專利名稱：一種雙氧水的濃縮與提純系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙氧水的濃縮與提純エ藝，特別涉及ー種節(jié)能的雙氧水濃縮與提純系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
雙氧水，化學(xué)式為H2O2，外觀為無色透明液體，是ー種強氧化劑。在化學(xué)エ業(yè)中用作生產(chǎn)過硼酸鈉、過碳酸鈉、過氧こ酸、亞氯酸鈉、過氧化硫脲等的原料，酒石酸、維生素等的氧化劑；在醫(yī)藥エ業(yè)中用作殺菌劑、消毒剤，以及生產(chǎn)福美雙殺蟲劑和401抗菌劑的氧化劑；在印染エ業(yè)中用作棉織物的漂白剤，還原染料染色后的發(fā)色劑；也用于電鍍液，可除去無機雜質(zhì)，提高鍍件質(zhì)量；高濃度的雙氧水可用作火箭動カ燃料。由于合成エ藝的條件，由 合成エ序得到的雙氧水濃度一般在30%左右，但在使用時常需要更高濃度的雙氧水，故需將其提高到所需濃度。雙氧水的常壓沸點為150°C，與水有50°C的沸點差。雙氧水溶液不穩(wěn)定，易分解，一般在真空條件下進行精餾脫水濃縮。在生產(chǎn)、貯存和輸送過程中，安全問題應(yīng)格外引起注意，金屬容器在使用前，其表面要鈍化，緩解雙氧水的分解速率。雙氧水雖然本身不可燃，但分解時產(chǎn)生的氧氣能強烈地助燃，與易燃物、有機物接觸后會引起爆炸，撞擊、磨擦和震動時有燃燒爆炸的危險，同時濃度大于40%的雙氧水有腐蝕性。雙氧水作為強氧化劑，得到越來越多的應(yīng)用。為了防止雙氧水分解，需向精餾系統(tǒng)中的雙氧水加入穩(wěn)定劑。目前，エ業(yè)上雙氧水的濃縮提純エ藝較多，以蒸發(fā)法和精餾法為主，如中國專利CN1101334C公布了通過采用吸附、離子交換、過濾、部分蒸發(fā)和精餾等手段來達到對雙氧水稀品進行精制及濃縮的目的。中國專利CN102161475A公開了ー種雙氧水濃縮方法，將兩段升膜蒸發(fā)一次精餾改為一段升膜蒸發(fā)一次精餾，將蒸發(fā)器、精餾塔、塔頂冷凝器和安全水罐等四臺設(shè)備組成同一軸線四維一體的精餾分離器等。中國專利CN201896070U公開了ー種雙氧水濃縮方法，將二次蒸發(fā)改成一次蒸發(fā)，同時將產(chǎn)生的剰余液與分離器中的稀品雙氧水混合，從而使?jié)饪s過程中不產(chǎn)生剰余液。瑞士蘇爾壽公司根據(jù)常用雙氧水蒸餾提濃裝置的缺點提出兩種節(jié)能方案，一是蒸汽再壓縮系統(tǒng)方案，ニ是帶有輔助回路的熱源系統(tǒng)方案，兩種方案均用到了壓縮增壓升溫的方法，即塔頂產(chǎn)品通過壓縮機加壓升溫后用作再沸器熱源。但兩種方案均存在缺點，對于第一種方案，精餾出的塔頂產(chǎn)品中帶有微量雙氧水，雙氧水具有腐蝕性，會腐蝕壓縮機，造成設(shè)備選材的困難；對于第二種方案，塔頂產(chǎn)品升溫作為系統(tǒng)熱源，雖然可以減少部分能耗，但塔頂蒸汽或液態(tài)輔助介質(zhì)通過壓縮機升溫時仍會損耗能量。以上專利技術(shù)均用不同手段提高了雙氧水的濃度，但都需要外加熱源。濃縮提純后的雙氧水在各個行業(yè)有著廣闊的應(yīng)用，目前采用精餾方法對雙氧水進行濃縮的技術(shù)成熟，其缺點是能耗較高。因此，找到一種節(jié)能的雙氧水精餾濃縮技術(shù)有著重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供ー種操作簡單、成本低、能耗少、可工業(yè)化生產(chǎn)的雙氧水的濃縮提純工藝。本發(fā)明的一種雙氧水濃縮與提純工藝系統(tǒng)及方法，具體技術(shù)方案如下一種雙氧水的濃縮與提純系統(tǒng)，包括精餾塔和冷凝器；雙氧水濃縮精餾塔TlOl設(shè)有進料口，塔頂連接到冷凝器ElOl的入口，冷凝器ElOl出口一部分采出，一部分回流到TlOl塔頂回流物流入口 ；雙氧水濃縮精餾塔TlOl塔底一部分采出產(chǎn)品，一部分連接到雙氧水濃縮塔塔底再沸器E102的入口，雙氧水濃縮塔塔底再沸器E102的出口連接到雙氧水濃縮精餾塔TlOl底部回流物流入口。

根據(jù)生產(chǎn)廠家的情況，可以在塔底再沸器E102后面連接有蒸汽發(fā)生器E103;塔頂蒸氣熱量未被利用的精餾塔T102塔頂連接到蒸汽發(fā)生器E103的管程入口 ；蒸汽發(fā)生器E103的殼程入口充入軟水系統(tǒng)中的冷流股，軟水系統(tǒng)中的冷流股與工廠內(nèi)塔頂蒸氣熱量未被利用的精餾塔T102塔頂換熱后變?yōu)檐浰到y(tǒng)中的熱流股從殼程出口進入到雙氧水濃縮塔塔底再沸器E102的殼程入口，軟水系統(tǒng)中的熱流股加熱雙氧水濃縮精餾塔TlOl的塔底物料后溫度降低成為軟水系統(tǒng)中的冷流股從雙氧水濃縮塔塔底再沸器E102的殼程出口排出。本發(fā)明的雙氧水的濃縮與提純方法，以25 35%wt的雙氧水為原料，與穩(wěn)定劑混合后，然后送入雙氧水濃縮精餾塔T101，塔頂氣相進入冷凝器E101，經(jīng)冷凝器ElOl冷凝后得到的液相部分回流，部分采出，得到達到外排標準的水；雙氧水濃縮精餾塔TlOl塔釜液相一部分進入雙氧水濃縮塔塔底再沸器E102汽化，一部分作為產(chǎn)品采出，得到濃度彡50%wt的雙氧水產(chǎn)品。精餾塔再沸器以工廠內(nèi)的余熱作為精餾塔熱源；工廠內(nèi)塔頂蒸氣熱量未被利用的精餾塔T102塔頂氣相進入蒸汽發(fā)生器E103，在蒸汽發(fā)生器E103中加入一股冷軟水，與工廠內(nèi)塔頂蒸氣熱量未被利用的精餾塔T102塔頂氣相換熱后變?yōu)闊崃鞴?，該熱流股進入雙氧水濃縮精餾塔TlOl塔釜作為雙氧水濃縮塔塔底再沸器E102的熱源。所述的精懼壓力控制在5 30kPa,優(yōu)選8 15kPa。所述的工廠內(nèi)的余熱包括工廠內(nèi)的低壓蒸汽或軟水循環(huán)系統(tǒng)。所述的低壓蒸汽為三效蒸發(fā)中壓力最低效的塔頂蒸汽；所述的軟水循環(huán)系統(tǒng)，由工廠內(nèi)其他精餾塔的塔頂氣相冷凝熱作為熱源，但需該氣相有足夠高的溫度，且由軟水作為攜熱介質(zhì)，完成對雙氧水濃縮精餾塔的供熱。所述的軟水系統(tǒng)中的熱流股溫度比雙氧水濃縮精餾塔TlOl塔釜溫度高10°C以上，工廠內(nèi)塔頂蒸氣熱量未被利用的精餾塔T102塔頂氣相溫度比雙氧水濃縮精餾塔TlOl塔釜溫度高20°C以上。所用的精餾塔為板式塔或填料塔。所用的穩(wěn)定劑為硅酸鈉、乙二胺四醋酸鈉鹽、錫酸鈉、焦磷酸鈉、8—羥基喹啉、苯甲酸中的一種或幾種的混合物，其在原料雙氧水中的濃度為l-100ppm。所述的工廠內(nèi)的余熱包括工廠內(nèi)的低壓蒸汽或軟水循環(huán)系統(tǒng)；所述的低壓蒸汽優(yōu)選工廠內(nèi)未被利用的低壓蒸汽，如己內(nèi)酰胺的三效蒸發(fā)中壓力最低效的塔頂蒸汽；所述的軟水循環(huán)系統(tǒng)，由工廠內(nèi)其他精餾塔的塔頂氣相冷凝熱作為熱源，但需該氣相有足夠高的溫度，且由軟水作為攜熱介質(zhì)，完成對雙氧水濃縮精餾塔的供熱。采用軟水系統(tǒng)間接供熱，而不采用雙氧水再沸器與提供熱源的有機物料冷凝器直接耦合的目的是，避免換熱器產(chǎn)生泄露時，雙氧水與有機物料接觸，保證加工的安全。本發(fā)明的有益效果和優(yōu)點在干以精餾手段濃縮雙氧水，設(shè)備、操作簡單，整個裝置系統(tǒng)造價低；采用連續(xù)操作，適合大規(guī)模エ業(yè)生產(chǎn)；所用的加熱介質(zhì)均為蒸汽和軟水，可避免有機物料與雙氧水接觸，安全可靠；以エ廠內(nèi)的余熱作為精餾塔熱源，實現(xiàn)低品位能量的利用，節(jié)省公用工程投入，大大降低能耗。


圖I是雙氧水濃縮與提純的エ藝流程圖。圖2是軟水系統(tǒng)濃縮雙氧水的エ藝流程圖。
具體實施方案下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進ー步詳細的描述。
實施例I如說明書附圖I所示，雙氧水濃縮精餾塔TlOl設(shè)有進料ロ，塔頂連接到冷凝器ElOl的入口，冷凝器ElOl出口一部分采出，一部分回流到TlOl塔頂回流物流入口 ；雙氧水濃縮精餾塔TlOl塔底一部分采出產(chǎn)品，一部分連接到雙氧水濃縮塔塔底再沸器E102的入ロ，雙氧水濃縮塔塔底再沸器E102的出ロ連接到雙氧水濃縮精餾塔TlOl底部回流物流入□。以25 35%wt的雙氧水為原料，與穩(wěn)定劑混合后，然后送入雙氧水濃縮精餾塔T101，塔頂氣相進入冷凝器E101，經(jīng)冷凝器ElOl冷凝后得到的液相部分回流，部分采出，得到達到外排標準的水；雙氧水濃縮精餾塔TlOl塔釜液相一部分進入雙氧水濃縮塔塔底再沸器E102汽化，一部分作為產(chǎn)品采出，得到濃度彡50%wt的雙氧水產(chǎn)品。以生產(chǎn)己內(nèi)酰胺的三效蒸發(fā)塔壓カ最低效的塔頂蒸汽作為熱源為例用三效蒸發(fā)方法對粗己內(nèi)酰胺進行提純，壓カ最低效的塔頂蒸汽壓カ為30kPa，溫度為69°C，一般用冷卻水冷卻，蒸汽熱量不能得到有效利用；根據(jù)本發(fā)明所述方法，雙氧水精餾塔操作壓カ選擇5_15kPa，優(yōu)選7_9kPa。這樣，三效蒸發(fā)過程中壓カ最低效的塔頂蒸汽溫度與雙氧水精餾塔再沸器溫度可相差10°C以上，滿足最小傳熱溫差，則壓カ最低效的塔頂蒸汽可作為雙氧水精餾塔的塔釜熱源，精餾稀雙氧水。原料SI為濃度30%wt的雙氧水，向其中加入穩(wěn)定劑，通過泵打入精餾塔TlOl中。塔頂冷凝器ElOl采用冷卻水冷凝精餾塔TlOl的塔頂蒸汽，塔釜再沸器E102中的物料由己內(nèi)酰胺三效蒸發(fā)壓カ最低效的蒸汽加熱。操作回流比0. 1-0. 5，優(yōu)選0. 2-0. 3，精餾后所得塔頂采出液S2為水，雙氧水含量小于200ppm，達到排放要求，塔釜產(chǎn)品S3為濃縮的雙氧水產(chǎn)品，濃度為50%wt。實施例2如說明書附圖2所示，與圖I不同的是在塔底再沸器E102后面連接有蒸汽發(fā)生器E103 ;塔頂蒸氣熱量未被利用的精餾塔T102塔頂連接到蒸汽發(fā)生器E103的管程入口 ；蒸汽發(fā)生器E103的殼程入口充入軟水系統(tǒng)中的冷流股，軟水系統(tǒng)中的冷流股與エ廠內(nèi)塔頂蒸氣熱量未被利用的精餾塔T102塔頂換熱后變?yōu)檐浰到y(tǒng)中的熱流股從殼程出ロ進入到雙氧水濃縮塔塔底再沸器E102的殼程入ロ，軟水系統(tǒng)中的熱流股加熱雙氧水濃縮精餾塔TlOl的塔底物料后溫度降低成為軟水系統(tǒng)中的冷流股從雙氧水濃縮塔塔底再沸器E102的殼程出口排出。工廠內(nèi)塔頂蒸氣熱量未被利用的精餾塔T102塔頂氣相進入蒸汽發(fā)生器E103，在蒸汽發(fā)生器E103中加入一股冷軟水，與工廠內(nèi)塔頂蒸氣熱量未被利用的精餾塔T102塔頂氣相換熱后變?yōu)闊崃鞴?，該熱流股進入雙氧水濃縮精餾塔TlOl塔釜作為雙氧水濃縮塔塔底再沸器E102的熱源。以采用封閉循環(huán)軟水系統(tǒng)作為熱源為例原料SI為濃度為30%wt的雙氧水，向其中加入穩(wěn)定劑，通過泵打入精餾塔TlOl中。塔頂冷凝器ElOl采用冷卻水冷凝精餾塔TlOl的塔頂蒸汽，塔釜再沸器E102中的物料由軟水系統(tǒng)提供熱量。雙氧水精餾塔操作壓力為8kPa，塔頂溫度為42V，塔釜溫度為54°C。操作回流比O. 1-0. 5，優(yōu)選O. 2-0. 3，精餾后所得塔頂采出液S2為水，雙氧水含量小于200ppm，達到排放要求，塔釜產(chǎn)品S3為濃縮的雙氧水產(chǎn)品，濃度為50%wt。所述的軟水系統(tǒng)即為如附圖2所示的S4、S5、E102和E103構(gòu)成的封閉體系，其中T102塔頂氣相溫度為840C，軟水S5的溫度為64°C，在E103中取熱后，軟水S4升高為74°C，然后進入E102提供 熱量后返回E103取熱，完成軟水供熱系統(tǒng)循環(huán)。若E102所需熱量小于E103所能提供的熱量，則T102塔頂氣相需外接其他冷凝器；若E102所需熱量大于E103所能提供的熱量，則E102需增加額外供熱。
權(quán)利要求
1.一種雙氧水的濃縮與提純系統(tǒng)，包括精餾塔和冷凝器；其特征是雙氧水濃縮精餾塔TlOl設(shè)有進料口，塔頂連接到冷凝器ElOl的入口，冷凝器ElOl出口一部分采出，一部分回流到TlOl塔頂回流物流入口 ；雙氧水濃縮精餾塔TlOl塔底一部分采出產(chǎn)品，一部分連接到雙氧水濃縮塔塔底再沸器E102的入口，雙氧水濃縮塔塔底再沸器E102的出口連接到雙氧水濃縮精餾塔TlOl底部回流物流入口。
2.如權(quán)利要求I所述的雙氧水的濃縮與提純系統(tǒng)，其特征是在塔底再沸器E102后面連接有蒸汽發(fā)生器E103 ;塔頂蒸氣熱量未被利用的精餾塔T102塔頂連接到蒸汽發(fā)生器E103的管程入口 ；蒸汽發(fā)生器E103的殼程入口充入軟水系統(tǒng)中的冷流股，軟水系統(tǒng)中的冷流股與工廠內(nèi)塔頂蒸氣熱量未被利用的精餾塔T102塔頂氣相換熱后變?yōu)檐浰到y(tǒng)中的熱流股從殼程出口進入到雙氧水濃縮塔塔底再沸器E102的殼程入口，軟水系統(tǒng)中的熱流股加熱雙氧水濃縮精餾塔TlOl的塔底物料后溫度降低成為軟水系統(tǒng)中的冷流股從雙氧水濃縮塔塔底再沸器E102的殼程出口排出。
3.權(quán)利要求I的雙氧水的濃縮與提純方法，其特征是以25 35%wt的雙氧水為原料，與穩(wěn)定劑混合后，送入雙氧水濃縮精餾塔T101，塔頂氣相進入冷凝器E101，經(jīng)冷凝器ElOl冷凝后得到的液相部分回流，部分采出，得到達到外排標準的水；雙氧水濃縮精餾塔TlOl塔釜液相一部分進入雙氧水濃縮塔塔底再沸器E102汽化，一部分作為產(chǎn)品采出，得到濃度彡50%wt的雙氧水產(chǎn)品。
4.權(quán)利要求2的雙氧水的濃縮與提純方法，其特征是精餾塔再沸器以工廠內(nèi)的余熱作為精餾塔熱源；工廠內(nèi)塔頂蒸氣熱量未被利用的精餾塔T102塔頂氣相進入蒸汽發(fā)生器E103，在蒸汽發(fā)生器E103中加入一股冷軟水，與工廠內(nèi)塔頂蒸氣熱量未被利用的精餾塔T102塔頂氣相換熱后升溫成為熱流股，該熱流股進入雙氧水濃縮精餾塔TlOl塔釜作為雙氧水濃縮塔塔底再沸器E102的熱源。
5.如權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于所述的精餾壓力控制在5 30kPa，優(yōu)選8 15kPa。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述的工廠內(nèi)的余熱包括工廠內(nèi)的低壓蒸汽或軟水循環(huán)系統(tǒng)。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征是所述的低壓蒸汽為三效蒸發(fā)中壓力最低效的塔頂蒸汽；所述的軟水循環(huán)系統(tǒng)，由工廠內(nèi)其他精餾塔的塔頂氣相冷凝熱作為熱源，但需該氣相有足夠高的溫度，且由軟水作為攜熱介質(zhì)，完成對雙氧水濃縮精餾塔的供熱。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述的軟水系統(tǒng)中的熱流股溫度比雙氧水濃縮精餾塔TlOl塔釜溫度高10°C以上，工廠內(nèi)塔頂蒸氣熱量未被利用的精餾塔T102塔頂氣相溫度比雙氧水濃縮精餾塔TlOl塔釜溫度高20°C以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的系統(tǒng)，其特征是所用的精餾塔為板式塔或填料塔。
10.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征是所用的穩(wěn)定劑為硅酸鈉、乙二胺四醋酸鈉鹽、錫酸鈉、焦磷酸鈉、8-羥基喹啉、苯甲酸中的一種或幾種的混合物，其在原料雙氧水中的濃度為 l-100ppm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙氧水濃縮與提純系統(tǒng)及方法。雙氧水濃縮精餾塔T101設(shè)有進料口，塔頂連接到冷凝器E101的入口，冷凝器E101出口一部分采出，一部分回流到T101塔頂回流物流入口；雙氧水濃縮精餾塔T101塔底一部分采出產(chǎn)品，一部分連接到雙氧水濃縮塔塔底再沸器E102的入口，雙氧水濃縮塔塔底再沸器E102的出口連接到雙氧水濃縮精餾塔T101底部回流物流入口。以25～35%wt的雙氧水為原料，與穩(wěn)定劑混合后，然后送入雙氧水濃縮精餾塔T101，塔頂氣相進入冷凝器E101，得到濃度≥50%wt的雙氧水產(chǎn)品。本發(fā)明采用連續(xù)操作，適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)；加熱介質(zhì)均為蒸汽和軟水，避免有機物料與雙氧水接觸，安全可靠；以工廠內(nèi)的余熱為精餾塔熱源，實現(xiàn)低品位能量的利用，節(jié)省公用工程投入，降低能耗。
文檔編號C01B15/013GK102757019SQ20121019530
公開日2012年10月31日 申請日期2012年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月14日
發(fā)明者石蕾, 許春建 申請人:天津大學(xué)