双氧水操作规程.docx
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双氧水操作规程
山东桓台博汇烧碱工程
40000吨/年27.5%过氧化氢装置
工艺操作规程
上海兴鹏化工工程科技有限公司
二零零六年二月
第一章：
概述…………………………………………………………………………1
第二章：
产品及主要原料规格………………………………………………………3
一、产品规格………………………………………………………………3
二、主要原材料规格………………………………………………………4
1．重芳烃…………………………………………………………………4
2．2-乙基蒽醌……………………………………………………………4
3．磷酸三辛酯……………………………………………………………4
4．触媒……………………………………………………………………5
5．活性氧化铝……………………………………………………………5
6．氢气……………………………………………………………………5
7．氮气……………………………………………………………………6
8．磷酸……………………………………………………………………6
9．硝酸铵…………………………………………………………………6
10．纯水……………………………………………………………………6
11．空气……………………………………………………………………6
12．碳酸钾…………………………………………………………………6
第三章：
工艺原理及化学反应………………………………………………………8
一、工艺原理………………………………………………………………8
二、化学反应………………………………………………………………8
第四章：
主要工艺流程叙述…………………………………………………………10
一、氢化工序………………………………………………………………10
二、氧化工序………………………………………………………………10
三、萃取净化工序…………………………………………………………11
四、后处理及工作液制备工序……………………………………………12
第五章：
水试车………………………………………………………………………14
一、试车前准备……………………………………………………………14
二、水试车…………………………………………………………………15
三、设备和系统排水及干燥………………………………………………15
第六章：
主要工艺操作法……………………………………………………………16
第一节、岗位职责…………………………………………………………16
第二节、管辖范围…………………………………………………………16
第三节、正常工艺指标……………………………………………………17
第四节、工艺操作…………………………………………………………20
第五节、异常情况处理……………………………………………………38
第六节、主要设备、调节系统……………………………………………43
一、主要设备结构及性能…………………………………………………43
二、主工艺调节系统一览表………………………………………………52
第七章：
辅助工艺操作方法…………………………………………………………54
一、重芳烃的蒸馏…………………………………………………………54
1．主要设备结构及性能…………………………………………………54
2．操作方法………………………………………………………………55
3．注意事项………………………………………………………………55
4．废芳烃有蒸馏…………………………………………………………56
二、工作液的配制…………………………………………………………56
1．主要设备结构及性能…………………………………………………56
2．操作方法………………………………………………………………57
3．注意事项………………………………………………………………57
三、碳酸钾溶液的配制与稀碳酸钾溶液的浓缩…………………………58
1．主要设备结构及性能…………………………………………………58
2．操作方法………………………………………………………………59
附表ｌ．过氧化氢水溶液的沸点及蒸发潜热…………………………………60
附表Ⅱ．过氧化氢水溶液浓度换算表…………………………………………61
附表Ⅲ．过氧化氢水溶液的密度………………………………………………64
附表Ⅳ．碳酸钾在水中的溶解度………………………………………………66
附表Ⅴ．碳酸钾水溶液的密度…………………………………………………67
第一章概述
本规程是蒽醌法制浓度为27.5%过氧化氢（H2O2）的工艺操作规程。
该工段是过氧化氢工厂生产的重要部分，工段运行的好坏直接关系到产品质量、产量、单耗及过程的安全性等，因此管理人员及操作人员，都必须熟悉其原理及工艺过程，操作人员则应熟悉掌握操作方法及异常现象的防止及处理等。
本规程介绍了主要原材料的规格，生产工艺原理及工艺流程，主工艺及辅助工艺操作方法，各工序主要设备的材质及结构，各种填料、辅料的装填，各工序的开、停车操作方法及步骤，各工序的主要工艺参数和操作控制条件及控制方法，各工序可能产生的异常现象及处理方法等。
本规程作为工厂试车、生产的主要技术文件。
纯净的过氧化氢为无色透明液体，可与水以任何比例混溶。
过氧化氢水溶液的粘度、凝固点、蒸汽压、沸点、蒸发潜热、浓度换算关系及密度分别列于附表中。
纯净的过氧化氢，于任何浓度下都很稳定，如浓度为90%的过氧化氢溶液，50℃时，分解速度为0.0010%。
但与重金属及其盐类、灰尘、碱性物质接触，受光（特别当波长为3200～800°A）照、受热时，可加速分解，并放出大量的热。
粗糙的表面与过氧化氢接触亦可能加速其分解。
分解反应如下：
H2O2—→H2O+1/2O2+97.8kj/mol
分解反应速度与温度、PH值及杂质含量有密切关系，随温度、PH值及其杂质含量的增加，分解反应速度亦增加。
生产、贮运及使用中应充分考虑上述因素，杜绝不安全事故的发生。
过氧化氢是一种强氧化剂，但遇更强的氧化剂如高锰酸钾或氯气时，呈还原性。
它的化学性质活泼，可参与分解、加成、取代、还原及环氧化等反应。
过氧化氢有较弱的二元酸性质，与某些碱反应可生成盐。
过氧化氢的主要用途如下：
纺织品、针织品、纸浆的漂白
草、藤、竹、木制品的漂白
三废（特别是废水）处理
有机及高分子合成（用作氧化剂、催化剂、引发剂、环氧化剂、交联剂等）
有机及无机过氧化物（如过乙酸、过氧化苯甲酰、过氧化甲乙酮、过碳酸钠、过硼酸钠、过氧化钙、过氧化硫脲等）
电镀液的净化
食品工业中用于消毒、防腐、保鲜
电子工业中用作表面处理剂
医疗、医药行业中用于消毒
高浓度过氧化氢可用于火箭推进剂
其它如建材行业用作发泡剂；水处理行业用于杀菌、灭藻；化妆品行业中用作毛发漂白剂和染发剂。
第二章产品及主要原材料规格
一、产品规格：
采用本工艺方法制得的过氧化氢，应符合GB1616-2003的标准。
其主要技术指标如下：
1．外观：
无色透明液体
2．技术指标应符合下表要求：
项目
指标
27.5%
30%
35%
50%
70%
优等品
合格品
过氧化氢的质量分数（%）
27.5
27.5
30.0
35.0
50.0
70.0
游离酸（以H2SO4计）的质量分数（%）
0.040
0.050
0.040
0.040
0.040
0.050
不挥发物的质量分数（%）
0.08
0.10
0.08
0.08
0.08
0.12
稳定度（%）
97.0
90.0
97.0
97.0
97.0
97.0
总炭（以C计）的质量分数（%）
0.030
0.040
0.025
0.025
0.035
0.050
硝酸盐（以NO3计）的质量分数（%）
0.020
0.020
0.020
0.020
0.025
0.030
注：
不挥发物、硝酸盐为非强制性要求，其它项目为强制性要求。
3．过氧化氢含量指标为出厂时的保证值，于符合标准要求的条件下贮存及运输，六个月内过氧化氢含量的降低率为：
优等品
一等品
合格品
4%
5%
8%
二、主要原材料规格
1．重芳烃
来自石油工业铂重整装置，主要为C9馏份，即三甲苯异构体，另外还含有少量的二甲苯、四甲苯、萘及胶质物。
（1）外观：
无色或微黄色透明液体
（2）密度：
0.87～0.89（20℃）g/ml
（3）沸程：
150～190℃（150℃前馏份≤5%）（常压）
（4）芳烃含量：
≥98%（磺化法测定）
（5）总硫含量：
≤5ppm
（6）与水分层时间：
≤30s
注：
随产地不同，重芳烃中异构体含量可能有所不同，故允许重芳烃的密度和沸程稍有差异。
2．2-乙基蒽醌（EAQ）
（1）外观：
淡黄或亮黄色鳞片状结晶
（2）初熔点：
≥107℃
（3）苯不溶物：
≤0.10%
（4）EAQ含量：
≥99%
（5）蒽醌含量：
≤0.8%
（6）其它烷基蒽醌：
≤1.5%
3．磷酸三辛酯（TOP）
（1）外观：
无色透明液体
（2）纯度：
≥99%
（3）密度：
0.921±0.003g/ml（20℃）
（4）折光率：
1.441±0.001（20℃）
（5）粘度：
≤14厘泊（20℃）
（6）与水的界面张力（20℃）：
≥18dyne/cm
（7）酸值：
≤0.15mgKOH/g
（8）还原性硫（w/w）：
≤2ppm
4．钯触媒
（1）外观：
条形（Ф3L=5～10mm）或球形（Ф3～4mm）
（2）堆密度（g/ml）：
0.55±0.05
（3）抗压碎力（N/cm）：
≥40
（4）钯含量（Pd）%：
0.3±0.02
（5）活性kg（H2O2100%）/kg触媒·天：
≥3.6
5．活性氧化铝：
（1）外观：
白色球形颗粒，Ф3～5mm。
（2）晶型：
γ（主晶型）
（3）堆密度：
0.6～0.8g/ml
（4）孔容（ml/g）：
≥0.45
（5）比表面：
≥200m2/g
（6）氧化钠含量：
0.3～0.5%
（7）抗压强度：
≥70N/P
（8）吸湿率：
≥60%
（9）再生能力：
≥10g/l
（10）在水、碱及工作液中长期浸泡不软、不碎、不粉化。
6．氢气
（1）纯度：
≥99%（体积）
（2）甲烷含量：
≤2.0%
（3）氧含量：
≤0.4%
（4）一氧化碳：
≤2ppm
（5）二氧化碳：
≤10ppm
（6）总硫量：
≤0.1ppm
（7）汞：
≤0.1ppm
（8）露点：
低于当地最低气温
7．氮气
（1）纯度：
≥98%
（2）氧含量：
≤2%
（3）露点：
低于当地最低气温
（4）不含铁锈、灰尘、二氧化硫、一氧化碳、氯等有害气体
8．磷酸：
产品质量执行标准GB1282-77，化学纯试剂
（1）纯度：
1.698g/ml
（2）含量：
≤85%
（3）铁含量：
≤0.01%
（4）重金属含量：
≤0.001%
9．硝酸铵：
产品质量执行标准GB659-93，化学纯试剂。
（1）硝酸铵含量：
≥98.0%
（2）水中不溶物：
≤0.01%
（3）铁含量：
≤0.001%
10．纯水
（1）要求不含钙、镁、氯及重金属离子。
（2）电导率：
≤1μS/cm（1×10-6/Ωcm）
（3）外观：
无色透明、无悬浮物
（4）氯根：
AgNO3溶液不显浑浊
11．空气
（1）不含铁锈、灰尘、一氧化碳、二氧化硫、氯等有害气体。
（2）露点：
低于当地最低气温
12．碳酸钾：
产品质量执行标准GB1587-92Ⅰ型工业一级
（1）外观：
白色粉末，不应含有颗粒状机械杂质，溶解时，溶液允许有轻微浑浊。
（2）碳酸钾含量：
≥99%
（3）水不溶物：
≤0.03%
（4）氯酸钾：
≤0.03%
（5）氯化钾：
≤0.01%
（6）硫化物：
≤0.005%
（7）铁含量：
≤0.001%
第三章工艺原理及化学反应
一、工艺原理
本方法制取过氧化氢是以2-乙基蒽醌（EAQ）为载体，重芳烃（AR）及磷酸三辛酯（TOP）为混合溶剂，配制成具有一定组成的溶液（以下简称工作液）。
将该溶液与氢气一起通入一装有钯触煤的氢化塔内，于一定压力和温度下进行氢化反应，得到相应的氢蒽醌（HEAQ）溶液（以下称氢化液）。
该溶液再被空气中的氧氧化，溶液中的氢蒽醌恢复成原来的蒽醌，同时生成过氧化氢。
利用过氧化氢在水和工作液中的溶解度的不同及工作液与水的密度差，用纯水萃取含有过氧化氢的工作液（以下简称氧化液），得到过氧化氢的水溶液（俗称双氧水）。
过氧化氢的水溶液经重芳烃净化处理及空气吹除，即可得到浓度为27.5%的过氧化氢产品。
经水萃取后的工作液（以下称萃余液），经过沉降除水，并通过碳酸钾溶液中和其酸性及活性氧化铝处理后再回到氢化工序，继续循环使用。
在循环运转过程中，部分2-乙基蒽醌逐渐变成四氢-2-乙基蒽醌（H4EAQ），并积累于工作液中，后者亦为本过程的重要载体之一，它亦可反复被氢化、氧化，生成过氧化氢。
一定量四氢-2-乙基蒽醌的存在，将有利于提高氢化反应速度和抑制其它副产物的生成。
二、化学反应
第四章主要工艺流程叙述
一、氢化工序
来自工作液过滤器（X1401A/B）的工作液经工作液入塔温度调节器（E1102）自控调节温度，与氢化液循环泵（P1101A/B）从氢化液受槽（V1104）送来的循环氢化液合并后与来自氢气过滤器（X1102）的氢气于静态混合器（M1101）中充分混合，进入氢化塔（T1101）。
氢化塔（T1101）上部分由两节触媒床（T1101A/B）串联，下部分为一氢化液气液分离器（T1101C）。
工作液与氢气首先进入上节塔顶部，并流而下通过塔内触媒层，由上塔底流出，再经塔外连通管进入下节塔顶部，再从下节塔底部流出，进入氢化塔（T1101）下部气液分离段（T1101C）。
从氢化塔（T1101）下部气液分离段（T1101C）分离出来的氢化尾气，由分离段顶部排出，经E1104冷凝回收夹带的芳烃后，经流量自控（FIRC115—1）调节后放空。
从氢化塔（T1101）下部气液分离段（T1101C）分离出来的氢化液，经自控仪表（LICA111—1）控制一定液位后，借助氢化塔内的压力分流出10～20%，先流经氢化液白土床（V1102），而后与其余的80～90%氢化液（V1102旁路）汇合，通过氢化液过滤器（X1101A/B）过滤，再经氢化液冷却器（E1103）冷却后，进入氢化液受槽（V1104）。
氢化液受槽中的部分氢化液借助循环氢化液（P1101A/B）变频调节控制流量后，返回到氢化塔（T1101）中。
氢化液循环可以增加塔内的喷淋密度，防止偏流及沟流现象的出现，使塔内温度均匀，降低氢化温升，防止局部温升过大，从而使氢化反应更为温和和均匀地进行，有减少蒽醌降解的作用，有利于提高氢化效率，使操作更加稳定、安全。
氢化液循环量在固定床允许的情况下，应尽可能大一些，一般控制在工作液入塔循环量的35%—65%。
但是，在床阻力过高时，不能盲目增加循环量。
二、氧化工序
氢化液受槽（V1104）中的氢化液，借助氢化液泵（P1102A/B）与来自磷酸配制计量槽（V1103）的磷酸水溶液混合后进入氧化系统。
氢化液由氢化液泵（P1102A/B）经（FIC118—1）变频调节控制流量后送入氧化系统。
氢化液首先进入氧化塔（T1201）上节。
氧化塔（T1201）由两节塔组成，每节塔内装有空气分布器、物料再分布筛板及强化物料气液混合传质的填料。
进入氧化塔上节塔底部的氢化液和来自氧化塔下节被空气分布器分散成细小气泡的空气一起并流向上发生氧化反应，在上节塔顶部气液分离后流经氧化液冷却器（E1201）进入下节塔底部，与过滤后洁净的进入塔底部的新鲜空气一起并流向上进一步发生氧化反应。
被完全氧化了的氢化液（称氧化液），在下塔顶部气液分离段经液位自控（LRCA122—1）气液分离后，进入氧化液受槽（V1201）。
从下塔顶部分离出的气体进入氧化塔上节与氢化工序送来的氢化液进行氧化反应。
向氧化下塔内通入的空气量，根据氧化效率及氧化上节尾气中剩余氧含量（一般为3-6%）而加以控制。
氧化系统的氧化尾气，从氧化塔（T1201）上节塔气液分离段分出，进入氧化尾气冷凝器（E1202），由低温水进行冷却冷凝。
经氧化尾气气液分离器（V1202）分离芳烃及返回氧化尾气冷凝器（E1202）上段与热氧化尾气换热后，通过压力自控（PIC121—1）调节，控制塔顶压力0.15—0.2MPa后输出。
由氧化尾气冷凝器（E1201）冷凝下来的溶剂接收于氧化尾气气液分离器（V1202）中，并经液位自控（LICA123—1）后自动排至氧化液槽。
氧化塔（T1201）的温度通过塔壁外循环冷却水盘管通入的水量来调节。
由氧化尾气气液分离器（V1202）排出的尾气与热氧化尾气换热后进入炭纤维吸附装置进一步吸附尾气中夹带的少量芳烃，尾气进入炭纤维吸附箱，吸附除去芳烃等成分，净化后的洁净气体直接排放。
吸附浓缩在活性炭纤维上的芳烃用水蒸汽进行解吸。
2个吸附箱自动切换，实现吸附和解吸的连续操作。
解吸后的混合气体经冷凝器冷凝后进入分层槽，分层后得到芳烃液体，回收利用。
分层后的水排入污水处理站处理。
装置全自动运行，无人值守。
三、萃取、净化工序
氧化液槽（V1201）中的氧化工作液借助氧化液泵（P1201A/B）经（FIC124—1）变频调节控制流量后送往萃取塔（T1301）底部。
萃取塔（T1301）为筛板塔，每层筛板上都有降液管和数万个筛孔，塔内装有含少量磷酸和硝酸铵的萃取水。
含有过氧化氢的氧化液从萃取塔底部进入后，被筛板分散成无数小球向塔顶漂浮，与此同时，纯水配制槽（V1301A/B）中配制的含有一定量磷酸和硝酸铵的萃取水，借助纯水泵（P1301A/B）经（FIC131—1）变频调节控制流量后向萃取塔（T1301）顶部送水，通过每层筛板的降液管使塔内水相上下相通，连续向下流动，与向上漂浮的氧化液进行逆流萃取。
在萃取过程中，水为相连续相，氧化液为分散相。
萃取水从塔顶流向塔底的过程中，其中过氧化氢含量逐渐增高，最后从塔底流出（称萃取液或粗双氧水），凭借位差进入净化塔（T1302）顶部。
而从萃取塔（T1301）底部进入的氧化液，在分散向上漂浮的过程中，其中过氧化氢含量逐渐降低，最后从塔顶流出（称萃余液），一般控制萃余液中过氧化氢含量0.3g/l以下。
净化塔（T1302）内充满重芳烃，从塔顶进入的萃取液在塔内向下流动，重芳烃由高位槽（V1304）借助位差连续/或间隙进入净化塔底部，与萃取液形成逆流萃取，以除去过氧化氢中的有机杂质。
在此过程中，重芳烃为连续相，萃取液为分散相。
净化后的过氧化氢自净化塔底流出，进入稀品计量槽（V1303A/B），再经洁净的空气吹除所含微量重芳烃，由产品泵（P1302A/B）经产品精细过滤器过滤后送往产品贮槽（V1601A/B）/或产品配制罐（V1602A/B）。
在产品贮存罐装区，过氧化氢在配制罐经浓度调配后，由产品泵送往自动灌装系统或汽车槽罐车/或由产品泵送往纸浆厂。
自净化塔（T1302）上部流出的重芳烃进入氧化液槽（V1201）。
四、后处理及工作液制备工序
自萃取塔（T1301）顶流出的萃余液，经萃余液分离器（V1302）分除可能夹带的部分水后，经液位控制系统（LRCA134—1）控制萃余液分离器（V1302）液位，防止吸入空气，然后进入干燥塔（T1401）底部。
干燥塔（T1401）内装有碳酸钾溶液，以除去部分水份、中和酸类和分解残余的过氧化氢。
从干燥塔（T1401）顶部流出的工作液进入碱液分离器（V1401），分除可能夹带的碳酸钾溶液液滴，再通过液位调节系统（LICA142—1）控制一定液位（防止吸入空气）后进入再生工作液槽（V1403）。
再生工作液槽（V1403）中的工作液借助再生工作液泵（P1401A/B）经（FIC148—1）变频调节控制流量后送往白土床（V1402A/B/C）底部。
白土床内装有活性氧化铝，用来再生反应过程中可能生成的蒽醌降解物和吸附工作液中的碳酸钾液液滴。
因活性氧化铝在较高温度下有较好的再生能力，为提高萃余工作液在白土床的温度，在再生工作液进入白土床（V1402A/B/C）前设置工作液加热器（E1401），由工作液加热器（E1401）对入床工作液进行加热，使整个工作液在白土床内温度达到60℃左右。
从工作液白土床流出的工作液经工作液过滤器（X1401A/B）滤去氧化铝粉尘后，送至氢化工序，开始下一个循环过程。
过氧化氢生产中用的工作溶液是在工作液配制釜（R1401）分批配制的。
以重芳烃和磷酸三辛酯为混合溶剂、2－乙基蒽醌为载体（溶质）按一定配比混合溶解而成。
外购的重芳烃如为精制过的产品，则工作液配制时不必再次蒸馏；如外购的为粗芳烃，则必须于工作液配制前对粗芳烃进行真空蒸馏处理，以除去其中的杂质（如胶质物）。
混合溶剂重芳烃和磷酸三辛酯的配比一般为：
芳烃/磷酸三辛酯=75/25，配制后的工作液中2－乙基蒽醌含量一般控制为130～140公斤/立方米工作液。
每釜配制的工作液分几次用纯水及过氧化氢进行洗涤，以除去工作液中杂质。
洗涤合格后的工作液，用氮气压经工作液过滤器（X1403）送往工作液贮槽（V1408A、B）待用。
第五章水试车
一、试车前准备
1．设备按要求进行脱脂、酸洗、双氧水钝化处理，系统内无焊渣、铁锈及其它污物。
从系统中排出的洗涤水呈中性、无色、清亮透明、无悬浮物。
纯水冲洗后，排出的洗水电导率为≤10μS/cm。
2．系统试压试漏合格，各部位阀门灵活好用，无内外泄漏现象，各槽、罐和容器的容积经过准确标定。
传动设备经不少于24小时连续运转，单机试车正常。
仪表单体调试完毕。
DCS系统显示正常。
二、水试车
1．自纯水配制槽（V1301A/B），借助纯水泵（P1301A/B）连续向萃取塔（T1301）注入纯水（纯水中暂不加磷酸和硝酸铵），注满后，纯水从塔顶依次进入萃余液分离器（V1302）、碱塔（T1401）、碱液分离器（V1401）、再生工作液槽（V1403）。
启动再生工作液泵（P1401A/B）依次将水送入工作液加热器（E1401）、白土床（V1402A/B/C）（未装活性氧化铝）、工作液过滤器（X1401A/B）、工作液冷却器（E1102）、静态混合器（M1101）和氢化塔（T1101）立管（走旁路，进出口插盲板、T1101未装触媒），向静态混合器（M1101）前管道内送入氮气，使压力保持为0.3MPa左右。
纯水和氮气进入氢化塔（T1101）下部气液分离段。
分离出的氮气经再生蒸汽冷凝器（E1104）、冷凝液计量槽（V1105）放空（只要排气流程打通后，氮气可不再排放，保持系统一定压力，以便气液分离段内水压入后续设备）。
从氢化塔（T1101）下部气液分离段分出的水，借助塔内氮气压力，部分进入氢化液白土床（V1102）（V1102未装活性氧化铝），流出后与其余部分一起进入氢化液过滤器（X1101A/B）（未装过滤布），再经氢化液冷却器（E1103）进入氢化液受槽（V1104）。
启动氢化液泵（P1102A/B），将水送入氧化塔（T1201），再向氧化塔内鼓入空气，水经气液分离后进入氧化液槽（V1201），再借助氧化液泵（P1201A/B）将其送入萃取塔（T1301）底部。
空气则从氧化塔（T1201）顶部排出，经氧化尾气冷凝器（E1202）、氧化尾气气液分离器（V1202
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