中能化工食品级、电子级双氧水项目分析

2022-11-30 09:48刘桂

氮肥与合成气 2022年11期

刘桂

(安徽晋煤中能化工股份有限公司, 安徽临泉 236400)

食品级双氧水作为生产加工助剂，在食品行业起到消毒、杀菌、漂白等作用[1]。目前新冠肺炎病毒施虐全球，食品级双氧水还可作为大型公共场所的消杀剂，用于空气净化。同时，其分解产物中富含氧气，有助于空气富氧，是不可多得的空气清新剂。

电子级双氧水是大规模集成电路生产中必不可少的原料，被广泛应用在半导体和超大集成电路的装配、加工过程中，起到清洗和腐蚀的作用。电子级双氧水的应用日趋广泛，据统计，2019年全球电子级双氧水市场规模达到了25亿元，预计2026年将达到41亿元，年复合增长率为10.2%。

电子级双氧水可应用在半导体硅晶片清洗剂、蚀刻剂、光刻胶去除剂领域，还可用于高级绝缘层制取、电镀液无机杂质去除，以及电子行业中铜合金、镓、锗的处理。目前，我国大部分电子级双氧水的来源主要依靠进口[2]。

1 项目背景

安徽晋煤中能化工股份有限公司(简称晋煤中能)现有双氧水产能为40万t/a，拥有3个双氧水品种(其质量分数分别为27%、35%、50%)。

近年来，随着普通双氧水产能的增加，产品同质化竞争日趋激烈，利润空间受到压缩。同时，电子技术及航天工业的发展使下游高端市场迅速发展，对于电子级双氧水的需求也与日俱增。受技术条件的限制，国内电子级双氧水产能偏低，大量依靠进口[3]。

鉴于上述原因，晋煤中能拟在现有工业级双氧水品种基础上开发食品级、电子级双氧水产品。因初涉高纯过氧化氢技术，计划从初级纯化做起，先实现食品级过氧化氢工业化生产。经过充分论证、考虑和考察，晋煤中能与扬州荣祥科技发展有限公司(简称扬州荣祥)合作研究，实现G2级产品生产。扬州荣祥推荐从美国引进的高纯过氧化氢生产技术，经过深入交流，晋煤中能认为其技术先进，满足双氧水产品提质增效的需要。目前，双方已签订技术合作合同，项目建设有序推进。

双方经过调研、探索、消化国外先进技术，已形成成套的工艺技术方案、设备控制方案。经过论证、试验等阶段，决定委托江苏省化工设计院进行施工图设计。目前，项目的设备订货已全部完成，土建工程施工已完成，并落实项目安装施工单位、防腐施工单位。设备陆续到货后，将进行工程安装，以及系统清洗、酸洗钝化环节。后期经项目验收后，将转入试生产运行。

2 工艺技术

目前，国内外生产工业级双氧水几乎全部采用蒽醌法工艺，典型工艺过程示意见图1。

EAQ—2-乙基蒽醌；AR—重芳烃；TOP—磷酸三辛酯。

基于蒽醌法双氧水生产工艺，工业级双氧水中含有大量的蒽醌类有机杂质以及铅、砷等金属离子和机械杂质。这些杂质中，蒽醌、铅、砷是致癌物质，不能用于食品行业；金属离子和机械杂质的存在，也不能直接用于电子行业。

食品级、电子级双氧水采用特殊方法提纯，去除原料中的杂质，是一种高品质、高纯净度的双氧水，具有纯度高、杂质少、稳定性好，以及不含有毒、有害杂质等优点，被广泛应用于食品及电子行业。

3 核心技术和工艺流程

食品级、电子级双氧水的生产，需要在工业级双氧水的基础上提纯，以满足食品、电子行业的要求。本项目主要采用树脂吸附、离子交换技术来除去工业级双氧水中的杂质。

采用纯化树脂与脱离子的阴阳离子交换树脂，用自下而上的方式进行吸附。吸附树脂除去有机物，目的是降低双氧水中总有机碳(TOC)含量，离子交换树脂去除双氧水中的阴阳离子。根据产品要求不同，所用树脂级数不同，食品级双氧水需要经过三级吸附，而电子级双氧水需要经过八级树脂处理才能达到要求。离子交换树脂采用均粒形式，降低了因粒度产生的压降问题，也提高了交换精度。经过每一级树脂吸附后，进入缓冲罐的料液温度需要降低到 5 ℃以下，才能进入下一级吸附环节[4]。

整套树脂吸附装置主体由树脂吸附柱、管路阀门、溶剂储槽以及解吸系统组成。树脂吸附柱全部采用SS304L不锈钢材质，上下布水装置使用SS304L不锈钢水帽，管道材质使用SS304L不锈钢材质。树脂吸附柱后采用网式精密过滤器，避免树脂进入成品。

离子交换树脂柱全部采用聚丙烯材质，上下布水装置使用聚丙烯水帽，阀门管道使用卫生级PPH材质。离子交换树脂柱后采用网式精密过滤器，避免树脂进入成品。

现已初步确定采用西安蓝晓科技新材料股份有限公司生产的树脂，并根据实际需求进行定制生产。

整套树脂吸附装置工艺流程见图2。