一种蒽醌法生产双氧水的氢化方法技术

本发明专利技术提供一种蒽醌法生产双氧水的氢化方法，包括如下内容：（1）蒽醌法生产双氧水的工作液与氢气引入“几”形管式反应器的前均化段，氢气经环形分散器分散为微/纳米气泡分散溶解在中心通道的工作液中，工作液在微/纳米气泡作用下混合均化，形成均化物料；（2）均化物料进入上流式氢化反应段，与加氢催化剂接触发生加氢反应，反应物料通过弧形过渡段引入下流式氢化反应段与加氢催化剂接触，进一步加氢；（3）加氢反应产物进入后均化段内的中心通道，补充氢气引入后均化段内的的环形分散器，气液两相混合均化得到均化物料，进入下一工序。本发明专利技术能够有效改善蒽醌加氢反应的均匀性，提高蒽醌氢化反应速率和反应效率，使副反应得到有效控制。

A hydrogenation method for hydrogen peroxide production by anthraquinone process

【技术实现步骤摘要】
一种蒽醌法生产双氧水的氢化方法
本专利技术属于双氧水生产工艺，特别涉及一种蒽醌法生产双氧水的氢化方法。
技术介绍
蒽醌法生产双氧水工艺是以2-乙基蒽醌为载体，溶解于芳烃和磷酸三辛酯按照一定比例组成的溶剂中（称为工作液），工作液在催化剂作用下与氢气发生蒽醌加氢反应得到的氢化液，氢化液再进入氧化单元与空气中的氧气发生氧化反应，得到含有过氧化氢的氧化液，然后用纯水将氧化液里的过氧化氢进行逆流萃取出来，得到一定浓度的双氧水溶液。蒽醌氢化单元为双氧水生产的重要部分，对双氧水生产装置的生产效率、物料消耗起着关键的作用。蒽醌氢化反应器一般为常规的固定床氢化反应器，工作液和氢气可以混合或不混合以下流的方式进入氢化反应器，发生蒽醌加氢反应，其中的工作液的溶剂组分为重芳烃、磷酸三辛酯（或2-甲基环己基醋酸酯、或四丁基脲、或2-异丁基甲醇），溶质为蒽醌（2-乙基蒽醌或2-戊基蒽醌）。目前，现有技术中以上述工作液作为工作介质的下流式蒽醌氢化反应过程及反应器存在以下问题：（1）完全下流式反应过程及下流式反应器结构，其物料流动方向与氢气的扩散方向相反，存在上部氢化反应剧烈、下部氢化反应不足的问题；（2）下流式反应过程及下流式反应器结构，由于工作液中各组分的重力影响不同，使工作液中轻、重组分沿着反应器轴向存在一定的浓度差，导致反应器内物料沿轴向的反应不均匀，容易发生过度加氢，并且在过度加氢的区域中氢蒽醌析出，导致催化剂表面板结而失活；（3）若蒽醌加氢过程采用纯上流式氢化反应过程及加氢反应器结构，虽然有利于氢气与工作液的扩散接触和加氢反应，但同样存在工作液中轻、重组分沿反应器轴向的浓度差以及反应不均匀的问题；（4）氢气在工作液中的溶解分散采用简单的混合方式时，造成氢气在工作液中分散状态不稳定，容易逸出工作液主体而影响加氢过程的传质反应，降低蒽醌氢化反应速率和反应效率，达不到理想的氢化效果；（4）在蒽醌氢化反应前，由于工作液反应初期的氢化速率较快，因此工作液内轻、重组分的均匀性对于蒽醌氢化反应的均匀性影响较大，而在蒽醌部分氢化反应后，容易发生过度加氢反应，而工作液中轻、重组分分布不均匀对过度加氢的影响更为严重，为此，现有技术中使氢化过程非常不均匀，有蒽醌氢化不足和氢化过剩的区域，蒽醌氢化不足时降低反应效率，氢化过剩则发生较多副反应。CN201310366752.5提出了一种蒽醌法生产双氧水的氢化工艺，包括如下内容：蒽醌法生产双氧水氢化工艺的工作液和含氢气体，沿反应器内物料流动方向分股引入反应器，在催化剂床层进行加氢反应，每股工作液对应一股含氢气体，其中含氢气体分为2~10股，工作液的股数少于含氢气体股数，沿物料流动方向上最末股物料为含氢气体。该专利技术的目的是减少过度氢化、提高氢效和延长催化剂使用寿命，但仅通过将工作液与氢气分多次混合及反应的方式，并没有解决工作液在氢化过程中由于轻、重组分浓度差造成的反应不均匀的问题。CN201610773556.3提出了一种蒽醌法生产双氧水的氢化方法，包括如下内容：固定床氢化反应器内装填整体式催化剂单元模块，蒽醌法生产双氧水的工作液从氢化反应器顶部引入，经由整体式催化剂单元模块的多孔陶瓷管管口进入到多孔陶瓷管内，经多孔陶瓷管管壁上的微孔形成微气泡向外渗透扩散至催化剂单元模块的孔道中，气液两相接触并经扩散传质发生氢化反应。该方法中通过整体式催化剂单元模块的特殊结构，将氢气均匀扩散至气液两相界面及液相本体，发生快速氢化反应，这对于缩短气液传质扩散和反应时间、提高反应效率有一定的效果，但同样是没有解决工作液在反应过程中由于轻、重组分浓度差造成的反应不均匀的问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种蒽醌法生产双氧水的氢化方法，本专利技术方法采用采用特殊结构的“几”形管式反应器，工作液与氢气进入“几”形管式反应器发生液相氢化反应。本专利技术能够有效改善蒽醌加氢反应的均匀性，提高蒽醌氢化反应速率和反应效率，使副反应得到有效控制。本专利技术中所述的“几”形管式反应器是指该反应器具有类似几字形的外观，如本领域中U形管结构的描述。本专利技术中所述的“上流式”是指反应物流在反应器内的流动方式为由下至上，所述的“下流式”是指反应物流在反应器内的流动方式为由上至下。本专利技术的蒽醌法生产双氧水的氢化方法，包括如下内容：（1）蒽醌法生产双氧水的工作液与氢气引入“几”形管式反应器的前均化段，其中工作液进入前均化段内的中心通道，氢气进入前均化段内的的环形分散器，氢气经环形分散器分散为微/纳米气泡分散溶解在中心通道的工作液中，工作液在微/纳米气泡作用下混合均化，形成均化物料；（2）均化物料进入上流式氢化反应段，与加氢催化剂接触发生加氢反应，反应物料通过弧形过渡段引入下流式氢化反应段与加氢催化剂接触，进一步加氢；（3）加氢反应产物进入后均化段内的中心通道，补充氢气引入后均化段内的的环形分散器，气液两相混合均化得到均化物料，进入下一工序；所述的“几”形管式反应器，包括前均化段、上流式氢化反应段、弧形导流段、下流式氢化反应段、后均化段，各段之间依次连通；前均化段和后均化段为水平管式结构，上流式氢化反应段和下流式氢化反应段为竖直管式结构，弧形导流段为连通上流式氢化反应段和下流式氢化反应段的弧形结构；前均化段设置反应物料入口，后均化段设置反应物料出口。所述的“几”形管式反应器，前均化段包含壳体、环形分散器和中心通道，环形分散器外壳固定在圆形壳体的内壁上，膜管管束均匀分布在环形分散器上，利用膜管管束释放出的纳/微米氢气气泡的剪切力将工作液组分由外向内、由周边向中心通道推动和聚集，形成一种轻、重组分微观均匀的溶氢物料进入上流式氢化反应段发生加氢反应；前均化段的长径比为50:1～1:1，优选5:1～15:1。前均化段的液相物料的停留时间为0.1～5.0分钟，优选0.1～3.0分钟。所述的“几”形管式反应器，上流式氢化反应段与前均化段的末端连通，用于对前均化段形成的轻、重组分微观均匀的溶氢物料进行上流式液相加氢反应；上流式氢化反应段的高径比为1:0.5～1:15，优选1:1～1:5。所述的“几”形管式反应器，弧形导流段内部设置弧形导流板，用于对上流式氢化反应段流出物料进行均布导流；弧形导流板优选为若干组等距分布的弧形导流均布板，导流均布板可以为百叶窗式，百叶窗表面可适当开孔；弧形的圆心角为0°～360°，优选180°～270°。所述的“几”形管式反应器，下流式氢化反应段与后均化段的前端连接，用于对上流式氢化反应段流出物料进行下流式液相加氢反应；下流式氢化反应段的高径比为1:0.5～1:15，优选1:1～1:5。所述的“几”形管式反应器，上流式氢化反应段可以与下流式氢化反应段的直径相同或不同，基于上流式氢化反应段内物料平均流速偏低，而下流式氢化反应段内物料平均流速偏高，为了保证上流式和下流式的反应均匀性，优选上流式氢化反应段的直径小于等于下流式氢化反应段，直径比一般为1:10～1:1。所述的“几”形管式反应器，上流式氢化反应段的顶部及底部与下流式氢化反应段的顶部及底部可以位于同一高度或不同高度，优选位于统一高度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蒽醌法生产双氧水的氢化方法，包括如下内容：（1）蒽醌法生产双氧水的工作液与氢气引入“几”形管式反应器的前均化段，其中工作液进入前均化段内的中心通道，氢气进入前均化段内的的环形分散器，氢气经环形分散器分散为微/纳米气泡分散溶解在中心通道的工作液中，工作液在微/纳米气泡作用下混合均化，形成均化物料；（2）均化物料进入上流式氢化反应段，与加氢催化剂接触发生加氢反应，反应物料通过弧形过渡段引入下流式氢化反应段与加氢催化剂接触，进一步加氢；（3）加氢反应产物进入后均化段内的中心通道，补充氢气引入后均化段内的的环形分散器，气液两相混合均化得到均化物料，进入下一工序；所述的“几”形管式反应器，包括前均化段、上流式氢化反应段、弧形导流段、下流式氢化反应段、后均化段，各段之间依次连通；前均化段和后均化段为水平管式结构，上流式氢化反应段和下流式氢化反应段为竖直管式结构，弧形导流段为连通上流式氢化反应段和下流式氢化反应段的弧形结构；前均化段设置反应物料入口，后均化段设置反应物料出口。/n

【技术特征摘要】
1.一种蒽醌法生产双氧水的氢化方法，包括如下内容：（1）蒽醌法生产双氧水的工作液与氢气引入“几”形管式反应器的前均化段，其中工作液进入前均化段内的中心通道，氢气进入前均化段内的的环形分散器，氢气经环形分散器分散为微/纳米气泡分散溶解在中心通道的工作液中，工作液在微/纳米气泡作用下混合均化，形成均化物料；（2）均化物料进入上流式氢化反应段，与加氢催化剂接触发生加氢反应，反应物料通过弧形过渡段引入下流式氢化反应段与加氢催化剂接触，进一步加氢；（3）加氢反应产物进入后均化段内的中心通道，补充氢气引入后均化段内的的环形分散器，气液两相混合均化得到均化物料，进入下一工序；所述的“几”形管式反应器，包括前均化段、上流式氢化反应段、弧形导流段、下流式氢化反应段、后均化段，各段之间依次连通；前均化段和后均化段为水平管式结构，上流式氢化反应段和下流式氢化反应段为竖直管式结构，弧形导流段为连通上流式氢化反应段和下流式氢化反应段的弧形结构；前均化段设置反应物料入口，后均化段设置反应物料出口。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的“几”形管式反应器，前均化段包含壳体、环形分散器和中心通道，环形分散器外壳固定在圆形壳体的内壁上，膜管管束均匀分布在环形分散器上；前均化段的长径比为50:1～1:1；上流式氢化反应段的高径比为1:0.5～1:15。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：弧形导流段内部设置弧形导流板，用于对上流式氢化反应段流出物料进行均布导流；弧形的圆心角为0°～360°，优选180°～270°。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：下流式氢化反应段与后均化段的前端连接，用于对上流式氢化反应段流出物料进行下流式液相加氢反应；下流式氢化反应段的高径比为1:0.5～1:15。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：上流式氢化反应段与...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨秀娜，何佳，阮宗琳，王昊辰，金平，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11