一种蒽醌法生产过氧化氢的加氢方法技术

本发明专利技术公开了属于化工反应技术领域的一种蒽醌法生产过氧化氢的加氢方法。该方法将含氢气的气相分散到含蒽醌衍生物的工作液中，得到含微米级气泡的气－液混合流体，进而使气－液混合流体以３～１０００ｈ－１的空速流过装填加氢催化剂的管式反应器完成加氢过程。该方法将气－液微分散过程和固定床催化加氢过程直接集成起来，强化了相间传质并使不同反应物间反应物与催化剂间的接触更加充分和均匀，提高了加氢过程的效率和可控性，改善了过氧化氢生产的经济性和安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化工反应
，具体涉及一种蒽醌法生产过氧化氢的加氢方 法。
技术介绍
过氧化氢是一种重要的工业原料，可以广泛应用于化学合成、环境保护、造 纸、纺织、国防军事、电子、医药、食品和农业等行业中，作为氧化剂、漂白剂、消毒 剂、聚合物引发剂和交联剂、推进剂等。蒽醌法是当今工业上生产过氧化氢的主要方 法，目前世界上98%以上的过氧化氢是采用该方法生产。含蒽醌衍生物工作液的催化加 氢过程是蒽醌法中的重要步骤。该过程对蒽醌法生产过氧化氢的经济性和安全性，都有 重大影响。目前，工业上常用的加氢方法是以负载钯的活性氧化铝颗粒作为催化剂，将工 作液和氢气同时通入装填催化剂的滴流床反应器、流化床反应器或浆态床反应器来实现 的。该方法存在的问题是反应器内气相、液相和固相的接触效率低，催化加氢过程效率 低，物料在设备中需要停留较长时间，造成设备体积大，选择性低。所以，发展高效蒽 醌法生产过氧化氢的加氢新方法，具有重要的经济技术价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，该方法将气液微分 散技术和固定床催化加氢过程直接集成起来，强化了相间传质并使不同反应物间、反应 物与催化剂间的接触更加充分和均勻，可以提高加氢过程的效率和可控性，改善过氧化 氢生产的经济性和安全性。，其特征在于，按如下步骤进行(a)首先在30 80°C温度和0 IMPa压力(表压)下将含氢气的气相分散到 含蒽醌衍生物的工作液中，得到含微小气泡的气_液混合流体；(b)其次在30 80°C温度和0 IMPa压力(表压)下，将气-液混合流体以 3 lOOOh—1的空速流过装填加氢催化剂所得的管式反应器，加氢反应在反应器内进行， 得到反应后的气_液混合流体；(c)最后将反应后的气_液混合流体经气_液分离得到液相产物氢化工作液。所述步骤(a)中含氢气的气相为纯氢气或氢气和惰性气体的混合物，惰性气体包 括氮气、氦气，氢气在气相中的体积分数为 100%。所述步骤(a)中含蒽醌类衍生物工作液，溶质为蒽醌类衍生物，主要是2-烷基 蒽醌及四氢2-烷基蒽醌，如2-乙基蒽醌、四氢2-乙基蒽醌。所述步骤(a)中含蒽醌衍生物工作液中，溶剂为蒽醌溶剂和氢蒽醌溶剂的混合 物，蒽醌溶剂为C9 Cn的高沸点混合芳烃或甲基萘，氢蒽醌溶剂为磷酸三辛酯或二异丁 基甲醇。3所述步骤(a)中含蒽醌衍生物的工作液中，蒽醌类衍生物的浓度为O.Olmol/L lmol/L0所述步骤(a)中分散过程包括搅拌分散过程以及以微孔膜、微孔筛板、微米级通 道为分散介质的分散过程。所述步骤(a)中微小气泡的平均直径为10 1000微米。所述步骤(b)中加氢催化剂为镍载体催化剂或钯载体催化剂。本专利技术的有益效果本专利技术将含氢气的气相分散在含蒽醌衍生物的工作液中，气相的分散状态为微 米级尺寸的气泡，与传统气-液传质设备中毫米或厘米级气泡的分散状态相比，传质比 表面积可提高100 1000倍，同时气相和液相分别具有更均一的分布状态；具有微米级 气泡分散状态的气-液混合流体与加氢催化剂接触时，高的比表面积可以提供大的与催 化剂的接触面积，有利于催化加氢过程的快速进行；气相和液相均一的分布状态，有利 于避免由于气相和液相分布不均一导致的局部过度加氢导致选择性降低的现象的出现， 从而有利于催化加氢过程的可控进行。本专利技术所提供的方法，在其加氢过程中，气-液_固三相接触面积大，反应时 间短，可减小设备体积，并减少单位体积加氢产物所需要的催化剂用量；气相和液相的 分布均勻，根据分散方式和操作条件调整反应时间，即可控制蒽醌及其衍生物的加氢程 度，避免局部加氢，提高反应过程的选择性。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明实施例1 首先，将间三甲苯和磷酸三辛酯混合配制溶液，其中，磷酸三辛酯体积分数为 25%,得到溶剂，将2-乙基蒽醌作为溶质与溶剂混合，配制溶液，得到工作液，其中 2-乙基蒽醌浓度为0.01mol/L。在温度为30°C，压力为500kPa(表压)的条件下，使 总量为O.Olmol的氢气和氮气的混合气体以微孔膜为分散介质通入40mL的工作液中， 到气泡平均直径为10微米的气-液混合流体，其中氢气的体积分数为80%。然后，在 温度为30°C，压力为500kPa(表压)的条件下，使气-液混合流体以4001T1的空速流过 钯-a-Al203填充所得的管式反应器，得到反应后的气-液混合流体。最后，在气-液 分相装置中，将反应后的气-液混合流体分离，得到液相产物氢化工作液。加氢产物的总浓度可达0.005mol/L。实施例2 首先，将邻三甲苯和磷酸三辛酯混合配制溶液，其中，磷酸三辛酯体积分数为 30%,得到溶剂，将四氢2-乙基蒽醌作为溶质与溶剂混合，配制溶液，得到工作液，其 中四氢2-乙基蒽醌浓度为O.lmol/L。在温度为40°C，压力为500kPa (表压)的条件下， 使总量为0.02mol的氢气和氮气的混合气体以微孔膜为分散介质通入20mL的工作液中， 到气泡平均直径为100微米的气-液混合流体，其中氢气的体积分数为75%。然后，在 温度为40°C，压力为500kPa(表压)的条件下，使气-液混合流体以5001T1的空速流过 钯-a-Al203填充所得的管式反应器，得到反应后的气-液混合流体。最后，在气-液分相装置中，将反应后的气-液混合流体分离，得到液相产物氢化工作液。加氢产物的总浓度可达0.04mol/L。实施例3 首先，将对三甲苯和二异丁基甲醇混合配制溶液，其中，二异丁基甲醇体积分 数为27%，得到溶剂，将2-乙基蒽醌及四氢2-乙基蒽醌作为溶质与溶剂混合，配制溶 液，得到工作液，其中2-乙基蒽醌浓度为0.2mol/L，四氢2-乙基蒽醌浓度为O.lmol/L。 在温度为50°C，压力为0(表压)的条件下，使总量为0.05mol的氢气和氮气的混合气体 以微孔筛板为分散介质通入lOOmL的工作液中，到气泡平均直径为200微米的气-液混 合流体，其中氢气的体积分数为60%。然后，在温度为50°C，压力为0(表压)的条件 下，使气-液混合流体以7001T1的空速流过钯-a-Al203填充所得的管式反应器，得到反 应后的气-液混合流体。最后，在气-液分相装置中，将反应后的气-液混合流体分离， 得到液相产物氢化工作液。加氢产物的总浓度可达0.16mol/L。实施例4 首先，将甲基萘和二异丁基甲醇混合配制溶液，其中，二异丁基甲醇体积分数 为31%，得到溶剂，将2-乙基蒽醌作为溶质与溶剂混合，配制溶液，得到工作液，其中 2-乙基蒽醌浓度为0.3mol/L。在温度为40°C，压力为600kPa(表压)的条件下，使总量 为0.05mol的氢气和氮气的混合气体以微米级通道为分散介质通入lOmL的工作液中，到 气泡平均直径为1000微米的气-液混合流体，其中氢气的体积分数为10%。然后，在 温度为40°C，压力为600kPa(表压)的条件下，使气-液混合流体以lOOOh—1的空速流过 钯-a-Al203填充所得的管式反应器，得到反应后的气-液混合流体。最后，在气-液 分相装置中，将反应后的气-液混合流体分离，得到液相产物氢化工作液。加氢产物的总浓度可达0.12mol/L。实施例5:首先，将间三甲苯和二异丁基甲醇混合配制溶液，其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蒽醌法生产过氧化氢的加氢方法，其特征在于，按如下步骤进行：（ａ）首先在３０～８０℃温度和０～１ＭＰａ压力（表压）下，将含氢气的气相分散到含蒽醌衍生物的工作液中，得到含微小气泡的气－液混合流体；（ｂ）其次在３０～８０℃温度和０～１ＭＰａ压力（表压）下，将气－液混合流体以３～１０００ｈ↑［－１］的空速流过装填加氢催化剂所得的管式反应器，加氢反应在反应器内进行，得到反应后的气－液混合流体；（ｃ）最后将反应后的气－液混合流经气－液分离得到液相产物氢化工作液。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谭璟，骆广生，吕阳成，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11