CN103803503B

CN103803503B - 一种带有侧线塔的双氧水萃取工艺

Info

Publication number: CN103803503B
Application number: CN201210440213.7A
Authority: CN
Inventors: 杨秀娜; 张英; 齐慧敏; 高景山
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Priority date: 2012-11-07
Filing date: 2012-11-07
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2032-11-07
Also published as: CN103803503A

Abstract

本发明公开了一种带有侧线塔的双氧水萃取工艺，包括如下内容：蒽醌法生产双氧水工艺的氧化液在萃取塔内进行逆流萃取分离，萃取塔采用板式塔，在至少一块塔板的下方设置有机相侧线采出管线，侧线采出的物料引入至侧线塔的下部，侧线塔的上部引入萃取剂，进行逆流萃取，侧线塔萃取液从侧线塔的底部排出，侧线塔塔顶排出的侧线塔萃余液返回至萃取塔与氧化液共同进行萃取分离。该工艺具有装置负荷可调范围大、操作灵活、萃取效果好、不易液泛等优点。

Description

一种带有侧线塔的双氧水萃取工艺

技术领域

本发明涉及一种萃取工艺，特别涉及一种双氧水萃取工艺。

背景技术

双氧水( H₂O₂水溶液) 是一种重要的无机化工产品，由于其应用后的最终产物是水和氧气，对环境无污染，因而被称为绿色化工产品，作为氧化剂、漂白剂、消毒剂、脱氧剂、聚合物引发剂和交联剂而广泛应用于化工、纺织、造纸、军工、电子、医药、环境保护等行业。

目前世界上双氧水的工业化生产主要采用蒽醌法，蒽醌法生产双氧水工艺是以2-乙基蒽醌(EAQ)为工作载体，以重芳烃（Ar）和磷酸三辛酯（TOP）为溶剂，氢气为原料利用钯触媒固定床进行加氢，然后进行空气氧化生成双氧水，再经筛板塔萃取及循环工作液后处理工艺，得到浓度为27.5wt%或35wt%的双氧水。

双氧水萃取是利用过氧化氢在水中和工作液中溶解度的差以及工作液和水的密度差进行分离的，水从萃取塔顶部加入，作为连续相自降液管向下流动，工作液自塔下部进入萃取塔，作为分散相经筛板分散成小液滴向塔顶漂浮，最后萃取塔底得到双氧水产品，塔顶为经过萃取后的工作液成为萃余液。在蒽醌法生产双氧水过程中，萃取过程对于产品质量及装置安全稳定运行起着至关重要的作用，因此对于萃取塔及萃取工艺过程的合理设计就非常关键。

国内的萃取塔一般都采用筛板塔，一般为50-60块板左右，在运行时普遍存在几个问题：（1）有机相和水相之间的密度差和浓度差较低，传质推动力小，塔板效率低，萃取效果不理想；（2）筛板开孔面积很难把握，若开孔面积过大，会使分散相工作液通过筛板时的穿孔速率低，使两相的传质速率低，萃取效果不理想；若开孔面积过小，会容易使萃取塔积料，即发生液泛，则装置无法操作；（3）装置操作负荷在发生大幅度变化时，萃取效果不理想。

CN2439311公开了一种过氧化氢萃取塔，在筛板设计上使筛孔孔径沿塔高变化自下而上依次增大，目的是在塔的上部积液层较厚的情况下，工作液仍能顺利通过筛板塔。同样CN2210889公开的也是一种筛板孔径由下而上由φ2成线性、梯度逐渐增大φ3.5的萃取塔。

CN2761580公开了一种过氧化氢萃取塔，是在塔的下部氧化液进口下面安置一块带有筛孔和降液管的聚集板，目的是加速有机相和水相的分离，避免水相夹带工作液。

CN201183751公开了一种过氧化氢萃取塔，是在筛板下面增设一块带有筛孔的板作为工作液聚凝板，目的是使氧化液油珠通过聚凝板时快速凝聚成均相液层，提高萃取效果。

以上的专利虽然对萃取塔做出了一些创新设计来提高萃取效果，但没有从根本上解决装置操作负荷发生变化时的萃取效果不理想和液泛的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种带有侧线塔的双氧水萃取工艺，该工艺具有装置负荷可调范围大、操作灵活、萃取效果好、不易液泛等优点。

一种带有侧线塔的双氧水萃取工艺，包括如下内容：蒽醌法生产双氧水工艺的氧化液在萃取塔内进行逆流萃取分离，萃取塔采用板式塔，在至少一块塔板的下方设置有机相侧线采出管线，侧线采出的物料引入至侧线塔的下部，侧线塔的上部引入萃取剂，进行逆流萃取，侧线塔萃取液从侧线塔的底部排出，侧线塔塔顶排出的侧线塔萃余液返回至萃取塔与氧化液共同进行萃取分离。

本发明工艺中，萃取塔操作时，氧化液自萃取塔下部（萃取塔从下至上第一块筛板下方）引入，纯水自萃取塔上部（萃取塔从下至上最后一块筛板上方）引入，两者在萃取塔内逆流接触传质并分离，萃余液从塔顶排出，萃取液从塔底排出。

本发明工艺中，萃取塔和侧线塔都为普通带有降液管的筛板塔。

本发明工艺中，有机相侧线采出管线入口端对应的塔体内壁上设置集液槽，萃取塔中至少一块塔板下方设置有集液槽。其中集液槽为上端敞开的箱体结构，槽体一侧焊接在塔侧壁上，中下部开有溢流孔，槽体在正常工作时内部充满工作液，当槽体内部进入少量水时，水从溢流口流出。在槽体的中间位置安装有抽出管，在阀门打开时可以抽出工作液。

本发明工艺中，在萃取塔中，氧化液进料与萃取剂的体积流量比为40：1～65：1；侧线采出量与装置的操作负荷即氧化液进料量有关，氧化液进料与萃取塔侧线采出物料的体积流量比为2.5：1～12.5：1；在侧线塔中，塔下部进料量（即侧线采出量）与萃取剂的体积流量比为25：1～45：1。

本发明工艺中，侧线塔采用水或者浓度小于27.5wt%的双氧水作为萃取剂。

本发明工艺中，侧线塔萃取液可以全部或部分循环至侧线塔继续使用。当侧线塔萃取液浓度达到1wt%~27.5wt%时，可以间歇或连续排出。排出的侧线塔萃取液作为产品外排或循环回至萃取塔中进行萃取。

本发明工艺中，侧线塔萃余液与氧化液混合后进入萃取塔下部，或直接引入萃取塔下部。

本发明工艺中，萃取塔负荷在自身设计负荷的40%～135%范围内变化都能使萃余液中双氧水含量低于0.25g/L，萃取液产品浓度大于27.5wt%。

本发明工艺中，萃取塔的塔板数为40～55层，侧线塔的塔板数为8～25层，

均为普通的筛板结构。萃取塔侧线抽出位置为从下至上第20~54层，优选为第25～50层，侧线采出管线数量为1～10个，优选数量为3～6个。

本发明工艺中，萃取塔、侧线塔的操作温度为50～55℃，操作压力为常压。

本发明工艺的优点如下：

（1）本发明工艺中，萃取塔外设置侧线塔，能够方便抽出萃取塔内工作液，不但可以对侧线塔内工作液进行二次强化萃取，提高萃取效果，而且可以解决萃取塔在高负荷时的萃取塔积料问题，防止液泛；

（2）本发明工艺中，侧线塔萃余液循环回萃取塔，可以稀释萃取塔下部进料，增加有机相和水相的密度差，有利于提高两相的传质推动力，可以解决中、低负荷时工作液在塔内流速低而引起的传质速率低的问题，使萃取塔在中、低负荷下物料都保持良好的流动状态，达到良好的萃取效果；

（3）本发明工艺流程简单，操作灵活，节约成本，工业上容易实现。

附图说明

图1是本发明工艺方法流程示意图。

其中1为萃取塔，2为纯水，3为氧化液，4、5、6为侧线采出液，7、8、9为集液槽，10为侧线塔，11为侧线塔下部进料，12为侧线塔上部进料，13为侧线塔循环物料，14为侧线塔上部流出液（萃取塔循环物料），15为萃取塔顶采出液，16为侧线塔底排出液，17为产品。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明进行详细说明，但本发明不受下述实施例的限制。实施例中萃取塔直径1000mm，萃取塔塔板数为55层，侧线塔的塔板数为10层，均为普通的筛板结构。萃取塔侧线抽出位置为第31~50层，侧线采出管线数量为4个，分别设置在第31层、37层、43层和50层筛板的位置。萃取塔、侧线塔的操作温度为55℃，操作压力为常压。

本发明是通过这样的方式实现的：

首先将氧化液3自萃取塔1下部加入，经筛板由下向上逐渐漂浮，纯水2自萃取塔上部加入，经降液管由上至下到达塔底，逆流萃取，萃取塔顶采出液15至塔顶排出，产品17排出。在运行过程中，可将集液槽7、8、9中的工作液分别抽出侧线采出液4、5、6混合后作为侧线塔下部进料11进入侧线塔10下部，由下而上自侧线塔上部流出，侧线塔上部流出液14循环回萃取塔下部，侧线塔上部进料12自侧线塔10上部加入，由上而下流动，到达侧线塔下部后部分侧线塔循环物料13循环使用，侧线塔底排出液16排出侧线塔。以下实施例采用该设备及流程。

实施例1

带有侧线塔的双氧水萃取工艺，用于100%操作负荷时，氧化液流量为40m³/h，萃取塔中纯水流量为0.8 m³/h，此时抽出侧线进入侧线塔，侧线抽出量为4m³/h，经二次强化萃取后循环回原萃取塔，侧线塔顶加入纯水流量为0.15m³/h，经此工艺处理后，萃取塔底双氧水浓度为30wt%～33wt%，萃取塔顶萃余液中残余双氧水含量为0.1g/L～0.25g/L。

实施例2

带有侧线塔的双氧水萃取工艺，当80%负荷操作时，氧化液流量为32m³/h，萃取塔中纯水流量为0.64m³/h，此时抽出侧线进入侧线塔，侧线抽出量为12m³/h，经二次强化萃取后循环回原萃取塔，侧线塔顶加入双氧水（浓度为0.05wt%）流量为0.32m³/h，经此工艺处理后，萃取塔底双氧水浓度为27.5wt%～29wt%，萃取塔顶萃余液中残余双氧水含量为0.2g/L～0.25g/L；在操作负荷增加至135%时，氧化液流量为54m³/h，萃取塔中纯水流量为1.1m³/h，侧线抽出量增加至16m³/h，萃取塔未发生液泛现象，萃取塔底双氧水浓度为27.5wt%～29wt%，萃取塔顶萃余液中残余双氧水含量为0.2g/L～0.25g/L。

实施例3

带有侧线塔的双氧水萃取工艺，当80%负荷操作时，氧化液流量为32m³/h，萃取塔中纯水流量为0.64m³/h，此时抽出侧线进入侧线塔，侧线抽出量为12m³/h，经二次强化萃取后循环回原萃取塔，侧线塔顶加入双氧水（浓度为12wt%）流量为0.28m³/h，经此工艺处理后，萃取塔底双氧水浓度为27.5wt%～28.5wt%，萃取塔顶萃余液中残余双氧水含量为0.2g/L～0.25g/L；在操作负荷增加至135%时，氧化液流量为54m³/h，萃取塔中纯水流量为1.1m³/h，侧线抽出量增加至16m³/h，经此方法处理萃取塔未发生液泛现象，萃取塔底双氧水浓度为27.5wt%～28.5wt%，萃取塔顶萃余液中残余双氧水含量为0.2g/L～0.25g/L。

对比例1

无侧线塔的双氧水萃取工艺（实施例1取消侧线塔），用于100%操作负荷时，萃取塔底双氧水浓度为27.5wt%～27.8wt%，萃取塔顶萃余液中残余双氧水含量为0.25g/L～0.3g/L。

对比例2

无侧线塔的双氧水萃取工艺（实施例2取消侧线塔），在操作负荷减小至80%时，氧化液流量为32m³/h，萃取塔底双氧水浓度为20wt%～23wt%，萃取塔顶萃余液中残余双氧水含量为0.3g/L～0.45g/L；在操作负荷增加至110%左右时，萃取塔开始发生液泛而无法运行。

Claims

1.一种带有侧线塔的双氧水萃取工艺，包括如下内容：蒽醌法生产双氧水工艺的氧化液在萃取塔内进行逆流萃取分离，萃取塔采用板式塔，其特征在于：在至少一块塔板的下方设置有机相侧线采出管线，侧线采出的物料引入至侧线塔的下部，侧线塔的上部引入萃取剂，进行逆流萃取，侧线塔萃取液从侧线塔的底部排出，侧线塔塔顶排出的侧线塔萃余液返回至萃取塔与氧化液共同进行萃取分离；萃取塔侧线抽出位置为从下至上第20~54层塔板。

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：萃取塔操作时，氧化液自萃取塔下部引入，水自萃取塔上部引入，两者在萃取塔内逆流接触传质并分离，萃余液从塔顶排出，萃取液从塔底排出。

3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：有机相侧线采出管线入口端对应的塔体内壁上设置集液槽。

4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：萃取塔中，氧化液进料与纯水的体积流量比为40：1～65：1

根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：氧化液进料与萃取塔侧线采出物料的体积流量比为2.5：1～12.5：1。

5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：侧线塔中，塔下部进料量与萃取剂的体积流量比为25：1～45：1。

6.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：侧线塔采用水或者浓度小于27.5wt%的双氧水作为萃取剂。

7.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：侧线塔萃取液全部或部分循环至侧线塔继续使用。

8.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：当侧线塔萃取液浓度达到1wt%~27.5wt%时，间歇或连续排出。

9.根据权利要求1或7所述的工艺，其特征在于：排出的侧线塔萃取液作为产品外排或循环回至萃取塔中进行萃取。

10.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：侧线塔萃余液与氧化液混合后进入萃取塔下部，或直接引入萃取塔下部。

11.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：萃取塔负荷在本身设计负荷的40%～135%范围内变化。

12.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：萃取塔侧线抽出位置为第20~54层，侧线采出管线数量为1～10个。