CN108264025B - 一种适用于蒽醌法制过氧化氢中过氧化氢净化的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于蒽醌法制过氧化氢中过氧化氢净化的方法及装置。所述的方法包括：采用螺旋管产生的离心力、旋流器的分级分离作用、强化重力沉降技术、组合纤维破乳、气浮除油技术的有机结合，深度去除过氧化氢中的蒽醌等油类物质，实现产物过氧化氢的净化。处理后的过氧化氢含油量低于20ppm。本发明还提供了一套适用于该分离方法的装置，包括壳体、螺旋管、旋流器、粗粒化模块、纤维聚结模块、改性波纹板、闸阀、微气泡发生器、储油腔等多个部分。本发明的装置无运动部件、分离效率高、占地小、净化后过氧化氢含油量低，具有很强的适用性。

Description

一种适用于蒽醌法制过氧化氢中过氧化氢净化的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种适用于蒽醌法制过氧化氢中过氧化氢净化的方法及装置，尤其涉及一种通过螺旋管产生的离心力、旋流器的分级分离作用、强化重力沉降技术、组合纤维破乳、气浮除油技术的有机结合，深度去除过氧化氢中的蒽醌等油类物质的方法。并采用螺旋管、旋流器、粗粒化模块、纤维聚结模块、改性波纹板、微气泡发生器等装置实现这一深度净化除油的过程。

背景技术

过氧化氢是一种重要的化工产品，可作为漂白剂和氧化剂，广泛应用于纺织工业中，还可用于纸浆的漂白。过氧化氢也是一种化工原料。近几年来，各行业对过氧化氢的需求量不断增加。目前，过氧化氢的生产方法主要有酸解过氧化物法、电解-水解法、蒽醌法、异丙醇法、氧阴极还原法等。其中蒽醌法以其电耗低、自动化程度高、单元设备生产能力高、不消耗其他稀缺资源的特点，被广泛采用。全球工业过氧化氢以产量计99％以上是由蒽醌法生产的。我国已建和在建的万吨以上的过氧化氢装置都是蒽醌法工艺。

由于蒽醌法生产出的过氧化氢含有少量有机物(包括有机溶剂、蒽醌等)，经较长时间放置后，产品颜色可能发黄，并且产生难闻气味，从而影响其质量。目前，净化工业过氧化氢的方法主要有溶剂萃取法、精馏法和膜分离技术。但三种方法都存在一定弊端。溶剂萃取法处理后的过氧化氢中易夹带萃取剂，造成二次污染。如专利公开号为CN203247096U，名称为一种净化过氧化氢的装置。该装置对氧化液有一定的脱除效果，但又引入了重芳烃，容易造成二次污染。精馏法会因气液分离不完全及雾状液体的携带，易挥发有机物会伴随过氧化氢蒸气进入精馏系统，所以过氧化氢的纯度一般不能达到很高。膜分离技术的缺点主要在于对介质含固率有较高要求，膜的使用寿命短且对膜材料也有较高要求。如专利公开号为CN103058406A，名称为一种应用于双氧水净化的装置及工艺。该装置虽然脱除效果较好，但仍然克服不了膜使用寿命短、经济性差的问题。

因此，迫切需要一种针对蒽醌法制过氧化氢工艺中过氧化氢净化的低耗、高效、二次污染小的方法及装置。

发明内容

鉴于以上问题，本发明提供了一种适用于蒽醌法制过氧化氢中过氧化氢净化的方法及装置。该方法及装置具有分离效率高、占地小、出口过氧化氢含油量低等诸多优点，具有很强的适用性。

具体的技术方案如下：

一种适用于蒽醌法制过氧化氢中过氧化氢净化的方法，包括如下步骤：

(1)首先，含微量油的过氧化氢通过螺旋管中的离心场实现油水两相的初步分离。油相在离心力的作用下聚集在螺旋管内侧，过氧化氢聚集在螺旋管外侧。

(2)经步骤1处理后的螺旋管内侧油相进入到旋流器中。在旋流场的分级作用下，大油滴由旋流器底流口流出，进入罐中。小油滴由旋流器溢流口流出，进入储油腔。在旋流场的分离作用下，过氧化氢和油相实现了初步分离。

(3)步骤2中进入储油腔中的小油滴，经过粗粒化模块，发生错流流动。经过表面改性波纹板，发生折流流动，通过错流流动和折流流动，加快了小油滴的碰撞，长大。并通过波纹板的浅池效应，强化了重力沉降效果，对过氧化氢中的小油滴进一步分离。

(4)步骤3中经粗粒化模块、改性波纹板处理后的小油滴通过表面能不同的纤维混合编织床层，进行乳化液滴的破乳，完成过氧化氢与小油滴的深度分离。

(5)步骤2中进入罐中的大油滴，在微气泡发生器产生的微气泡气浮的作用下，浮到水面，完成过氧化氢与大油滴的深度分离。

(6)经步骤4和步骤5处理后的过氧化氢由出口排出，进入后续工艺。

进一步，步骤(1)中所述的过氧化氢中微量油的浓度为50-10000ppm。

进一步，步骤(2)所述的螺旋管内侧进入到旋流器的油滴粒径不大于300μm。

进一步，步骤(3)所述的进一步分离后的过氧化氢中油滴粒径小于20μm。

进一步，步骤(4)所述的经深度分离后的过氧化氢中油滴粒径小于5μm，过氧化氢中含油量低于20ppm。

进一步，步骤(5)所述的经气浮作用后的过氧化氢中油滴粒径小于5μm，过氧化氢中含油量低于20ppm。

上述一种适用于蒽醌法制过氧化氢中过氧化氢净化的方法中使用的装置，所述装置包括壳体、进料管、螺旋管、旋流器、储油腔、粗粒化模块、纤维聚结模块、改性波纹板、微气泡发生器、闸阀、油包、界位计、净化后过氧化氢出口以及储油腔油出口。

其中，所述的进料管在所述壳体的顶部；所述的净化后过氧化氢出口在所述壳体的底部；所述的油包在所述的壳体顶部，与所述的净化后过氧化氢出口稍有偏差设置；所述的储油腔油出口与所述的壳体相连，位于壳体封头处；所述的闸阀与所述的所述储油腔油出口相连且位于油出口之前；所述的微气泡发生器位于所述壳体的底部且接近所述壳体右侧封头；所述的螺旋管与所述的进料管相连；所述的旋流器与所述的螺旋管内侧相连；所述的储油腔与所述的旋流器溢流口相连；所述的粗粒化模块、纤维聚结模块、改性波纹板在所述的储油腔内，依次排布。

进一步，所述的进料管的进口压力为0.05Mpa-5Mpa；

进一步，所述的螺旋管为渐缩形式，渐缩角为0°-60°；

进一步，所述的储油腔底部开孔，第一个开孔点在储油腔中第一个分离模块之后；

进一步，所述的纤维聚结模快采用表面能不同的纤维混合编织，编织方法为中国专利ZL201410211201.6中的Ω型编织方法。

进一步，所述的微气泡发生器产生的气泡直径为5-40μm；

进一步，所述的油包出口与所述的进料管压差控制为0.02Mpa-1Mpa。

进一步，所述的油包出口与所述的储油腔油出口都通过界位控制，间歇排油。

本发明的有益效果在于：充分利用螺旋管产生的离心力、旋流器的分级分离作用、强化重力沉降技术、组合纤维破乳、气浮除油等技术的有机结合，分级分步进行过氧化氢深度除油净化。并采用螺旋管、旋流器、粗粒化、改性波纹板、纤维聚结模块、微气泡发生器等装置组合使用实现这一深度除油的过程。该方法及装置具有分离效率高、占地小、净化后过氧化氢含油量低，相对于传统的分离方法具有很强的经济性和适用性。

附图说明

图1是实施例1的装置结构示意图；

图2是实施例1装置中储油槽底部仰视图。

符号说明：

1为进料管；2为螺旋管；3为纤维聚结模块；4为油包；5-1，5-2为界位计；6为储油槽油出口；7为闸阀；8为净化后过氧化氢出口；9为微气泡发生器；10为改性波纹板；11为粗粒化模块；12为旋流器；13为储油槽。

具体实施方式

下面，通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据本发明的内容作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1

本申请的发明人经过广泛而深入的研究后发现，蒽醌法制过氧化氢中过氧化氢净化，传统的分离方法主要有溶剂萃取法、精馏法和膜分离技术。但三种方法都存在一定弊端，溶剂萃取法处理后的过氧化氢中易夹带萃取剂，造成二次污染。精馏法会因气液分离不完全及雾状液体的携带，易挥发有机物会伴随过氧化氢蒸气进入精馏系统，所以过氧化氢的纯度一般不能达到很高。膜分离技术的缺点主要在于对介质含固率有较高要求，膜的使用寿命短且对膜材料也有较高要求。而通过螺旋管产生的离心力、旋流器的分级分离作用、强化重力沉降技术、组合纤维破乳、气浮除油技术的有机结合，可以达到良好的除油净化效果，且分离效率高、装置占地小、产物过氧化氢含油量低、经济性高、适用性好。基于以上发现，本发明得以完成。

如图1所示，为本发明的实施例1结构示意图，该过氧化氢深度除油净化装置主要包括：1进料管；2螺旋管；3纤维聚结模块；4油包；5-1，5-2界位计；6储油槽油出口；7闸阀；8净化后过氧化氢出口；9微气泡发生器；10改性波纹板；11粗粒化模块；12旋流器；13储油槽。某双氧水厂生产出的过氧化氢储存一段时间后发现变黄且有刺激性气味。分析测试后发现，产物过氧化氢中蒽醌等油类物质含量较高，为3000ppm，采用本专利所述的方法对过氧化氢进行除油净化。具体实施步骤为：首先，通过调节进口和过氧化氢出口的阀门，使进出口压差维持在0.1Mpa。含油过氧化氢首先通过进料管进入螺旋管段，液体在离心场的作用下，实现了油水两相的分层。油相主要集中在螺旋管内侧，通过接口进入旋流器。过氧化氢主要集中在螺旋管外侧，通过螺旋管道进入到后续的气浮处理。考虑到随着螺线管的螺旋圈数增加，大部分油已经进入旋流器。如果保持螺旋管截面圆直径不变，则会造成螺旋管末端旋流器进中进油量少，近而对除油净化效果产生影响。所以应选用渐缩形式的螺旋管。又根据入口的油含量以及进口流量，选定渐缩螺旋管的渐缩角为10°。对于进入旋流器的液体，在旋流场的分级作用下，大油滴由旋流器底流口流出，进入罐中。小油滴由旋流器溢流口流出，进入储油腔。在旋流场的分离作用下，过氧化氢和油相实现了初步分离。进入储油腔中的小油滴，经过粗粒化模块，发生错流流动。经过表面改性波纹板，发生折流流动，通过错流流动和折流流动，加快了小油滴的碰撞，长大。并通过波纹板的浅池效应，强化了重力沉降效果，对过氧化氢中的小油滴进一步分离。然后，通过表面能不同的纤维混合编织床层，进行乳化液滴的破乳，完成过氧化氢与小油滴的深度分离。分离出的油相通过界位控制，定期从储油槽油出口排出。处理后的过氧化氢通过储油腔底部的孔洞排出到罐体内。螺旋管出口、旋流器底流口、储油腔底部三部分的过氧化氢通过微气泡发生器产生的10μm微气泡气浮作用，实现过氧化氢深度除油净化。处理后的油进入油包，通过界位控制，定期从油包排出。运用多种方法及装置处理后的过氧化氢由净化后过氧化氢出口排出。

本实施例脱后过氧化氢中油含量小于20ppm，达到了产物过氧化氢的深度除油净化的目的。

Claims (14)

1.一种适用于蒽醌法制过氧化氢中过氧化氢净化的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将蒽醌法制过氧化氢中的过氧化氢通过螺旋管中的离心场实现油水两相的初步分离；

(2)经步骤1处理后的螺旋管内侧油相进入到旋流器中；在旋流场的分级作用下，大油滴由旋流器底流口流出，进入罐中；小油滴由旋流器溢流口流出，进入储油腔；在旋流场的分离作用下，过氧化氢和油相实现了初步分离；

(3)步骤2中进入储油腔中的小油滴，经过粗粒化模块，发生错流流动；经过波纹板，发生折流流动，通过错流流动和折流流动，加快了小油滴的碰撞，长大；并通过波纹板的浅池效应，强化了重力沉降效果，对过氧化氢中的小油滴进一步分离；

(4)步骤3中经粗粒化模块、波纹板处理后的小油滴通过表面能不同的纤维混合编织床层，进行乳化液滴的破乳，完成过氧化氢与小油滴的深度分离；

(5)步骤2中进入罐中的大油滴，在微气泡发生器产生的微气泡气浮的作用下，浮到水面，完成过氧化氢与大油滴的深度分离；

(6)经步骤4和步骤5处理后的过氧化氢由出口排出，进入后续工艺。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的过氧化氢中微量油的浓度为50-10000ppm。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述的螺旋管内侧进入到旋流器的油滴粒径不大于300μm。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述的进一步分离后的过氧化氢中油滴粒径小于20μm。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述的经深度分离后的过氧化氢中油滴粒径小于5μm，过氧化氢中含油量低于20ppm。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)所述的经气浮作用后的过氧化氢中油滴粒径小于5μm，过氧化氢中含油量低于20ppm。

7.一种适用于蒽醌法制过氧化氢中过氧化氢净化的装置，其特征在于，所述装置包括壳体、进料管、螺旋管、旋流器、储油腔、粗粒化模块、纤维聚结模块、改性波纹板、微气泡发生器、闸阀、油包、界位计、净化后过氧化氢出口以及储油腔油出口；

其中，所述的进料管在所述壳体的顶部；所述的净化后过氧化氢出口在所述壳体的底部；所述的油包在所述的壳体顶部，与所述的净化后过氧化氢出口稍有偏差设置；所述的储油腔油出口与所述的壳体相连，位于壳体封头处；所述的闸阀与所述的所述储油腔油出口相连且位于油出口之前；所述的微气泡发生器位于所述壳体的底部且接近所述壳体右侧封头；所述的螺旋管与所述的进料管相连；所述的旋流器与所述的螺旋管内侧相连；所述的储油腔与所述的旋流器溢流口相连；所述的粗粒化模块、纤维聚结模块、改性波纹板在所述的储油腔内，依次排布。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，进料管的进口压力为0.05Mpa-5Mpa 。

9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述的螺旋管为渐缩形式，渐缩角为0°-60°。

10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述的储油腔底部开孔，第一个开孔点在储油腔中第一个分离模块之后。

11.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述的纤维聚结模快采用表面能不同的纤维混合编织。

12.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述的微气泡发生器产生的气泡直径为5-40μm。

13.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述的油包出口与所述的进料管压差控制为0.02Mpa-1Mpa。

14.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述的油包出口与所述的储油腔油出口通过界位控制，间歇排油。

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