淺談雙氧水氧化尾氣節(jié)能處理

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摘要：本文介紹了雙氧水的生產(chǎn)方法及其氧化尾氣處理原理，著重研究雙氧水氧化尾氣節(jié)能處理技術(shù)。采用特定方法對(duì)氧化尾氣進(jìn)行分離處理，可充分回收尾氣中的重芳烴，確保尾氣處理優(yōu)化節(jié)能，達(dá)標(biāo)排放。

關(guān)鍵詞：雙氧水；氧化尾氣；節(jié)能處理

引言

雙氧水應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，我國(guó)生產(chǎn)雙氧水的能力巨大，廠家競(jìng)爭(zhēng)激烈，節(jié)能減排、環(huán)保高效、低成本高效益是企業(yè)在眾多競(jìng)爭(zhēng)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(duì)雙氧水氧化尾氣的處理問(wèn)題，深入研究力求提供一種節(jié)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(yè)生產(chǎn)方法傳統(tǒng)雙氧水生產(chǎn)方法有電解法、蒽醌法、陰極陽(yáng)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(chǎn)品質(zhì)量高的優(yōu)勢(shì)，但其耗電量較大，生產(chǎn)成本偏高，不適合企業(yè)用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)雙氧水，已逐漸被市場(chǎng)淘汰。而陰極陽(yáng)極還原法是利用水和空氣作為生產(chǎn)原料，投資成本低、節(jié)能環(huán)保，但目前這個(gè)方法也無(wú)法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)?，F(xiàn)在企業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)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(yīng)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(fā)生氧化反應(yīng)，生成2-乙基蒽醌和過(guò)氧化氫。最后經(jīng)過(guò)萃取得到雙氧水溶液。蒽醌法是目前國(guó)內(nèi)外工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)系統(tǒng)中可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用，提高生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。氧化反應(yīng)分離后的氣即氧化尾氣，其成份主要有氮?dú)?、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(chǎn)中工作液的重要溶劑，現(xiàn)有的方法很難得到良好的回收效率，排放不能滿足安全標(biāo)準(zhǔn)，工作液溶劑的消耗過(guò)高，無(wú)法避免污染大氣，對(duì)環(huán)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(jiàn)的是冰機(jī)法、活性炭纖維吸附法和渦輪膨脹機(jī)法，三種方法都不能完美達(dá)到要求。因?yàn)楝F(xiàn)在國(guó)內(nèi)的雙氧水生產(chǎn)企業(yè)大都采用蒽醌法生產(chǎn)雙氧水，氧化尾氣的處理一般采用渦輪膨脹機(jī)組制冷回收重芳烴，但回收技術(shù)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(yè)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(yùn)行維護(hù)成本較高。從社會(huì)價(jià)值和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益角度出發(fā)，雙氧水生產(chǎn)企業(yè)適宜先利用膨脹機(jī)組制冷再結(jié)合活性炭纖維吸附法的氧化尾氣混合處理方式，生產(chǎn)實(shí)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(gòu)體，三甲苯異構(gòu)體排放到空氣中會(huì)導(dǎo)致人們的中樞神經(jīng)系統(tǒng)機(jī)能紊亂,濃度過(guò)高時(shí)還會(huì)影響人類的呼吸中樞神經(jīng)系統(tǒng)，麻痹神經(jīng),引發(fā)身體不適，嚴(yán)重情況下還會(huì)引起中毒死亡。因此，實(shí)際應(yīng)用中需要一種能更多的回收重芳烴、實(shí)現(xiàn)氧化尾氣的達(dá)標(biāo)排放的節(jié)能處理技術(shù)，可以解決現(xiàn)實(shí)中的安全環(huán)保問(wèn)題，較好地促進(jìn)氧化尾氣的綜合利用。

2.雙氧水氧化尾氣節(jié)能處理

(1)膨脹機(jī)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(shí)溶劑易于冷凝，冷凝分離效率高，而且避免了膨脹機(jī)組在腐蝕性介質(zhì)中運(yùn)行，膨脹機(jī)組只起制冷作用。改善膨脹機(jī)組的工作條件，設(shè)備使用壽命得到延長(zhǎng)，并得到盡量低的出口溫度。為使分離器的尾氣進(jìn)口保持在合適的溫度范圍之內(nèi)，避免發(fā)生冷凍堵塞現(xiàn)象，設(shè)置溫度自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)系統(tǒng)，保護(hù)膨脹機(jī)組在氧化尾氣的合理工作情況下安全穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、工作效率高。膨脹機(jī)組連同吸附系統(tǒng)，安裝體積小，運(yùn)行穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單方便。雙氧水氧化尾氣通過(guò)冷凝器，冷凝到5℃～30℃時(shí)，通入一級(jí)分離器、二級(jí)分離器以及去烴水分離器進(jìn)行分離，產(chǎn)生的冷凝液進(jìn)入去烴水分離器，回收的重芳烴可以返回生成系統(tǒng)，凈化后的氣體可達(dá)標(biāo)排放。其中，所述分離器中的膜采用中空纖維復(fù)合有機(jī)材料，膜孔徑為0.01um～1.0um，內(nèi)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(shè)置有尾氣入口和出口，回收的重芳烴可重新進(jìn)入生成系統(tǒng)循環(huán)使用。(2)活性炭吸附脫附回收利用活性碳對(duì)重芳烴分子或分子團(tuán)的吸附功能，當(dāng)氧化尾氣通過(guò)活性炭時(shí)，吸附介質(zhì)會(huì)阻留所含的有機(jī)溶劑，從而達(dá)到凈化處理尾氣的效果。首先利用分子熱運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)能量。然后在重芳烴分子的熱運(yùn)動(dòng)力大于活性炭的吸附力時(shí)，尾氣含有的重芳烴分子擺脫吸附體系出來(lái)，完成重芳烴的脫附。尾氣處理的主體設(shè)備是活性炭吸附床，活性炭吸附床內(nèi)設(shè)有活性炭，設(shè)備利用新型活性炭作為吸附、脫附材料。氧化尾氣通過(guò)活性炭吸附床時(shí)，尾氣含有的重芳烴被吸附、脫附并回收。氧化尾氣最后經(jīng)科學(xué)處理后，重芳烴含量達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)排入大氣。脫附后的重芳烴可以通過(guò)水蒸氣進(jìn)入新一輪工序中循環(huán)使用，蒸汽進(jìn)入冷凝器冷凝后，工作液溶劑和冷凝水進(jìn)入分離器。利用工作液溶劑和冷凝水的比重差，實(shí)現(xiàn)分離溶劑和冷凝水，溶劑單獨(dú)進(jìn)入重芳烴貯槽中，冷凝水進(jìn)入曝氣槽，然后尾氣經(jīng)處理后放空，重芳烴氣體重新回到設(shè)備循環(huán)使用。全套設(shè)備設(shè)有兩個(gè)活性炭吸附裝置，每個(gè)活性炭吸附裝置按照提前設(shè)定的工作時(shí)間進(jìn)行吸附、脫附、回收，并可以自動(dòng)切換。

3.氧化尾氣節(jié)能處理要點(diǎn)

(1)尾氣在膨脹機(jī)組中冷卻溫度的選擇在混合式節(jié)能處理工藝中，特別重要的是工藝參數(shù)，在各種工藝參數(shù)中最為重要的就是尾氣在膨脹機(jī)組中的冷卻溫度。尾氣在膨脹機(jī)組中的冷卻溫度需要嚴(yán)格控制在科學(xué)的范圍內(nèi)。因?yàn)殡p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(duì)重芳烴飽和含量的影響，需要結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際尾氣的溫度情況進(jìn)行具體分析。在實(shí)踐中，當(dāng)尾氣溫度從5℃下降到-10℃時(shí)，重芳烴飽和含量會(huì)隨著溫度降低而降低，但重芳烴回收率沒(méi)有顯著影響。但尾氣溫度在45℃時(shí)，重芳烴可達(dá)到飽和狀態(tài)。當(dāng)尾氣溫度降低到5℃時(shí)，重芳烴的回收率是91.7%，溫度降低到-5℃時(shí)，重芳烴的回收率可達(dá)96%，但-5℃的低溫下回收重芳烴處理成本偏高，制冷耗電量會(huì)增加50%。當(dāng)出口溫度設(shè)置在0℃以下時(shí)，尾氣中夾帶的水分在后面的換熱器中可能會(huì)結(jié)冰，發(fā)生阻塞氣路的故障，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)對(duì)換熱器造成破壞，導(dǎo)致尾氣處理過(guò)程無(wú)法連續(xù)有效地運(yùn)行。通過(guò)在實(shí)踐中總結(jié)可行性經(jīng)驗(yàn)，氧化尾氣在膨脹機(jī)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(duì)活性炭的選擇和吸附量的確定十分重要。在活性炭對(duì)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(shí)際處理的過(guò)程中，最大程度的提高活性炭對(duì)重芳烴的吸附容量是提高吸附效果的重要部分?？偨Y(jié)處理的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在活性炭吸附裝置使用前，提前對(duì)活性炭進(jìn)行一些預(yù)處理措施，可以進(jìn)一步提高重芳烴的吸附容量。在溫度穩(wěn)定在合理范圍的情況下，活性炭對(duì)重芳烴的吸附量可達(dá)到整體濃度的20%，重視這個(gè)關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，進(jìn)行重芳烴回收和循環(huán)使用，不僅從根本上實(shí)現(xiàn)了延長(zhǎng)活性炭的使用壽命，還可以有效降低雙氧水的生產(chǎn)成本。膨脹機(jī)組制冷和活性炭吸附相結(jié)合的處理工藝非常適合應(yīng)用在蒽醌法生產(chǎn)雙氧水技術(shù)的企業(yè)，有利于企業(yè)進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)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(yán)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(nèi)，還要滿足重芳烴和水分離設(shè)備的高效運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)二者的有效分離。氧化尾氣經(jīng)過(guò)膨脹機(jī)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(jìn)行，嚴(yán)格中間處理工藝環(huán)節(jié)的技術(shù)管理，防止處理過(guò)程中設(shè)備或者工序發(fā)生意外狀況導(dǎo)致停滯，影響冷卻和分離工作的意義。溫度控制得不穩(wěn)定，造成分離設(shè)備不能處于最佳工作狀態(tài)，嚴(yán)重影響到后續(xù)的工序進(jìn)行，造成分離處理的無(wú)效。除了要十分重視尾氣的溫度控制，在實(shí)際生產(chǎn)處理過(guò)程中，還要特別留意溫差、含水量和板式換熱器的控制問(wèn)題。尾氣分離的溫度控制是節(jié)能處理的核心技術(shù)和處理關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是非常重要的控制要點(diǎn)。企業(yè)采用膨脹機(jī)組制冷和活性炭吸附相結(jié)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(jié)能處理的工作效率，節(jié)省氧化尾氣處理成本，顯著提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

4.雙氧水氧化尾氣節(jié)能處理效果

雙氧水氧化尾氣中重芳烴回收采用膨脹機(jī)組制冷和活性炭吸附相結(jié)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(huán)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(dá)95%-99%。

5.結(jié)語(yǔ)

以往的雙氧水氧化尾氣處理方法，普遍處理設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用較高，工藝流程繁瑣，資源消耗高，凈化處理效果無(wú)法充分滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。本文雙氧水氧化尾氣的節(jié)能處理采取膨脹機(jī)組制冷和活性炭吸附相結(jié)合的方法，可促進(jìn)重芳烴的循環(huán)利用，有效降低資源消耗，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)能確保尾氣達(dá)標(biāo)排放，減少環(huán)境污染。該方法工藝流程簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高，運(yùn)行能耗低，節(jié)能效果顯著。

參考文獻(xiàn)

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作者：許網(wǎng) 單位：連云港市工投集團(tuán)利?；び邢薰?/p>