項 翔，佘林源，徐春和

(湖北三寧化工股份有限公司，湖北 枝江 443206)

從雙氧水廢氧化鋁中回收蒽醌的研究

項 翔，佘林源，徐春和

(湖北三寧化工股份有限公司，湖北 枝江 443206)

針對雙氧水生產(chǎn)中蒽醌消耗偏高的問題，提出了用芳烴浸泡回收廢氧化鋁中蒽醌的方法，并對此方法進行了試驗研究，驗證其工藝可行性及經(jīng)濟環(huán)保效益，有效降低了生產(chǎn)中的蒽醌消耗。

雙氧水；氧化鋁 ；蒽醌；回收；浸泡

蒽醌 法是目前國內生產(chǎn)雙氧水的主流方法，該法以2-乙基蒽醌為載體，重芳烴和磷酸三辛酯組成混合溶劑，在封閉系統(tǒng)中循環(huán)進行催化加氫、空氣氧化、篩板萃取凈化、后處理等過程生產(chǎn)雙氧水。后處理工段使用活性氧化鋁的作用是：再生蒽醌降解物，吸附工作液中夾帶的堿和水?；钚匝趸X為白色球狀顆粒，內部具有多孔性結構，失活后的氧化鋁會吸附一定量的工作液組分（蒽醌、芳烴及三辛酯）和其它雜質，一般不能反復使用，因而要對其含有的工作液組分進行回收，現(xiàn)行的蒸汽吹掃方法能夠脫除氧化鋁顆粒表面吸附的工作液組分，但對于吸附在氧化鋁內部微孔的工作液組分尤其是蒽醌組分脫除效果不理想。根據(jù)生產(chǎn)實際情況計算，一套15萬t·a-1的裝置每更換一次白土床會損失近2t的蒽醌。因此對廢氧化鋁中蒽醌回收方法進行研究顯得非常必要，對于有效降低消耗、節(jié)約生產(chǎn)成本具有重要意義。

1 回收方案

雙氧水生產(chǎn)中活性氧化鋁裝填在白土床容器內部，氧化鋁顆粒的內部微孔表面吸附的蒽醌即便是用高溫蒸汽長時間吹掃也難以脫除，因此需要考慮另外一種方法在保證氧化鋁不粉化的情況下來脫除其內吸附的蒽醌。鑒于蒽醌在常溫下是固體且不易揮發(fā)的特性，常用的抽真空解吸的方法并不合適，而采用溶劑溶解的方法比較可行。常用的有機溶劑（如醇類）對蒽醌具有一定的溶解度，但蒽醌溶解出來后的有機溶劑與蒽醌的分離較困難，能耗大（如采用蒸餾使甲醇與蒽醌分離）導致經(jīng)濟性不佳，故擬用工作液組分之一的重芳烴來作溶劑，溶解蒽醌后無需進行溶劑溶質的分離，可直接用于配制系統(tǒng)工作液。

綜合考慮各方面因素，最終提出以重芳烴為溶劑溶解回收廢氧化鋁中的蒽醌的方法。為此需要進行一系列試驗來驗證芳烴溶解法回收蒽醌的工藝可行性及經(jīng)濟性，并為工業(yè)應用提供必要參數(shù)。

2 試驗研究

2.1 試驗原理

利用工作液組分重芳烴作為溶劑浸泡廢氧化鋁以溶解其中的蒽醌，經(jīng)過濾除去固體雜質得到回收液（含蒽醌的芳烴溶液），通過計量回收液體積、分析回收液中蒽醌含量即可確定蒽醌的回收量，并以此來評價本方法的工藝可行性。

2.2 試驗原料

試驗所需的原料來自車間白土床卸出的廢棄物。重芳烴：外購，密度0.870～0.880g·mL-1，沸程150～180℃，芳烴含量≥98%（磺化法測定），總硫含量≤5×10-6。

2.3 分析檢測方法

回收液蒽醌含量測定方法采用工業(yè)上常用的液相色譜法，色譜柱：416mm×150mm，5μm的ODSC8柱，流動相組成：85/15(體積比)的甲醇/水溶液，流速110mL·min-1，分析波長254nm，進樣量5μL。

2.4 試驗內容

1) 取1kg的廢氧化鋁置于燒杯中，加入800mL芳烴浸泡，每隔一小時取樣分析一次蒽醌含量。

2) 取1kg的廢氧化鋁置于燒杯中，加入800mL芳烴浸泡2h后過濾，取樣分析濾液中的蒽醌含量。再取400mL濾液來浸泡500g氧化鋁后過濾并取樣分析蒽醌含量，如此減半重復浸泡多次。

3) 將一次浸泡的濾渣再加入800mL芳烴浸泡，過濾后取樣分析蒽醌含量，再次用800mL新芳烴浸泡濾出的氧化鋁并取樣分析，作為試驗2）的對比試驗。

3 結果與討論

3.1 浸泡時間對回收液蒽醌含量的影響

浸泡時間對回收液蒽醌含量的影響試驗結果見圖1。試驗分析結果表明回收液中的蒽醌含量與浸泡時間有關，浸泡時間越長其蒽醌含量相對越高。浸泡2h蒽醌含量達20.5g·L-1，延長浸泡時間到6h蒽醌含量25.9g·L-1，當浸泡時間延長到24h后分析蒽醌含量有28.3g·L-1。試驗結果表明僅浸泡2～3h就能溶解回收廢氧化鋁中70%左右的蒽醌，繼續(xù)延長浸泡時間對增強回收效果不太明顯，反而會延長操作周期，因而選取合適的浸泡時間為2～3h。

圖1 浸泡時間與回收液中蒽醌含量的關系

3.2 回收液重復浸泡次數(shù)對回收液蒽醌含量的影響

回收液重復浸泡次數(shù)對回收液蒽醌含量的影響實驗結果見圖2。重復浸泡1次蒽醌含量上升到59.4g·L-1，重復浸泡2次蒽醌含量上升到72.5g·L-1，但重復第3次時蒽醌含量上漲僅5g·L-1，試驗結果表明過濾下來的回收液是可以重復利用的，可以用過濾下來的回收液多次浸泡廢氧化鋁的方式來提高回收液中的蒽醌含量，重復浸泡的次數(shù)越多相應的回收液中蒽醌含量就越高，但是隨著回收液中蒽醌含量的升高，溶解過程傳質推動力變小，效果會變差。這也就說明回收液中的蒽醌含量有一個極限的溶解平衡值，當回收液中的蒽醌含量接近該值時，增加重復浸泡次數(shù)并不能再提高回收液中的蒽醌含量。因而選取合適的重復浸泡次數(shù)為2次。

圖2 回收液浸泡次數(shù)與蒽醌含量的關系

3.3 氧化鋁被浸泡次數(shù)對回收液蒽醌含量的影響

氧化鋁被浸泡次數(shù)對回收液蒽醌含量的影響實驗結果見圖3。當用新鮮芳烴去浸泡過濾后的氧化鋁時發(fā)現(xiàn)回收液中的蒽醌含量很低，僅3.52g·L-1，重復3次試驗后其含量降至0.89g·L-1，由此說明溶劑芳烴對蒽醌的溶解能力很強，一次浸泡就能回收廢氧化鋁中80%左右的蒽醌，增加新芳烴的浸泡次數(shù)對回收效果影響不大，反而增大了溶劑消耗。因而選取合適的浸泡次數(shù)為1次。

圖3 氧化鋁浸泡次數(shù)與回收液中蒽醌含量的關系

3.4 試驗結論

1）單次浸泡合理的浸泡時間為2～3h；2）芳烴浸泡合適的浸泡次數(shù)為1次；3）浸泡過濾后的回收液合適的重復利用次數(shù)為2次。

綜合試驗結果分析，采用芳烴浸泡溶解回收蒽醌的方法在工藝上是可行的，初步測算對于一個裝填72t氧化鋁的白土床可以回收約1t的蒽醌。回收液可直接用于配制工作液直接返回系統(tǒng)使用，整個過程在密閉容器中進行，處理量大、操作周期短、無工業(yè)三廢。

4 存在的問題及解決方案

試驗研究中發(fā)現(xiàn)廢氧化鋁對芳烴的吸附能力較強，經(jīng)測算達210mL·kg-1，按此計算一個白土床72t氧化鋁僅吸附的芳烴就達15m3，嚴重影響本方法經(jīng)濟環(huán)保效益，因此必須考慮回收此部分芳烴。實際生產(chǎn)中可用蒸汽吹掃脫附的方法來回收吸附的芳烴，也可以采用抽真空冷凝的方式來回收此部分芳烴。

5 工業(yè)應用

試驗研究證明了芳烴浸泡溶解回收蒽醌的工藝可行性，也找到了影響其經(jīng)濟效益的關鍵因素。為此需要優(yōu)化現(xiàn)行的工藝操作流程和方法，盡可能多的回收溶劑芳烴，降低回收過程中芳烴的消耗，以便能夠實現(xiàn)工業(yè)化應用。

目前傳統(tǒng)的回收廢氧化鋁中蒽醌的工藝流程及優(yōu)化改進后的工藝流程見圖4和圖5。

圖4 傳統(tǒng)的回收廢氧化鋁中蒽醌的工藝流程

圖5 優(yōu)化改進后的回收廢氧化鋁中蒽醌的工藝流程

優(yōu)化后的工藝要求在白土床用氮氣壓料結束后，加入芳烴浸泡一定時間后再通蒸汽吹掃，這是因為蒸汽吹掃之前的氧化鋁基本處于吸附飽和狀態(tài)，此時加入芳烴浸泡時吸附量小，這樣整個過程的芳烴損失量相對就小。另外避免了蒸汽二次吹掃，會明顯降低蒸汽消耗，經(jīng)濟環(huán)保效益更突出。目前本法已經(jīng)在試驗室和小試裝置上得以驗證，準備進行工業(yè)化應用。

6 小結

芳烴浸泡回收廢氧化鋁中蒽醌的方法，控制浸泡時間2～3h，回收液重復浸泡2～3次，既能取得良好的回收效果又能提高回收液中的蒽醌濃度便于返回系統(tǒng)循環(huán)利用。工藝流程優(yōu)化改進后單個白土床（裝填72t氧化鋁）可多回收1t的蒽醌，同時還能附帶回收一部分的磷酸三辛酯，經(jīng)濟效益顯著，有望在行業(yè)內推廣應用。

Recovery of Anthraquinone from Waste Aluminium Oxide

XIANG Xiang, SHE Lin-yuan, XU Chun-he
(Hubei Sanning Chemical Industry Co.Ltd., Zhijiang 443206, China)

文獻標識碼：B

1671-9905(2015)03-00 -

項翔(1990-)，男，化學工程與工藝專業(yè)，本科，主管技術員，電話：15171825941，E-mail： xiangzhongxiang@126.com

2014-12-31