双氧水产品质量优化

张翔

摘 要：通过综述，系统归纳了影响双氧水产品质量的因素，并分析了产生的原因，提出了控制的方法与指标。

关键词：双氧水产品;质量指标;控制方法

双氧水是一种重要的无机化工产品，广泛应用于化工、纺织、造纸、军工、电子、医药、环境保护等行业[1]。近年来随着双氧水氧化新工艺（一是双氧水直接氧化丙烯生產环氧丙烷[2]，另一个是采用双氧水对环己酮氨肟化制环己酮肟生产己内酰胺[3]）的开发成功，既拉动了双氧水的市场需求，也对双氧水产品质量要求越来越高。

我装置为年产15万t50%双氧水装置，能生产27.5%

和50%两种浓度的双氧水，27.5%浓度的仅在开工初期未开浓缩系统时会产生一些，正常情况下一般都产50%浓度的。而此浓度的双氧水主要供环氧丙烷装置做环氧化反应的反应剂。这两种浓度其内控指标与国家标准的要求如下表：

由上表我们可知，目前影响双氧水产品质量指标有：1、浓度，2、游离酸，3、不挥发物，4、稳定度、5、总碳，6、硝酸盐。下面我们将依次进行分析。

1 浓度

浓度的高低主要取决于浓缩系统的出水浓度，浓缩出水浓度我装置要求尽量控制50%-51%。那么如何控制好出水浓度呢，我们主要从以下几点进行操作控制。

①温度。当浓缩系统稳定时，降膜蒸发器底部温度控制57.8℃-58.2℃，能确保出水浓度。当系统的温度低时，及时开大蒸汽，反之，当温度高，及时关小蒸汽;②压力，目前压力一般控制在7.5-9.5kPa（绝压），当压力偏低时，对提高浓度有利，但对真空泵要求较高。当压力偏高时，浓缩出水浓度达不到要求，且存在双氧水分解的风险;③萃取水量，萃取水一般控制在0.8-3m3/h 以保证出水浓度能控制在指标范围内;④稀品浓度和稀品进料量的大小。进料量取决于前面系统中的氧效、萃余和出水浓度。进料量偏大，即负荷过高，则产品浓度偏低。进料量偏小，则产能低。目前浓缩出水量基本能控制在14t/h以上。此外，稀品浓度高，有利于提高产品浓度，降低浓缩负荷，反之亦然。稀品出水浓度一般控制在28-33%，萃余小于0.2g/L。

2 游离酸

游离酸取决于系统的加酸量。目前系统共有两个加酸的地方：

①氢化液泵入口处。流量一般控制在35-45L/h，其目的是控制氧化后酸为2-10mgH3PO4/L;②纯水罐配水时加的酸。目标是控制萃取液酸度为0.1-0.5gH3PO4/L。

一定的酸度能保证双氧水的稳定，但若含量过多，会使产品中游离酸含量和不挥发物含量增加，还会对环氧化反应器的运行造成一定的影响。所以我装置的控制思路是在保证双氧水不分解的情况下尽可能的减少加酸量。目前我装置的游离酸量能稳定的控制在0.03%以下。

3 不挥发物

不挥发物主要分为两种：

其一：无机物。主要与生产原料，工艺过程有关，可能来源有：①旧工作液的洗涤、再生过程;②系统加入的磷酸、稳定剂;③原料带入;④其他来源，也可能主要来自纯水，化学纯试剂及不锈钢设备微量腐蚀等方面。

其二：有机物。可能来源有：工作液氢化或者氧化的过程中产生的羟基、羧酸酯基的芳烃化合物。并在萃取塔中的洗涤下将其带入了产品中去。

目前我装置的处理措施为：①严格按工艺指标来控制氢化和氧化的反应条件;②洗涤工作液。每天固定从系统抽出部分工作液进行洗涤，洗完工作液后又将其重新打入系统。目前在装置稳定运行的情况下，不挥发物的浓度基本可以控制在0.06%左右。

4 稳定度

影响双氧水的分解因素很多，例如：pH、重金属离子，活性尘埃以及温度，光线，贮存容器的内表面粗糙度都会加速分解[4]。主要控制手段有：①净化生产系统。投用装置前先进行酸洗钝化，后水联运试运，以提高生产设备、管道、阀门内表面的洁净度，并选用合适的材质，严格设计及施工规范等;②控制罐区温度小于30℃，若超过，则启动双泵通过换热器打循环降温;③控制适宜的pH值，pH值3.5-4.5时双氧水的稳定度最高;④采用添加化学稳定剂，利用添加的化学络合剂，抑制重金属离子对双氧水的催化分解反应，通常投加无机聚磷酸盐或有机膦酸盐作为稳定剂。我装置的稳定剂是HEDP（羟基乙叉二膦酸），一般加入量为0.02-0.04%。可使双氧水的稳定度达到98%以上。

5 总碳

因双氧水的生产过程中使用了大量的有机物质，例如二乙基蒽醌、重芳烃等等。因此，在产品中也会带入相当部分的含碳杂质。而这些碳杂质若存在在双氧水当中会被带入环氧丙烷装置内对环氧丙烷的生产造成较大的影响。所以必须将总碳控制在一定的范围内。因纯化系统存在较大的安全风险，所以我装置纯化系统未投入使用。只能通过净化塔进行芳烃置换来减少总碳，目前每周二、四、六置换净化塔内的芳烃，净化塔界位控制50%-80%，从而也能有效的控制双氧水中的总碳含量。我装置的总碳含量基本控制在0.02%以下。

6 硝酸盐

硝酸盐是硝酸衍生的化合物的统称，主要为金属离子或铵根离子与硝酸根离子组成的盐类。一般在生产中带入产品。主要来源有：①设备、管道钝化后的残留物;②磷酸溶液中带入的，作缓蚀剂用。

这些硝酸盐在初次开工时比较多，目前因我装置已多次开工，相对的储存在系统内的杂质也很少。且生产中磷酸加入量较少，我装置产品中的硝酸盐含量可忽略不计。

从以上几点的分析我们可以看出，若要将双氧水产品质量优化，必须严格的控制上述六点产品中杂质的含量，在保证双氧水产品安全稳定的前提下尽量降低这些杂质的含量，从而能进一步使得产品质量得到优化。

参考文献：

[1]胡长诚.双氧水生产工艺技术[J].黎明化工，1989（4）：1-6.

[2]张健，谢妤，牛志蒙.环氧丙烷生产技术及市场综述[J].化工科技，2010，18（3）：75-79.

[3]晓铭.我国己内酰胺生产技术进展及市场分析[J].精细化工原料及中间体，2012（2）：31-34.

[4]张国臣.过氧化氢生产技术[M].北京：化学工业出版社，2012（1）：72-73.