要一種能更多的回收重芳烴、實現氧化尾氣的達標排放的節能處理技術，可以解決現實中的安全環保問題，較好地促進氧化尾氣的綜合利用。

2.雙氧水氧化尾氣節能處理

(1)膨脹機組制冷處理雙氧水氧化尾氣采用先分離后膨脹的工藝流程，不僅壓力較高時溶劑易于冷凝，冷凝分離效率高，而且避免了膨脹機組在腐蝕性介質中運行，膨脹機組只起制冷作用。改善膨脹機組的工作條件，設備使用壽命得到延長，并得到盡量低的出口溫度。為使分離器的尾氣進口保持在合適的溫度范圍之內，避免發生冷凍堵塞現象，設置溫度自動控制和調節系統，保護膨脹機組在氧化尾氣的合理工作情況下安全穩定運行，設備結構緊湊、工作效率高。膨脹機組連同吸附系統，安裝體積小，運行穩定，操作簡單方便。雙氧水氧化尾氣通過冷凝器，冷凝到5℃～30℃時，通入一級分離器、二級分離器以及去烴水分離器進行分離，產生的冷凝液進入去烴水分離器，回收的重芳烴可以返回生成系統，凈化后的氣體可達標排放。其中，所述分離器中的膜采用中空纖維復合有機材料，膜孔徑為0.01um～1.0um，內徑為0.1mm～1.5mm，壁厚為0.1mm～1.5mm。去烴水分離器外部連接罐體和冷凝器，罐體上設置有尾氣入口和出口，回收的重芳烴可重新進入生成系統循環使用。(2)活性炭吸附脫附回收利用活性碳對重芳烴分子或分子團的吸附功能，當氧化尾氣通過活性炭時，吸附介質會阻留所含的有機溶劑，從而達到凈化處理尾氣的效果。首先利用分子熱運動原理，增加活性炭吸附體系的熱能，提高被吸附的重芳烴分子的熱運動能量。然后在重芳烴分子的熱運動力大于活性炭的吸附力時，尾氣含有的重芳烴分子擺脫吸附體系出來，完成重芳烴的脫附。尾氣處理的主體設備是活性炭吸附床，活性炭吸附床內設有活性炭，設備利用新型活性炭作為吸附、脫附材料。氧化尾氣通過活性炭吸附床時，尾氣含有的重芳烴被吸附、脫附并回收。氧化尾氣最后經科學處理后，重芳烴含量達到國家排放標準排入大氣。脫附后的重芳烴可以通過水蒸氣進入新一輪工序中循環使用，蒸汽進入冷凝器冷凝后，工作液溶劑和冷凝水進入分離器。利用工作液溶劑和冷凝水的比重差，實現分離溶劑和冷凝水，溶劑單獨進入重芳烴貯槽中，冷凝水進入曝氣槽，然后尾氣經處理后放空，重芳烴氣體重新回到設備循環使用。全套設備設有兩個活性炭吸附裝置，每個活性炭吸附裝置按照提前設定的工作時間進行吸附、脫附、回收，并可以自動切換。

3.氧化尾氣節能處理要點

(1)尾氣在膨脹機組中冷卻溫度的選擇在混合式節能處理工藝中，特別重要的是工藝參數，在各種工藝參數中最為重要的就是尾氣在膨脹機組中的冷卻溫度。尾氣在膨脹機組中的冷卻溫度需要嚴格控制在科學的范圍內。因為雙氧水氧化尾氣的溫度越低，排出的尾氣中重芳烴飽和蒸汽壓也越低。尾氣的冷卻溫度對重芳烴飽和含量的影響，需要結合生產實際尾氣的溫度情況進行具體分析。在實踐中，當尾氣溫度從5℃下降到-10℃時，重芳烴飽和含量會隨著溫度降低而降低，但重芳烴回收率沒有顯著影響。但尾氣溫度在45℃時，重芳烴可達到飽和狀態。當尾氣溫度降低到5℃時，重芳烴的回收率是91.7%，溫度降低到-5℃時，重芳烴的回收率可達96%，但-5℃的低溫下回收重芳烴處理成本偏高，制冷耗電量會增加50%。當出口溫度設置在0℃以下時，尾氣中夾帶的水分在后面的換熱器中可能會結冰，發生阻塞氣路的故障，嚴重時可能會對換熱器造成破壞，導致尾氣處理過程無法連續有效地運行。通過在實踐中總結可行性經驗，氧化尾氣在膨脹機組的冷卻溫度需要控制在3℃-5℃之間最合適。(2)活性炭吸附裝置和吸附量的選擇尾氣處理對活性炭的選擇和吸附量的確定十分重要。在活性炭對雙氧水氧化尾氣的重芳烴回收中，活性炭吸附容量決定了最終重芳烴的吸附效果。在尾氣實際處理的過程中，最大程度的提高活性炭對重芳烴的吸附容量是提高吸附效果的重要部分。總結處理的實踐經驗發現，在活性炭吸附裝置使用前，提前對活性炭進行一些預處理措施，可以進一步提高重芳烴的吸附容量。在溫度穩定在合理范圍的情況下，活性炭對重芳烴的吸附量可達到整體濃度的20%，重視這個關鍵技術環節，進行重芳烴回收和循環使用，不僅從根本上實現了延長活性炭的使用壽命，還可以有效降低雙氧水的生產成本。膨脹機組制冷和活性炭吸附相結合的處理工藝非常適合應用在蒽醌法生產雙氧水技術的企業，有利于企業進一步提高經濟效益。(3)重芳烴和水分的有效分離在重芳烴和水分分離的處理中要嚴格控制雙氧水氧化尾氣的溫度，使其降低到分離需要的合理溫度范圍內，還要滿足重芳烴和水分離設備的高效運行，實現二者的有效分離。氧化尾氣經過膨脹機組的冷卻、重芳烴和水有效分離后，尾氣出口直接連接到活性炭吸附裝置中，保證氧化尾氣處理工序的連貫進行，嚴格中間處理工藝環節的技術管理，防止處理過程中設備或者工序發生意外狀況導致停滯，影響冷卻和分離工作的意義。溫度控制得不穩定，造成分離設備不能處于最佳工作狀態，嚴重影響到后續的工序進行，造成分離處理的無效。除了要十分重視尾氣的溫度控制，在實際生產處理過程中，還要特別留意溫差、含水量和板式換熱器的控制問題。尾氣分離的溫度控制是節能處理的核心技術和處理關鍵環節，是非常重要的控制要點。企業采用膨脹機組制冷和活性炭吸附相結合的方式回收處理雙氧水氧化尾氣中的重芳烴，可明顯提高氧化尾氣節能處理的工作效率，節省氧化尾氣處理成本，顯著提高企業經濟效益。

4.雙氧水氧化尾氣節能處理效果

雙氧水氧化尾氣中重芳烴回收采用膨脹機組制冷和活性炭吸附相結合的處理方式，以新型活性炭為吸附材料，高效回收氧化尾氣中的重芳烴，回收的重芳烴可循環利用。該方法具有重芳烴吸附效率高，吸附容量大，凈化率可達95%-99%。

5.結語

以往的雙氧水氧化尾氣處理方法，普遍處理設備運行費用較高，工藝流程繁瑣，資源消耗高，凈化處理效果無法充分滿足排放標準。本文雙氧水氧化尾氣的節能處理采取膨脹機組制冷和活性炭吸附相結合的方法，可促進重芳烴的循環利用，有效降低資源消耗，提高企業經濟效益，同時能確保尾氣達標排放，減少環境污染。該方法工藝流程簡單，自動化程度高，運行能耗低，節能效果顯著。

參考文獻

[3]李大為.雙氧水尾氣重芳烴回收技術淺析[J].當代化工研究,2017(04).

[4]李偉.年產15萬噸雙氧水生產工藝技術改造[D].武漢工程大學,2017.

作者：許網 單位：連云港市工投集團利海化工有限公司