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活性氧化鋁在雙氧水生產中的應用
 

活性氧化鋁在雙氧水生產中應用

  雙氧水的用途

        雙氧水是一種氧化劑,廣泛適用于造紙、紡織等行業的漂白、有機合成、電鍍、污水處理、化工醫藥、食品加工處理、電子及化妝品等產業。

  雙氧水生產原理

       工業化生產雙氧水的主要方法是蒽醌法,其原理是將烷基蒽醌(主要是2-乙基蒽醌EAQ,2-特丁基蒽醌和2-戊基蒽醌)溶解在適當的混合溶劑中,配制成工作液。在鈀催化劑存在的作用下,工作液與氫氣進行氫化反應,工作液中的烷基蒽醌轉化為相應的烷基氫蒽醌,同時一部份烷基蒽醌發生深度氫化反應生成四氫烷基蒽醌。然后烷基氫蒽醌與含氧氣體進行氧化反應,工作液中的烷基氫蒽醌轉化為相應的烷基蒽醌和四氫烷基蒽醌,同時生成雙氧水。氧化反應后工作液進入萃取塔中,用去離子水將含雙氧水(過氧化氫)萃取出,得到的雙氧水(過氧化氫)溶液經凈化處理即可得到雙氧水(過氧化氫)產品。萃取后的工作液處理后循環使用。

       烷基蒽醌在反應過程中僅作為工作載體,除機械損失(耗)外,不應再有其它損失。但由于有機反應的復雜性和鈀催化劑的選擇性等原因, 不可避免地會有副反應發生, 生成一些蒽醌衍生物, 這些蒽醌衍生物統稱為降解物降解物的生成非常緩慢, 但它們一旦生成, 便失去了制備雙氧水(過氧化氫)產品的能力, 導致工作液中有效蒽醌(烷基蒽醌和四氫烷基蒽醌的總和) 的降低, 同時引起工作液物性的改變, 如密度增加, 粘度增大, 工作液中水份含量升高, 影響工藝過程正常進行, 并導致雙氧水(過氧化氫)產品的質量和產量下降。

  氧水生產工作液中降解物的再生

     工作液中降解物的再生人們進行了大量的實驗和實踐, 用堿性γ晶型活性氧化鋁再生工作液中降解物,并用于工業雙氧水生產取得十分明顯的效果,提高工作液再生溫度和再生接觸時間能明顯提高堿性γ晶型活性氧化鋁再生能力。現該方法為各氧水生產廠家所采用,有效地降低了蒽醌消耗

   氧水生產專用活性氧化鋁的作用

   (1) 再生蒽醌降解物:在氫化液再生床所起的作用是再生氫化液中的蒽醌降解物,在白土床所起的作用是再生工作液中可能生成的蒽醌降解物,有效地降低了蒽醌消耗

   (2)脫堿:萃余液經過堿塔(內裝碳酸鉀溶液)中和酸性后,夾帶少量碳酸鉀溶液滴,經沉淀分離后進入白土床。由于堿性γ晶型活性氧化鋁有很強的吸附所作用,殘余的堿(碳酸鉀溶液液滴)吸附,使工作液中的堿度由0.1g/L降至0.01g/L以下,達到適合氫化反應的條件

(3)吸收水分:萃余液夾帶的水份及雙氧水分解產生的水80%碳酸鉀溶液吸收,少量的水同堿液一起被白土床的堿性γ晶型活性氧化鋁吸收,白土床后工作液中的水分降到3ml/L以下,但隨著使用期的延長,活性氧化鋁吸水量達到飽和,即吸收與釋放維持平衡,其吸收水分作用不明顯

(4)分解雙氧水:堿塔濃度合適,分解萃余液中雙氧水的能力為60%-70%活性氧化鋁由于吸附了碳酸鉀溶液,其分解萃余液中雙氧水的能力為20%-30% 。如萃余液中雙氧水的含量為0.2g/L,經堿塔后降至0.06-0.08g/L,再經白土床后降至0.042-0.05g/L

(5)過濾雜質:白土床活性氧化鋁填料層對工作液能起到一定的過濾作用。但活性氧化鋁使用較長時間后,白土床底部氧化鋁中間積存有大量的不可逆降解物觸媒粉末氧化鋁粘泥等雜質,所以在更換活性氧化鋁前,白土床內的工作液不能直接壓入系統,一定要抽入配制釜清洗干凈后方可再循環利用。

(6)凈化雙氧水用純水洗去更換下來活性氧化鋁表面堿分,并用0.5%-5%硝酸溶液處理后,活性氧化鋁可用來凈化濃縮工序雙氧水殘液,效果十分理想,是節能降耗,提高產量的一個途徑。

  影響氧水生產專用活性氧化鋁作用的因素

                   (1) 再生蒽醌降解物: 減少蒽醌消耗量

活性氧化鋁以γ晶型為主

活性氧化鋁適當的堿(Na2O)含量0.3%-0.85%。

比表面積200280m2/ g

孔容 > 0.38ml/ g

活性氧化鋁再生能力>10g/L

工作液再生溫度升高,再生效果越好。

工作液適當堿度對再生有利。活性氧化鋁中吸附K2CO3質量分數3.7%時,再生效果好。

工作液與活性氧化鋁接觸時間越長,再生效果越好

                      (2)脫堿: 防氫化觸媒(鈀催化劑)中毒

活性氧化鋁以γ晶型為主

比表面積200280m2/ g

孔容 > 0.38ml/ g , 孔結構適宜

吸水率≥52 %

工作液與活性氧化鋁接觸時間越長,脫效果越好

(3)吸收水分: 防氫化觸媒(鈀催化劑)中毒

吸水率≥52 %

孔容 > 0.38ml/ g

比表面積200280m2/ g

工作液與活性氧化鋁接觸時間越長,吸收水分效果越好

破碎強度≥70N/

(4)分解雙氧水:防氫化觸媒(鈀催化劑)中毒

活性氧化鋁以γ晶型為主

活性氧化鋁適當的堿(Na2O)含量0.3%-0.85%。

工作液與活性氧化鋁接觸時間越長,分解效果越好

(5)過濾雜質:

破碎強度≥70N/

球徑35mm均勻

磨耗低<0.3%。

  氧水生產專用活性氧化鋁球樣品技術指標試驗

活性氧化鋁球在用于蒽醌法生產雙氧水過程中用于氫化液再生床和白土床,在氫化液再生床所起的作用是再生氫化液中的蒽醌降解物,在白土床所起的作用是再生可能生成的蒽醌降解物和吸附工作液中的碳酸鉀溶液液滴、吸收水分分解雙氧水過濾雜質。由此可見,活性氧化鋁球在雙氧水生產過程中作用不小,主要是脫堿吸附和蒽醌再生劑。

(1) 活性氧化鋁球樣品吸附K2CO3脫堿試驗

鑒于目前尚無雙氧水專用活鋁球的檢測手段,故在實驗室內模擬雙氧水生產過程中白土床的脫堿而進行了活鋁球的脫堿( K2CO3) 試驗。方法:K2CO3 配成45g/l的溶液,200ml于三角瓶中,加入活鋁球樣品20g ,振動搖晃0.5 小時后取樣分析K2CO3 含量,并觀察活鋁球的吸附效率。

(2) 活性氧化鋁球樣品浸泡不軟不碎試驗

     對活鋁球不軟不碎的檢測手段是:K2CO3 配成50g100g/l的溶液,200ml于兩個燒瓶中, 分別加入活鋁球樣品20g,K2CO3 溶液分別浸泡5小時和兩個月, 球強度的變化量及是否軟化破碎

(3) 活性氧化鋁球樣品再生蒽醌降解物試驗

經工作液浸泡活性氧化鋁球樣品后測工作液中EAQ 含量的多少, 試驗氧化鋁球樣品的再生能力。向250ml三角瓶中加入待測試的活性氧化鋁球樣品, 取100ml巳被測定組分的工作, 即已知其中的EAQ,H4EAQ含量, 將其加入三角瓶中, 加蓋后置于40溫度的恒溫水浴中, 每間隔1小時搖動一次,12小時后取出分析組分含量, 觀察其變化 根根有效蒽醌含量的增加, 可判斷活性氧化鋁球樣品再生能力。

 

 

  雙氧水生產工藝對活鋁球技術指標

序號

  

  

 

1

外 觀白 色

35mm

3.4-4.6

2

晶 型

γ主晶型

8:2

3

Al2O3含量

92%

92-94

4

Na2O含量

0.3%-1.0%

0.5-0.8

5

再生能力

10g/l

10-13

6

強 度

80N/

110-180

7

比表面積

200 -300 m2/ g

220-260

8

吸水率

50 %

52-56

9

燒失率

<8%

6.5-7.5

10

堆 密

0.550.70g/ m

0.58-0.66

11

孔 容

0.36ml/g

0.38-0.44

12

磨 耗

<0.2%

0.1-0.05

 

 

遇水不軟不碎

 

 

K2CO3浸泡

不軟不碎

 

 

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                                                       2014.12.18   
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