双氧水调研报告.doc

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1、双氧水是一种绿色化工产品，其生产和使用过程几乎没有污染，故被称为“清洁”的化工产品，作为氧化剂、漂白剂、消毒剂、脱氧剂、聚合物引发剂和交联剂，广泛应用于化工、造纸、环境保护、电子、食品、医药、纺织、矿业、农业废料加工等行业。随着人民生活水平和生活质量的提高以及环保意识的加强，将进一步推动双氧水的发展，其开发利用前景广阔。1生产技术及其进展    目前，世界上双氧水的生产方法主要有电解法、葸醌法、异丙醇法、阴极阳极还原法和氢氧直接化合法等。其中葸醌法是目前国内外生产双氧水最主要的方法。1.1异丙醇法    异丙醇法是以过氧化物为诱发剂，用空气或氧气对异丙醇进行

2、液相氧化，生成双氧水和丙酮。氧化生成物通过蒸发器，将双氧水同有机物及水分离，再经有机溶剂萃取净化，得到双氧水，同时副产丙酮。该法的不足之处是联产的丙酮也要求寻找消费市场，且要消耗大量的异丙醇，因此装置在整体上缺乏竞争力，目前已经被淘汰。1.2电解法    电解法是生产双氧水的最早方法，于1908年实现工业化生产，以后经过不断改进，成为20世纪前半期生产双氧水最主要的方法。它又可分为过硫酸法、过硫酸钾法和过硫酸铵法3种生产方法。其中工业上主要采用过硫酸铵法。该方法具有电流效率高和工艺流程简单等优点。先将硫酸氢铵电解成过硫酸铵，再将后者水解，生成双氧水，电解所用

3、的电解槽是以铂为阳极，以铅或石墨为阴极；硫酸氢铵水溶液先流经阴极室，再作为阳极液从阳极室流出，即得过硫酸铵水溶液，然后将其在铅、石墨或锆管组成的水解器中减压水解、蒸发，蒸出的双氧水和水经精馏浓缩，得到质量分数为30-35%的双氧水水溶液。不足之处是能耗高，设备生产能力低，要消耗贵重金属铂，成本高，目前只有极少数厂家采用该法进行生产。1.3葸醌法    葸醌法生产双氧水是目前世界上该行业最为成熟的生产方法之一，国外大型的生产厂家都采用葸醌法生产双氧水。在国内，目前双氧水的制备也几乎采用的都是葸醌法。    20世纪初，人们发明以2-烷基葸醌作为氢的载体循环使用

4、生产双氧水的方法，后经多次改进使该技术日趋成熟。其工艺为2-烷基葸醌与有机溶剂配制成工作溶液，在压力为0.30MPa、温度55-65℃、有催化剂存在的条件下，通入H2进行氢化，再在40-44℃下与空气(或氧气)进行逆流氧化，经萃取、再生、精制与浓缩制得到H2O2水溶液成品。目前我国市场上有质量分数分别为27.5%、35.0%、50.0%和70.0%等几种规格的产品。    国内20世纪80年代中期以前，过氧化氢的生产主要以镍催化剂搅拌釜氢化葸醌法工艺为主，随着生产能力的不断扩大，与搅拌釜工艺相比，以钯为催化剂的固定床工艺逐渐显示出氢化设备结构简单、装置生产能

5、力大、生产过程中不需经常补加催化剂、安全性能好和操作方便等优点，借助于计算机集散控制技术(DCS)，可大大提高装置的安全性能，该工艺已成为过氧化氢生产发展的方向。近期新建装置及老厂的工艺改造几乎都采用葸醌法，多采用钯催化固定床，镍-钯混合床。    目前，蒽醌法生产过氧化氢的研究主要集中在氢化过程催化剂的研究、氢气和氧气、工作液的研究以及葸醌加氢工艺的研究等几个方面。1.3.1氢化催化剂    氢化催化剂是蒽醌法生产的关键技术之一。该领域一直是国内外双氧水研究的热点之一。目前蒽醌法双氧水生产氢化催化剂主要分为镍催化剂和钯催化剂两大类。    镍系催化剂是由铝

6、镍合金粉经碱液处理和用芳烃脱水后制得，其具有高的活性和选择性。由于镍具有遇空气自燃、氢化器结构复杂、失效后难于再生以及对循环工作液中的痕量O2和H2O2敏感，极易中毒等缺点，目前该催化剂仅用于较小规模的生产装置中，且逐渐被淘汰。    钯催化剂是当前葸醌氢化反应使用最多的催化剂，它一般分为钯系固定床催化剂和悬浮床催化剂，应用中多将钯均匀地沉积在一定载体上，使金屑钯的表面最大限度地与工作液和氢气接触并发生反应。1.3.1.1钯系固定床催化剂    用于固定床蒽醌氢化的钯负载型催化剂，其关键之一是载体的选择。涉及的载体有活性氧化铝、活性二氧化钛、硅胶、硅酸钠铝、

7、硅铝胶、碱土金属碳酸盐、碱土金属磷酸盐、镁铝尖晶石或磁铁矿等。目前，工业生产中主要采用氧化铝为载体。目前，国内外双氧水生产厂家大多采用Pd/载体催化剂，例如，MGC公司采用(0.5%-2.0%)Pd/Al2O3催化剂，FMC公司采用颗粒催化剂0.3%Pd/Al2O3，该公司有专利称，在固定床内分段交叉装填催化剂和惰性颗粒物(如Al2O3等)，可显著提高催化剂生产能力，减少降解物生成。    大孔、低表面的催化剂可抑制葸醌降解并提高催化剂选择性。为了提高活性组分的利用率，随着活性组分在载体上分布研究的深入和催化剂活性组分非均布技术的成熟，已有人据此理论和技术研

8、制出钯载非均布蛋壳形催化剂，其载钯薄层厚度约为微米级