新一代蒽醌载体技术革新双氧水生产 有望实现装置产能翻倍
双氧水是重要的基础化学品，但生产过程涉及多种危险化学品和工艺，存在双氧水分解、气相燃爆等安全隐患。近日，由中石化石油化工科学研究院有限公司炼油工艺与催化剂国家工程研究中心研发的“助力双氧水绿色安全大型化生产的新一代蒽醌载体设计”项目获第四届中央企业熠星创新创意大赛二等奖。该技术通过设计新型蒽醌载体，“治愈”了传统生产工艺蒽醌产品稳定性差、依赖碱消除降解物的顽疾，有望让双氧水生产彻底摆脱碱的“束缚”，从源头铲除相关事故发生的可能。
三大痛点 传统蒽醌法暗藏隐患
生产双氧水的核心在于蒽醌载体。项目第一完成人、石科院第二十六研究室青年科技工作者石鹏介绍道：“目前，双氧水生产普遍采用蒽醌法，蒽醌载体就像是双氧水生产的‘载氢血细胞’，通过蒽醌加氢和氧化两步反应制备双氧水。”
现有载体存在“先天不足”。石鹏表示：“在生产过程中，因现有的乙基蒽醌或戊基蒽醌产品稳定性较差，不可避免地会生成降解物。而双氧水生产过程又像人体血液循环一样，降解物就好比血栓，会随着循环次数的增加逐步堆积。这些降解物如果不及时处理，还会继续降解，导致生产效率下降，甚至影响产品质量。
由于载体的缺陷，当前国内外双氧水生产的主要工艺均存在安全忧、环保差、效率低的痛点。
不断“坏死”的载体，必须用碱“透析”再生。项目第二完成人、石科院第二十六研究室副主任郑博指出：“若要将循环中的‘血栓’去除，就需要进行碱再生处理，整个工艺环境就会处于酸碱交替的状态，此时若双氧水与碱性环境接触，就极易发生分解爆炸。”
除安全问题以外，传统乙基蒽醌、戊基蒽醌载体还存在环境污染大、效率低的问题。郑博说道：“处理降解产物会产生大量废碱液和固体废物，固废量每年超过10万吨，对环境造成严重污染。同时，传统乙基蒽醌、戊基蒽醌载体采用苯酐法生产，生产过程污染较大。此外，由于蒽醌溶解度低、稳定性差等因素，生产效率不足，单套双氧水装置规模难以达到20万吨/年以上，且投资大、成本高，无法满足大型化生产的需求。”
一只“触手” 从源头打消用碱需求
为解决上述问题，中国石化首席专家、中国石化流化床蒽醌法制备双氧水成套技术首席宗保宁教授带领研究团队，设计开发了新一代蒽醌载体。该团队从蒽醌分子结构设计入手，用一只“触手”便解决了安全忧、环保差、效率低的行业痛点。
“为提升蒽醌载体性能，针对分子与催化剂的接触和加氢反应的效率问题，我们通过巧妙的分子设计，减少无用加氢反应的发生，提高加氢的选择性和效率，新一代蒽醌载体的稳定性也得到极大提升。”石鹏回忆道。
他指出，该载体能够在深度加氢条件下保持良好的性能，小试中未发现明显降解，有望去除整个生产流程中的碱再生环节，从而避免因降解产物引发的安全问题和环境污染。
在效率方面，该载体因其特殊结构，与传统乙基、戊基蒽醌相比，溶解度大幅提高，单位体积内的工作载体数量增加;通过配方优化设计，蒽醌分子的溶解度提高了数倍，显著提升了双氧水的生产效率，满足了大型化生产的需求。石鹏表示：“我们自主开发的新一代双氧水工作载体，在绿色高效安全的前提下有望实现双氧水产能翻倍。”
九年攻关 推动产业跨越式发展
“近些年，我们将蒽烷基化—氧化法成套技术路线延伸到制备新一代蒽醌载体上来，目前已经打通全流程，正在推进产业化进程。”石鹏表示。
经过9年攻关，该团队攻克了4个难题，开发了5项技术，攻克了高效催化烷基化、高熔点高沸点物系分离、活性氧催化氧化(首次应用)、氧化放大安全控制的难题，开发了蒽烷基化技术、烷基蒽混合物分离及蒽回收技术、烷基蒽催化氧化技术、烷基蒽醌分离纯化技术、烷基化和氧化催化剂回收技术五大技术。
这些成果只是中石化石油化工科学研究院有限公司炼油工艺与催化剂国家工程研究中心科技创新的冰山一角。据了解，该中心自1994年成立以来，先后开发出高效环保芳烃生产技术、面向国Ⅴ的高效低碳柴油加氢技术、高效乙苯生产技术、S Zorb汽油临氢脱硫技术、浆态床蒽醌法制双氧水成套技术、FCBR装置化污水处理技术、国际首创的MFI分子筛重油催化裂化技术，获国家科技进步特等奖一项、国家技术发明奖二等奖一项、国家科技进步二等奖一项，以及20余项省部级以上奖励，百余项科研成果完成了工业转化。
谈起新一代蒽醌载体设计的初衷，郑博感慨地说：“我们希望生产出来的产品能不断循环，并且尽可能不产生降解物，这样能从根本上避免对碱性环境因素的依赖，减少安全风险和环保压力，新一代蒽醌载体性能符合团队预期。”
“目前，国内外同行主要集中在乙基蒽醌和戊基蒽醌的绿色化生产技术开发上。我们率先意识到开发新型蒽醌产品对提升双氧水产业水平的重要性，并在蒽醌载体的分子设计和绿色制备工艺方面实现了突破。”石鹏信心十足地表示，“我们相信，这项技术将推动我国双氧水及其相关产业跨越式发展，助力我国绿色化工产业发展。”
