化工学报 ›› 2024, Vol. 75 ›› Issue (4): 1630-1641.DOI: 10.11949/0438-1157.20231413
董霄(), 白志山(
), 杨晓勇, 殷伟, 刘宁普, 于启凡
收稿日期:
2023-12-31
修回日期:
2024-01-29
出版日期:
2024-04-25
发布日期:
2024-06-06
通讯作者:
白志山
作者简介:
董霄(1987—),男,博士研究生,236842229@qq.com
基金资助:
Xiao DONG(), Zhishan BAI(
), Xiaoyong YANG, Wei YIN, Ningpu LIU, Qifan YU
Received:
2023-12-31
Revised:
2024-01-29
Online:
2024-04-25
Published:
2024-06-06
Contact:
Zhishan BAI
摘要:
异丙苯过氧化氢法(CHPPO)是生产环氧丙烷的绿色新工艺,然而如何从异丙苯氧化液中脱除有机酸和Na+等杂质一直是CHPPO工艺的关键问题。针对现有碱水洗单元洗涤塔设备投资高、占地面积大、传质效果不佳等问题,通过小试和中试实验,开发了基于静态混合和聚结分离的耦合除杂技术,并研究了一系列操作条件对耦合技术分离性能的影响,实现了异丙苯氧化液高效除杂。结果表明,在NaOH溶液浓度为1.5%,碱液用量为氧化液进料量的4%~5%、纯水用量3%~5%、自循环量10%~15%的条件下,处理后的氧化液总酸含量低于10 mg/L,Na+低于0.5 mg/L。此外,耦合除杂技术在某石化工业装置上实现了首次工业应用,处理后的氧化液有机酸含量为33 mg/L、Na+含量为0.4 mg/L,满足环氧化工段对前处理的技术要求,同时减少了5%的碱、水用量,显著增加了装置的绿色属性。该技术为解决氧化液深度净化问题和促进环氧丙烷合成工艺的发展提供了一种极具前景的选择。
中图分类号:
董霄, 白志山, 杨晓勇, 殷伟, 刘宁普, 于启凡. CHPPO工艺氧化液耦合除杂技术的研究与工业应用[J]. 化工学报, 2024, 75(4): 1630-1641.
Xiao DONG, Zhishan BAI, Xiaoyong YANG, Wei YIN, Ningpu LIU, Qifan YU. Research and industrial application of coupled impurity removal technology in CHPPO process oxidation liquids[J]. CIESC Journal, 2024, 75(4): 1630-1641.
异丙苯 | 异丙苯过氧化氢 | 苯酚 | 甲酸 | 乙酸 | 苯甲酸 | Na+ |
---|---|---|---|---|---|---|
61.87%(质量分数) | 38.12%(质量分数) | 283.2 mg/L | 16.3 mg/L | 18.2 mg/L | 37.4 mg/L | 35.9 mg/L |
表1 小试阶段CHP氧化液组成
Table 1 Composition of CHP oxidation liquid in pilot testing phase
异丙苯 | 异丙苯过氧化氢 | 苯酚 | 甲酸 | 乙酸 | 苯甲酸 | Na+ |
---|---|---|---|---|---|---|
61.87%(质量分数) | 38.12%(质量分数) | 283.2 mg/L | 16.3 mg/L | 18.2 mg/L | 37.4 mg/L | 35.9 mg/L |
异丙苯 | 异丙苯过氧化氢 | 苯酚 | 甲酸 | 乙酸 | 苯甲酸 | Na+ |
---|---|---|---|---|---|---|
71.23%(质量分数) | 28.76%(质量分数) | 349.7 mg/L | 63.1 mg/L | 10.2 mg/L | 6.59 mg/L | 35.9 mg/L |
表2 中试CHPPO装置CHP氧化液组成
Table 2 Composition of CHP oxidation liquid in semi-industrial CHPPO apparatus
异丙苯 | 异丙苯过氧化氢 | 苯酚 | 甲酸 | 乙酸 | 苯甲酸 | Na+ |
---|---|---|---|---|---|---|
71.23%(质量分数) | 28.76%(质量分数) | 349.7 mg/L | 63.1 mg/L | 10.2 mg/L | 6.59 mg/L | 35.9 mg/L |
CHP氧化液进料 | 碱液(0.5%~3.0%) | 脱盐水 | 碱洗 循环量 | 操作温度 | 工作压力 |
---|---|---|---|---|---|
200~300 L/h | 4~40 L/h | 5~40 L/h | 5~25 L/h | 20~40℃ | 0.1 MPa |
表3 小试工艺条件
Table 3 Pilot testing process conditions
CHP氧化液进料 | 碱液(0.5%~3.0%) | 脱盐水 | 碱洗 循环量 | 操作温度 | 工作压力 |
---|---|---|---|---|---|
200~300 L/h | 4~40 L/h | 5~40 L/h | 5~25 L/h | 20~40℃ | 0.1 MPa |
CHP氧化液进料 | 一级碱液(1%~2%) | 二级新鲜水 | 碱洗循环量 | 水洗循环量 | 操作温度 | 工作压力 |
---|---|---|---|---|---|---|
60 L/h | 2~6 L/h | 2~6 L/h | 6~10 L/h | 6~12 L/h | 35~50℃ | 0.15 MPa |
表4 中试工艺条件
Table 4 Semi-industrial testing process conditions
CHP氧化液进料 | 一级碱液(1%~2%) | 二级新鲜水 | 碱洗循环量 | 水洗循环量 | 操作温度 | 工作压力 |
---|---|---|---|---|---|---|
60 L/h | 2~6 L/h | 2~6 L/h | 6~10 L/h | 6~12 L/h | 35~50℃ | 0.15 MPa |
项目 | 传统技术 | 本文技术 |
---|---|---|
处理方式 | 碱洗、水洗塔+缓冲罐 | 混合器+聚结分离器 |
所需设备 | 流程复杂:筛板萃取塔、缓冲罐、循环泵 | 短流程:混合器、聚结器、循环泵等,节约配管、梯子平台、照明、基础设计载荷、仪表风、巡检操作 |
设备尺寸 | 水洗塔直径4.2 m,高32 m,缓冲罐直径3.5 m | 分离器直径3.5 m,长6.5 m |
碱、水用量 | 8%~10%,循环量20% | 3%~5%,循环量10%~15% |
去除效率 | 有机酸不高于100 mg/L;Na+含量不高于10 mg/L | 有机酸不高于50 mg/L;Na+含量不高于1 mg/L |
表5 传统碱水洗塔技术与混合-聚结耦合除杂技术比较
Table 5 Comparison of traditional alkali & water washing tower technology with mixing-coalescence coupled impurity removal technology
项目 | 传统技术 | 本文技术 |
---|---|---|
处理方式 | 碱洗、水洗塔+缓冲罐 | 混合器+聚结分离器 |
所需设备 | 流程复杂:筛板萃取塔、缓冲罐、循环泵 | 短流程:混合器、聚结器、循环泵等,节约配管、梯子平台、照明、基础设计载荷、仪表风、巡检操作 |
设备尺寸 | 水洗塔直径4.2 m,高32 m,缓冲罐直径3.5 m | 分离器直径3.5 m,长6.5 m |
碱、水用量 | 8%~10%,循环量20% | 3%~5%,循环量10%~15% |
去除效率 | 有机酸不高于100 mg/L;Na+含量不高于10 mg/L | 有机酸不高于50 mg/L;Na+含量不高于1 mg/L |
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