CN220618449U - 蒽醌法生产双氧水用氧化塔系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种蒽醌法生产双氧水用氧化塔系统，包括：相互独立的上塔体和下塔体；上塔体和下塔体的内部从上至下依次设有除沫器、气液分离器、塔板和气体分布器；上塔体和下塔体的外壁均设有冷却夹套；下塔体的气体分布器与空压管道连接；上塔体的气体分布器分别与下塔体的塔顶排气管和空压管道连接；上塔体和下塔体的底部均设有氢化液进口，塔底均设有排液口，排液口与应急液受槽连接；上塔体塔顶设有尾气排出管；上塔体的气液分离器的液相出口与下塔体的氢化液进口通过送液管连接，送液管上设有中间冷却器；下塔体的气液分离器的液相出口与氧化液受槽连接。本系统提高了氧化效率和收率，尾气中氧含量低，降低了尾气处理量和生产成本。

Description

蒽醌法生产双氧水用氧化塔系统

技术领域

本实用新型涉及双氧水生产技术领域，尤其涉及一种蒽醌法生产双氧水用氧化塔系统。

背景技术

双氧水为过氧化氢(H₂O₂)的水溶液，是一种重要的无机过氧化物，具有氧化性、漂白性和使用过程绿色环保等特点，可应用于织物、纸浆脱色、化工合成、废水处理、医疗、冶金、军工、食品加工等领域，充当氧化剂、漂白剂、消毒剂、聚合物引发剂和交联剂、推进剂等。随着环保法规的日益严格，过氧化氢直接氧化法(HPPO法)生产环氧丙烷、绿色己内酰胺等产品产能增加，导致H₂O₂的市场需求旺盛。

过氧化氢的生产方法有蒽醌法、电解法、异丙醇氧化法、无机反应法、氢氧直接合成法等。其中，蒽醌法是目前国内外生产过氧化氢的主流方法。蒽醌法过氧化氢生产工艺是以2-乙基蒽醌(EAQ)为工作载体，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(工作液)，在钯或镍催化剂的催化作用下，交替进行烷基蒽醌的催化加氢形成氢化液，再利用氧气将氢化液进行氧化，氧化生成的含过氧化氢的氧化液用纯水萃取，得到粗品双氧水，烷基蒽醌可以循环使用。双氧水生产的氧化工序是其中的重要环节，氧化反应常在氧化塔中完成，利用氧化塔对氢化液进行氧化，将氢化液中的氢蒽醌恢复为蒽醌，同时生成过氧化氢。氧化塔的发展历经填料塔、泡罩塔，目前的主流技术都是筛板塔和浮阀塔。但是目前常用的氧化塔还是表现出来一定的缺点：氧化过程中的氧气利用率比较低，导致制备得到的双氧水收率和氧化效率都比较低，氧化尾气处理量较大。有鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型提供一种蒽醌法生产双氧水用氧化塔系统，用以解决现有氧化塔的氧气利用率低、氧化尾气处理量较大、氧化效率和氧化收率较低的问题。

本实用新型提供一种蒽醌法生产双氧水用氧化塔系统，包括：相互独立的上塔体和下塔体；上塔体和下塔体的内部结构相同，且从上至下依次设有除沫器、气液分离器、塔板和气体分布器；上塔体和下塔体的外壁均设有冷却夹套；下塔体的气体分布器的进气管贯穿下塔体与空压管道连接；上塔体的气体分布器的进气管分别通过管道与下塔体的塔顶排气管和空压管道连接；上塔体和下塔体的底部均设有氢化液进口，氢化液进口与气体分布器的进气管对称设在塔体两侧；上塔体的塔顶设有尾气排出管，尾气排出管通过管道将氧化尾气送入尾气处理系统；上塔体的气液分离器的液相出口与下塔体的氢化液进口通过送液管连接，送液管上设有中间冷却器；下塔体的气液分离器的液相出口与氧化液受槽连接；上塔体和下塔体的塔底均设有排液口，排液口与应急液受槽连接。

可选的，气液分离器为旋风式气液分离器；旋风式气液分离器分别将上塔体和下塔体的内部隔断，其物料进口与塔体的下部空间连通，气相出口与塔体的塔顶空间连通。

可选的，气液分离器为内置同心环式结构，包括与塔体内壁可拆卸连接的底板，底板的中心开设有向上凸起的中心管，中心管的顶部设置有挡气帽；底板上还设有环式的内隔板和外隔板，内隔板和外隔板与中心管同轴设置，内隔板设置在靠近中心管的一侧；外隔板的底部开设有一出液口，出液口与开设在塔体上的液相出口之间设有挡板，挡板用于将出液口和液相出口隔断。

可选的，内隔板的高度不超过外隔板高度的2/3，外隔板的高度不超过中心管的高度。

可选的，外隔板与塔体形成的外环通道中设有多组挡流板，每组挡流板为两块，一块挡流板下部设有液体通道，一块挡流板上部设有液体通道，两块挡流板在外环通道中交替设置，且挡流板的高度不超过外隔板的高度。

可选的，气体分布器为多圈同心环形盘管结构，每圈盘管通过进气管连通；每圈盘管的上部均匀开设有喷射孔。

可选的，喷射孔设有多组，每组喷射孔为两个；同组的两个喷射孔沿盘管的径向分布，且两个喷射孔之间的夹角为90°。

可选的，喷射孔上连接有脉冲管，脉冲管的出口为缩颈口。

可选的，除沫器采用丝网除沫器。

可选的，上塔体和下塔体的顶端均设有温度计、压力表和安全阀。

本实用新型提供的蒽醌法生产双氧水用氧化塔系统，实现了以下有益效果：

1)该系统优化了氧化塔中氧气的利用流程，采用上下塔体的氧气串联的方式提高了氧气利用率，且氢化液也采用了串联流程，使得上下塔体中的氢化液和氧气逆流混合并反应，实现了逐级利用，最大限度地提高了氧气利用率，在满足氧化效率的同时，降低了尾气中氧含量，节约了氧气损耗，降低了尾气处理量，降低了生产成本。

2)该系统的气体分布器的分布效果更理想，能有效减少氧化反应死区，避免因气体分布不均造成气液混合效果不佳和氧化效率、收率较低的问题；同心环式结构的气液分离器通过多个环形通道延长了物料在气液分离器中的路径，分离效果更佳，同时有效减少了氧化尾气中夹带的液体，提高了产能。

3)该系统结构简单，运行成本低，运行稳定，大幅度减少尾气的排放，保证了生产安全性，实用性强，氧化反应的氧化收率较高，通过排液口和应急液受槽的设置，增加了操作弹性，避免了生产工况变化时的波动。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施方式提供的蒽醌法生产双氧水用氧化塔系统的结构示意图；

图2为本实用新型一实施方式提供的气液分离器的结构示意图；

图3为本实用新型另一实施方式提供的气液分离器的结构示意图；

图4为本实用新型一实施方式提供的气液分离器的外环通道的展开示意图；

图5为本实用新型一实施方式提供的气体分布器的结构示意图；

图6为本实用新型一实施方式提供的气体分布器的喷射孔的结构示意图。

附图标记说明：

1、上塔体，2、下塔体，3、氧化液受槽，4、应急液受槽，11、除沫器，12、气液分离器，13、塔板，14、气体分布器，15、冷却夹套，16、氢化液进口，17、送液管，18、排液口，121、液相出口，122、底板，123、中心管，124、挡气帽，125、内隔板，126、外隔板，127、出液口，128、挡板，129、外环通道，141、进气管，142、盘管，143、喷射孔，144、脉冲管，171、中间冷却器，191、空压管道，192、塔顶排气管，193、尾气排出管，1291、挡流板。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，也属于本实用新型保护的范围。

如图1，本实用新型提供一种蒽醌法生产双氧水用氧化塔系统，包括：相互独立的上塔体1和下塔体2；上塔体1和下塔体2的内部结构相同，且从上至下依次设有除沫器11、气液分离器12、塔板13和气体分布器14；上塔体1和下塔体2的外壁均设有冷却夹套15；下塔体2的气体分布器14的进气管141贯穿下塔体2与空压管道191连接；上塔体1的气体分布器14的进气管141分别通过管道与下塔体2的塔顶排气管192和空压管道191连接；上塔体1和下塔体2的底部均设有氢化液进口16，氢化液进口16与气体分布器14的进气管141对称设在塔体两侧；上塔体1的塔顶设有尾气排出管193，尾气排出管193通过管道将氧化尾气送入尾气处理系统；上塔体1的气液分离器12的液相出口121与下塔体2的氢化液进口16通过送液管17连接，送液管17上设有中间冷却器171；下塔体2的气液分离器12的液相出口121与氧化液受槽3连接；上塔体1和下塔体2的塔底均设有排液口18，排液口18与应急液受槽4连接。

由氢化工艺生成的氢化液由上塔体1的氢化液进口16进入上塔体1的底部，同时来自下塔体2的气体通过塔顶排气管192进入气体分布器14，空压管道191也同时向气体分布器14中补入洁净气体，气体分布器14将气体分散为细小气泡，与进入的液相物料形成气液混合物后一起并流向上，物料中的氢蒽醌与氧气发生一次氧化，反应生成双氧水，期间经过塔板13时物料多次进行再分布，增加了氧化效率，物料持续向上流经气液分离器12时，物料中的气体和液体被分离，液体由液相出口121排出，上塔体1的液体经过中间冷却器171送入下塔体2的氢化液进口16，以便在下塔体2中进行二次氧化，气体经过除沫器11截留夹带的液体后，通过尾气排出管193将氧化尾气送入尾气处理系统。

一次氧化后的氢化液在下塔体2中与从空压管道191中通入的洁净气体进行二次氧化反应，物料经气液分离器12分离后，液体即氧化液送入氧化液受槽3以备萃取，气体则通过塔顶排气管192送入上塔体1，使得气体中的氧气能被充分反应和利用。通过上塔体1和下塔体2的配合使用，使得氧化塔的操作弹性较大，氢化液被彻底氧化，提高了氧化效率和氧化收率，且氧化尾气中的氧气含量低，提高了氧气利用率，节约了氧气损耗，降低了尾气处理量，降低了生产成本。

其中，上下塔体底部的排液口18通过管道与应急液受槽4相连，在紧急情况下，能通过排液口18将上塔体1和下塔体2内的物料排至应急液受槽4紧急处理，保证生产安全。

氢化液在氧化塔中的氧化反应为放热反应，在塔体的外壁设置冷却夹套15，能降低上塔体1和下塔体2的内部温度，保证生产稳定安全。冷却夹套15的数量以保证冷却效率和效果为前提，可根据实际塔身高度设置为一个或多个。

可选的，气液分离器12为旋风式气液分离器12；旋风式气液分离器12分别将上塔体1和下塔体2的内部隔断，其物料进口与塔体的下部空间连通，气相出口与塔体的塔顶空间连通。旋风式气液分离器12无需动力驱动，在旋风分离区能够使得气液两相快速分离，减少气液相相互夹带，保证气体和液体均能回收彻底，减少物料损耗。

如图2和图3，可选的，气液分离器12为内置同心环式结构，包括与塔体内壁可拆卸连接的底板122，底板122的中心开设有向上凸起的中心管123，中心管123的顶部设置有挡气帽124；底板122上还设有环式的内隔板125和外隔板126，内隔板125和外隔板126与中心管123同轴设置，内隔板125设置在靠近中心管123的一侧；外隔板126的底部开设有一出液口127，出液口127与开设在塔体上的液相出口121之间设有挡板128，挡板128用于将出液口127和液相出口121隔断。

用底板122将塔体内部分隔，塔板13上的气液混合相通过中心管123进入同心环式的气液分离器12，上部设挡气帽124，部分气体可自由排出。混合相物料由内向外依次流经内隔板125和外隔板126，然后从外隔板126与塔体内壁形成的通道中流向液相出口121，物料在流动过程中，流速降低，液面平稳，多个环形通道延长了物料在气液分离器12中的路径，使得氧化液中的气体垂直向上逸出并及时流向除沫器11，从而使得气液分离效果更佳，同时有效减少了氧化尾气中夹带的液体，提高了产能。

可选的，内隔板125的高度不超过外隔板126高度的2/3，外隔板126的高度不超过中心管123的高度。

如图3和图4，可选的，外隔板126与塔体形成的外环通道129中设有多组挡流板1291，每组挡流板1291为两块，一块挡流板1291下部设有液体通道，一块挡流板1291上部设有液体通道，两块挡流板1291在外环通道129中交替设置，且挡流板1291的高度不超过外隔板126的高度。在外环通道129中设置位置交错的挡流板1291，增加了气体跟随液体流动的难度，从而使得气体及时从液体中分离，达到气液高效分离的目的。

如图5，可选的，气体分布器14为多圈同心环形盘管142结构，每圈盘管142通过进气管141连通；每圈盘管142的上部均匀开设有喷射孔143。气体分布器14采用了内到外依次设置的同心环型结构，并在上面设置了气体喷射孔143，能够将气体更均匀地喷射进塔体内部，使得气体从塔体底部进入后能进行更均匀的二次分布，分布效果更理想，促进气液两相混合效果，能有效减少氧化反应死区，避免因气体分布不均造成气液混合效果不佳和氧化效率、收率较低的问题，提高了反应效率和氧气利用率，也降低了尾气中氧气含量。该气体分布器14可以根据具体生产需要，调整其盘管142的圈数和尺寸以及喷射孔143的数量、大小，实用性强。

如图6，可选的，喷射孔143设有多组，每组喷射孔143为两个；同组的两个喷射孔143沿盘管142的径向分布，且两个喷射孔143之间的夹角为90°。多组带有夹角的喷射孔143能使得气体多点分布，实现整体均匀送气，增强气体在盘管142径向的扩散程度，从而增加气液接触后的混合湍流程度，使得氧化反应能快速、高效、均匀、充分进行，增加了氧化效率及氧化收率。

可选的，喷射孔143上连接有脉冲管144，脉冲管144的出口为缩颈口。缩颈口的脉冲管144有利于提高气体进入塔体的初始流速，加强气体与周围流体的接触面积和混合效果，提高了溶氧效率，也充分提高氧化反应效率，同时可有效避免液体倒灌进入气体分布器14中。

可选的，除沫器11采用丝网除沫器11。由气液分离器12分离后的气体向上，分别通过设在下塔体2顶部的塔顶排气管192和上塔体1顶部的尾气排出管193排出塔体，在经过除沫器11时，能将气体中夹带的小液珠汇集并回落至气液分离器12中，能防止排出塔体的气体夹带液体造成双氧水损失而影响其收率。

可选的，上塔体1和下塔体2的顶端均设有温度计、压力表和安全阀(附图未示出)。上塔体1和下塔体2上还设有其他在塔体中常用的部件，如人孔、手孔、卸料孔、液位计、支座等，均为本领域的常规设置，在此不再赘述。

以下结合具体的实施例对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1

蒽醌法生产双氧水用氧化塔系统，具体工作时，由氢化工艺生成的氢化液由上塔体1的氢化液进口16进入上塔体1的底部，同时来自下塔体2的气体通过塔顶排气管192进入气体分布器14，空压管道191也同时向气体分布器14中补入洁净气体，气体分布器14将气体分散为细小气泡，与进入的液相物料形成气液混合物后一起并流向上，物料中的氢蒽醌与氧气发生一次氧化，氢化液中的部分氢蒽醌恢复为蒽醌，同时生成过氧化氢。期间经过塔板13时物料多次进行再分布，增加了氧化效率，物料持续向上流经旋风式气液分离器12时，物料中的气体和液体被分离，液体由液相出口121排出，上塔体1的液体经过中间冷却器171送入下塔体2的氢化液进口16，以便在下塔体2中进行二次氧化，气体经过除沫器11截留夹带的液体后，通过尾气排出管193将氧化尾气送入尾气处理系统。

一次氧化后的氢化液在下塔体2中与从空压管道191中通入下塔体2的气体分布器14中的洁净气体进行二次氧化反应，氢化液中剩余的氢蒽醌恢复为蒽醌，同时生成过氧化氢，氧化反应彻底。最后，物料经旋风式气液分离器12分离后，液体即氧化液送入氧化液受槽3以备萃取，气体则经过除沫器11拦截后，通过塔顶排气管192送入上塔体1，使得气体中的氧气能被充分反应和利用。

其中，上下塔体底部的排液口18通过管道与应急液受槽4相连，在紧急情况下，能通过排液口18将上塔体1和下塔体2内的物料排至应急液受槽4紧急处理，保证生产安全。

上塔体1和下塔体2中的气体分布器14在通过进气管141通入气体后，进气管141将气体分送至每圈同心环形盘管142中，然后从夹角为90°的两个喷射孔143中喷入缩颈口的脉冲管144，再从脉冲管144喷出与塔体内的液体混合和反应。

实施例2

本实施例与实施例1的区别仅在于：上塔体1和下塔体2中安装的气液分离器12为内置同心环式结构，用底板122将塔体内部分隔，塔板13上的气液混合相通过中心管123进入同心环式的气液分离器12，上部设挡气帽124，部分气体可自由排出。混合相物料由内向外依次流经内隔板125和外隔板126，然后从外隔板126与塔体内壁形成的通道中流向液相出口121，物料在流动过程中，流速降低，液体中的气体垂直向上逸出并及时流向除沫器11，在外环通道129中设置位置交错的挡流板1291，增加了气体跟随液体流动的难度，从而使得气体及时从液体中分离，达到气液高效分离的目的。

需要说明的是，在本实用新型中，部分设备的详细结构并未详述，但属于本领域技术人员已知的现有技术，故在此不再赘述。

需要说明的是，本领域技术人员在本实用新型的指导下，还能对上述系统做出部分修改设计。例如，系统内的设备上还设置有液位计、溢流/氮气管道等；系统的输送管道上在不同单元或装置、设备间设置有泵、压力传感器、流量计或温度传感器等，同时也设置有不同阀门，如泄压阀、调压阀、安全阀、气动阀等用于调节和稳定整个系统压力的阀门，也可调节阀门的开度以调节管道内物料流量等。

最后应说明的是，以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种蒽醌法生产双氧水用氧化塔系统，其特征在于，包括：相互独立的上塔体和下塔体；所述上塔体和所述下塔体的内部结构相同，且从上至下依次设有除沫器、气液分离器、塔板和气体分布器；所述上塔体和所述下塔体的外壁均设有冷却夹套；

所述下塔体的所述气体分布器的进气管贯穿所述下塔体与空压管道连接；所述上塔体的所述气体分布器的进气管分别通过管道与所述下塔体的塔顶排气管和所述空压管道连接；

所述上塔体和所述下塔体的底部均设有氢化液进口，所述氢化液进口与所述气体分布器的所述进气管对称设在塔体两侧；

所述上塔体的塔顶设有尾气排出管，所述尾气排出管通过管道将氧化尾气送入尾气处理系统；所述上塔体的所述气液分离器的液相出口与所述下塔体的所述氢化液进口通过送液管连接，所述送液管上设有中间冷却器；所述下塔体的所述气液分离器的液相出口与氧化液受槽连接；

所述上塔体和所述下塔体的塔底均设有排液口，所述排液口与应急液受槽连接。

2.根据权利要求1所述的蒽醌法生产双氧水用氧化塔系统，其特征在于，所述气液分离器为旋风式气液分离器；所述旋风式气液分离器分别将所述上塔体和所述下塔体的内部隔断，其物料进口与塔体的下部空间连通，气相出口与塔体的塔顶空间连通。

3.根据权利要求1所述的蒽醌法生产双氧水用氧化塔系统，其特征在于，所述气液分离器为内置同心环式结构，包括与所述塔体内壁可拆卸连接的底板，所述底板的中心开设有向上凸起的中心管，所述中心管的顶部设置有挡气帽；所述底板上还设有环式的内隔板和外隔板，所述内隔板和所述外隔板与所述中心管同轴设置，所述内隔板设置在靠近所述中心管的一侧；所述外隔板的底部开设有一出液口，所述出液口与开设在所述塔体上的所述液相出口之间设有挡板，所述挡板用于将所述出液口和所述液相出口隔断。

4.根据权利要求3所述的蒽醌法生产双氧水用氧化塔系统，其特征在于，所述内隔板的高度不超过所述外隔板高度的2/3，所述外隔板的高度不超过所述中心管的高度。

5.根据权利要求3所述的蒽醌法生产双氧水用氧化塔系统，其特征在于，所述外隔板与所述塔体形成的外环通道中设有多组挡流板，每组所述挡流板为两块，一块所述挡流板下部设有液体通道，一块所述挡流板上部设有液体通道，两块所述挡流板在所述外环通道中交替设置，且所述挡流板的高度不超过所述外隔板的高度。

6.根据权利要求1-5任一项所述的蒽醌法生产双氧水用氧化塔系统，其特征在于，所述气体分布器为多圈同心环形盘管结构，每圈所述盘管通过所述进气管连通；每圈所述盘管的上部均匀开设有喷射孔。

7.根据权利要求6所述的蒽醌法生产双氧水用氧化塔系统，其特征在于，所述喷射孔设有多组，每组所述喷射孔为两个；同组的两个所述喷射孔沿所述盘管的径向分布，且两个所述喷射孔之间的夹角为90°。

8.根据权利要求6所述的蒽醌法生产双氧水用氧化塔系统，其特征在于，所述喷射孔上连接有脉冲管，所述脉冲管的出口为缩颈口。

9.根据权利要求1所述的蒽醌法生产双氧水用氧化塔系统，其特征在于，所述除沫器采用丝网除沫器。

10.根据权利要求1所述的蒽醌法生产双氧水用氧化塔系统，其特征在于，所述上塔体和所述下塔体的顶端均设有温度计、压力表和安全阀。