專利名稱：：一種超純過氧化氫的制造工藝及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種超純過氧化氫(H2O2)的制造工藝及設(shè)備。工業(yè)級的H2O2由于其生產(chǎn)工藝的原因，不可避免的含有大量的有機碳和陰陽離子雜質(zhì)，而不適合某些特殊行業(yè)(如食品、半導體)生產(chǎn)工藝的要求。然而H2O2是一種不易被凈化的物質(zhì)，因為其具有強氧化性、熱敏性、不穩(wěn)定性。目前常用的H2O2提純有石英塔連續(xù)蒸餾法，但是產(chǎn)品的純度要求較高時，如陽離子含量要求小于1PPb，有機碳含量要求小于1PPm，則非常困難；該方法原料H2O2利用率約為85％，生產(chǎn)成本較高。產(chǎn)量較大、成本較低的生產(chǎn)方法有反滲透法，該方法對H2O2水溶液中的有機碳有很好的脫除效果，產(chǎn)品穩(wěn)定度也非常好。但是不適合生產(chǎn)陽離子含量要求小于50PPb的產(chǎn)品，原料H2O2利用率約為70％。用離子交換法生產(chǎn)的超純H2O2產(chǎn)品中單一陰離子可以小于200PPb，單一陽離子可以小于1PPb；但是離子交換法對H2O2水溶液中的有機碳脫除效果不佳，且往往因有機碳而造成陰樹脂中毒而影響其使用效果。同時離子交換法和蒸餾法生產(chǎn)的H2O2穩(wěn)定度不好，不適合長距離運輸和貯存。本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種提純效果好、產(chǎn)品穩(wěn)定度好、成本較低的超純過氧化氫的制造工藝及設(shè)備。本發(fā)明的目的可以通過采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種超純過氧化氫(H2O2)的制造工藝，其特點是包括以下工藝步驟首先將含雜質(zhì)較多的原料H2O2水溶液通過泵輸入吸附樹脂柱進行有機碳的吸附，然后將除去有機碳的H2O2輸入陰陽離子交換樹脂柱進行離子交換，再將經(jīng)過離子交換的H2O2輸入過濾器以除去顆粒雜質(zhì)，從而得到超純過氧化氫產(chǎn)品；上述工藝過程的運行壓力控制在0.05～1.0Mpa，溫度控制在5～41℃。所述的原料H2O2水溶液的濃度為20～35％(重量)。所述的吸附樹脂柱的吸附樹脂選用苯乙烯、二乙烯苯等共聚而成的大孔吸附樹脂。所述的陰陽離子交換樹脂中陰離子交換樹脂含有碳酸氫根，陽離子交換樹脂為氫型。所述的含雜質(zhì)較多的原料H2O2水溶液通過泵輸入一個或多個串聯(lián)的吸附樹脂柱進行有機碳的吸附。所述的除去有機碳的H2O2輸入一個或多個串聯(lián)的陰陽離子交換樹脂柱進行離子交換。一種制造超純過氧化氫(H2O2)的設(shè)備，其特點是包括原料槽、有機碳吸附樹脂柱、陰陽離子交換樹脂柱、過濾器，所述的各裝置通過管道、閥門以及泵相互連接。所述的設(shè)備中直接與H2O2接觸的部分采用極少溶出雜質(zhì)的氟樹脂材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用了吸附、離子交換以及過濾相結(jié)合的提純方法。它克服了反滲透法提純效果不夠好、原料H2O2利用率低，蒸餾法、離子交換法能耗高以及去除有機碳和產(chǎn)品穩(wěn)定度不夠好的缺陷，所得到的H2O2純度高、成本低、穩(wěn)定度好。采用本發(fā)明制造的超純H2O2(20-35％重量)與提純前的原料H2O2(20-35％重量)不純物指標的化驗結(jié)果如表1所示。表1<tablesid="table1"num="001"><table>不純物指標(PPb)原料槽H2O2成品槽H2O2不純物指標(PPb)原料槽H2O2成品槽H2O2有機碳(TOC)100000＜1000Zn2000.03氯化物(CL)4000＜200Fe6500.3磷酸鹽(PO4)4000＜200Cu1000.02硫酸鹽(SO4)4000＜200Mn1000.1K6000.2Ag500.02Ca8000.1Pb2000.02Na11000.3Ti500.2</table></tables><tablesid="table2"num="002"><table>Mg3300.1Ni500.1Al5000.2Mo3000.5</table></tables>從表1可以看出，本發(fā)明生產(chǎn)的超純H2O2符合以下指標單一陰離子小于200PPb，單一陽離子小于1PPb，總有機碳小于1PPm。該產(chǎn)品的性能指標符合食品、半導體等行業(yè)的生產(chǎn)要求。本發(fā)明為了提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性，在工藝中設(shè)置了用于除去顆粒雜質(zhì)的過濾器，使產(chǎn)品更加穩(wěn)定。同時，本發(fā)明原料的利用率達到99％以上，生產(chǎn)無三廢排放，滿足了環(huán)保要求。圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。下面結(jié)合附圖及具體實施例，對本發(fā)明作進一步詳細說明實施例1如圖1所示，將原料槽1中35％(重量)含有較多雜質(zhì)的原料H2O2，通過泵2的作用進入有機碳吸附樹脂柱3。該柱內(nèi)裝有由苯乙烯、二乙烯苯等共聚而成的大孔吸附樹脂，在此處除去有機碳對后道陰陽離子交換柱中的陰離子交換樹脂亦起保護作用。從此處流出有機碳含量降低的H2O2流入陰陽離子交換樹脂混合柱4，混合柱可以看作是無數(shù)道單級陰陽樹脂交換柱，因此效果特別明顯。當然亦可采用多道陰陽柱的組合，或者是陰陽柱和混合柱的組合。在本實施例中使用的有機碳吸附樹脂為LSA-5大孔吸附樹脂，陰陽離子交換樹脂均為909凝膠型核級樹脂。在本實施例中，吸附柱和交換柱直徑為180mm，大孔吸附樹脂和陰陽離子交換樹脂樹脂層高度均為4000mm。其中陰離子交換樹脂和陽離子交換樹脂體積比例為1∶1，其中陰離子交換樹脂含有碳酸氫根，而陽離子交換樹脂是氫型的。在本實施例中，運行的壓力在0.2Mpa，溫度控制在20℃，每小時生產(chǎn)量控制在陰陽離子交換樹脂體積的5倍，當然產(chǎn)量也可根據(jù)原料H2O2的質(zhì)量進行調(diào)節(jié)。此時從該交換柱流出的H2O2已經(jīng)得到一定程度的凈化，但是H2O2液體中的顆粒雜質(zhì)尚未去除。在以前H2O2的不穩(wěn)定因素認為是由金屬離子、光線、熱所造成，并未意識到顆粒雜質(zhì)對H2O2的危害。由于顆粒雜質(zhì)巨大的表面積使H2O2產(chǎn)生分解現(xiàn)象，而不適合長距離運輸和存儲。圖中過濾器5的精度為0.1μm。此時H2O2得到全面的凈化，大于0.1μm的顆粒每毫升小于30個，穩(wěn)定度得到極大的改善，可以進入儲槽6再經(jīng)過過濾器7至包裝線進行產(chǎn)品包裝。在本實施例中，原料H2O2的利用率大于99％，上述所用交換柱、泵以及過流部分采用極少溶出雜質(zhì)的聚四氟乙烯材料制成。實施例2如圖1所示，將原料槽1中30％(重量)含有較多雜質(zhì)的原料H2O2，通過泵2的作用進入有機碳吸附樹脂柱3。該柱內(nèi)裝有由苯乙烯、二乙烯苯等共聚而成的大孔吸附樹脂，在此處除去有機碳對后道陰陽離子交換柱中的陰離子交換樹脂亦起保護作用。從此處流出有機碳含量降低的H2O2流入陰陽離子交換樹脂混合柱4，在本實施例中使用的有機碳吸附樹脂為HZ902大孔吸附樹脂，陰陽離子交換樹脂為AMBERLITEIRN160核級樹脂。在本實施例中，吸附柱和交換柱直徑為150mm，大孔吸附樹脂和陰陽離子交換樹脂樹脂層高度均為3000mm。其中陰離子交換樹脂和陽離子交換樹脂體積比例為1∶1.2，其中陰離子交換樹脂含有碳酸氫根，而陽離子交換樹脂是氫型的。在本實施例中，運行的壓力在1.0Mpa，溫度控制在41℃，每小時生產(chǎn)量控制在陰陽離子交換樹脂體積的5倍。此時從該交換柱流出的H2O2已經(jīng)得到一定程度的凈化，但是H2O2液體中的顆粒雜質(zhì)尚未去除。由于顆粒雜質(zhì)巨大的表面積使H2O2產(chǎn)生分解現(xiàn)象，而不適合長距離運輸和存儲。圖中過濾器5的精度為0.2μm。此時H2O2得到全面的凈化，大于0.2μm的顆粒每毫升小于20個，穩(wěn)定度得到極大的改善，可以進入儲槽6再經(jīng)過過濾器7至包裝線進行產(chǎn)品包裝。在本實施例中，原料H2O2的利用率大于99％，上述所用交換柱、泵以及過流部分采用極少溶出雜質(zhì)的聚四氟乙烯材料制成。實施例3如圖1所示，將原料槽1中20％(重量)含有較多雜質(zhì)的原料H2O2，通過泵2的作用進入有機碳吸附樹脂柱3。該柱內(nèi)裝有由苯乙烯、二乙烯苯等共聚而成的大孔吸附樹脂，在此處除去有機碳對后道陰陽離子交換柱中的陰離子交換樹脂亦起保護作用。從此處流出有機碳含量降低的H2O2流入陰陽離子交換樹脂混合柱4，在本實施例中使用的有機碳吸附樹脂為LSA-5大孔吸附樹脂，陰陽離子交換樹脂為AMBERLITEUP604高純樹脂。在本實施例中，吸附柱和交換柱直徑為200mm，大孔吸附樹脂和陰陽離子交換樹脂樹脂層高度均為4500mm。其中陰離子交換樹脂和陽離子交換樹脂體積比例為1.2∶1，其中陰離子交換樹脂含有碳酸氫根，而陽離子交換樹脂是氫型的。在本實施例中，運行的壓力在0.05Mpa，溫度控制在5℃，每小時生產(chǎn)量控制在陰陽離子交換樹脂體積的5倍。此時從該交換柱流出的H2O2已經(jīng)得到一定程度的凈化，但是H2O2液體中的顆粒雜質(zhì)尚未去除，由于顆粒雜質(zhì)巨大的表面積使H2O2產(chǎn)生分解現(xiàn)象，而不適合長距離運輸和存儲。圖中過濾器5的精度為0.05μm。此時H2O2得到全面的凈化，大于0.05μm的顆粒每毫升小于50個，穩(wěn)定度得到極大的改善，可以進入儲槽6再經(jīng)過過濾器7至包裝線進行產(chǎn)品包裝。在本實施例中，原料H2O2的利用率大于99％。上述所用交換柱、泵以及過流部分采用極少溶出雜質(zhì)的聚四氟乙烯材料制成。權(quán)利要求1．一種超純過氧化氫(H2O2)的制造工藝，其特征在于，包括以下工藝步驟首先將含雜質(zhì)較多的原料H2O2水溶液通過泵輸入吸附樹脂柱進行有機碳的吸附，然后將除去有機碳的H2O2輸入陰陽離子交換樹脂柱進行離子交換，再將經(jīng)過離子交換的H2O2輸入過濾器以除去顆粒雜質(zhì)，從而得到超純過氧化氫產(chǎn)品；上述工藝過程的運行壓力控制在0.05～1.0Mpa，溫度控制在5～41℃。2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的超純過氧化氫(H2O2)的制造工藝，其特征在于，所述的原料H2O2水溶液的濃度為20～35％(重量)。3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的超純過氧化氫(H2O2)的制造工藝，其特征在于，所述的吸附樹脂柱的吸附樹脂選用苯乙烯、二乙烯苯等共聚而成的大孔吸附樹脂。4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的超純過氧化氫(H2O2)的制造工藝，其特征在于，所述的陰陽離子交換樹脂中陰離子交換樹脂含有碳酸氫根，陽離子交換樹脂為氫型。5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的超純過氧化氫(H2O2)的制造工藝，其特征在于，所述的含雜質(zhì)較多的原料H2O2水溶液通過泵輸入一個或多個串聯(lián)的吸附樹脂柱進行有機碳的吸附。6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的超純過氧化氫(H2O2)的制造工藝，其特征在于，所述的除去有機碳的H2O2輸入一個或多個串聯(lián)的陰陽離子交換樹脂柱進行離子交換。7．一種制造超純過氧化氫(H2O2)的設(shè)備，其特征在于，包括原料槽、有機碳吸附樹脂柱、陰陽離子交換樹脂柱、過濾器，所述的各裝置通過管道、閥門以及泵相互連接。8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造超純過氧化氫(H2O2)的設(shè)備，其特征在于，所述的設(shè)備中直接與H2O2接觸的部分采用極少溶出雜質(zhì)的氟樹脂材料。全文摘要本發(fā)明涉及一種超純過氧化氫(H文檔編號C01B15/00GK1285311SQ0012531公開日2001年2月28日申請日期2000年9月21日優(yōu)先權(quán)日2000年9月21日發(fā)明者顧駿,汪永超,孫宏華,穆國融,毛儉勤申請人:上海哈勃化工有限公司