CN103663385B - 一种生产过氧化氢的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生产过氧化氢的方法和装置，包括氢化工序、氧化工序、萃取工序、产品净化工序和工作液处理工序。所述氢化工序设有氢化塔、过滤器、换热器、气液分离器和泵。氢化塔分为上塔和下塔，上塔和下塔分别设有两层催化剂床层、氢气入口、氮气入口、工作液入口和出料口。氢化过程中氢气、工作液和氮气进入氢化塔并流下行进行氢化反应制得氢化液，氢化反应温度为40～70℃，反应压力为0.25～0.35MPa，氮气的量为氢气体积量的1～100%。本发明通过向氢化塔中通入氮气减少了氢气的用量，氢气稀释后分布更为均匀，提高了氢化反应过程的稳定性和可控性，减少催化剂中毒，有利于延长催化剂的使用寿命。

Description

一种生产过氧化氢的方法和装置

技术领域

    本发明属于化工产品生产技术领域，涉及一种过氧化氢的生产方法和装置，具体涉及一种蒽醌法生产过氧化氢的方法和装置。

背景技术

过氧化氢俗称双氧水，是一种重要的工业原料，广泛应用于化学合成、环境保护、造纸、国防军事、电子、医药、食品和农业等领域。可以用作氧化剂、漂白剂、消毒剂、聚合引发剂、交联剂和推进剂。蒽醌法是当今工业上生产过氧化氢的主要方法，世界上98%以上的过氧化氢采用蒽醌法生产。过氧化氢生产主要包括氢化、氧化、萃取和工作液处理等过程，其中氢化反应过程是过氧化氢生产的主要过程，氢化反应的性能关系到产品产率、原材料消耗、产品产量及生产的稳定性。

现有技术氢气和工作液在装有催化剂床层的氢化塔中并流向下进行氢化反应，存在的问题是氢气不能均匀分布，为控制反应压力，必须有大量的氢气循环，氢气是反应物，因此不利于反应器的压力控制，影响操作的稳定性。氢气中含有少量杂质如CO等引起钯催化剂中毒失活，随着氢气体积流量的增大，有害气体的量也增大，因此高浓度氢气会影响催化剂的使用寿命，缩短装置的生产周期。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种生产过氧化氢的方法，以减少氢气消耗，提高氢化反应操作的稳定性和可控性，减少催化剂中毒，延长催化剂使用寿命。本发明的另一目的是提供一种实现上述方法的生产过氧化氢的装置。

本发明生产过氧化氢的方法，包括工作液经过氢化过程、氧化过程和萃取过程，萃取物经净化制成双氧水，萃取余液经工作液处理过程返回氢化过程。在氢化过程中氢气和工作液进入设有钯催化剂床层的固定床氢化塔，并流下行进行氢化反应制得氢化液，氢化反应温度为40～70℃，反应压力为0.25～0.35Mpa。氢化过程向氢化塔通入氮气，通入氮气的量为氢气体积量的1～100%。

工作液以2-乙基蒽醌和四氢-2-乙基蒽醌为溶质，以重芳烃和磷酸三辛酯混合液为溶剂配制成的溶液。2-乙基蒽醌和四氢-2-乙基蒽醌质量比为 2.5～2.7：1，工作液中蒽醌的有效浓度为130～140g/l。重芳烃与磷酸三辛酯的体积比为75：25，重芳烃为炼油铂重整的C9、C10馏分。钯催化剂的载体为活性氧化铝小球，催化剂的钯含量为0.3±0.02（wt）%。

本发明生产过氧化氢的装置，包括氢化工序、氧化工序、萃取工序、产品净化工序和工作液处理工序。氢化工序设有氢化塔、气液分离器和泵。氢化塔分为上塔和下塔，上塔和下塔分别设有两层催化剂床层、氢气入口、工作液入口和出料口。氢气入口分别位于上塔和下塔的顶部，工作液入口位于上塔和下塔的上部，出料口位于上塔和下塔的底部。氢气入口与氢气管路连接，上塔工作液入口与工作液管路连接，上塔出料口与下塔工作液入口连接，下塔的出料口连接到气液分离器入口。气液分离器的气体出口连接到气体处理单元，液体出口分为两路，一路经泵连接到上塔的工作液入口，另一路连接到氧化工序。氢化塔上塔和下塔的顶部分别设有氮气入口，所述氮气入口与氮气管路连接。

每层催化剂床层的上部设有气液分配盘。装置设有换热器和过滤器，气液分离器液体出口通过泵、过滤器和换热器连接工作液入口。

本发明生产过氧化氢的方法，通过向氢化塔中通入氮气，减少了氢气的用量，提高氢化反应过程操作的稳定性和可控性。加入氮气之后氢气浓度降低，氢气稀释后分布更为均匀，有利于提高氢化反应的选择性。反应过程随氢气浓度降低，氢化塔中有害气体的量减少，减少催化剂中毒，有利于提高催化剂稳定性，延长催化剂的使用寿命。本发明生产过氧化氢装置上下塔结构的氢化塔，有利于工作液和氢气的充分反应，产品收率高。每层催化剂床层的上部设有气液分配盘，有利于气液充分接触，提高产品收率。

附图说明

图1为本发明生产过氧化氢的工艺流程示意图；

图2为氢化工序的流程示意图。

其中：

1—氮气入口、2—上塔、3—催化剂床层、4—上塔出料口、5—下塔氢气入口、6—下塔氮气入口、7—下塔、8—出料口、9—氢气入口、10—工作液入口、11—氢化塔、12—下塔工作液入口、13—换热器、14—过滤器、15—气液分离器、16--—泵、17—液体分配盘。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

本发明生产过氧化氢的装置，包括氢化工序、氧化工序、萃取工序、产品净化工序和工作液处理工序。如图2所示，氢化工序设有氢化塔11、换热器13、过滤器14、气液分离器15和泵16，氢化塔分为上塔2和下塔7，上塔和下塔分别设有两层催化剂床层3，每层催化剂床层的上部设有液体分配盘17。上塔设有氢气入口9、氮气入口1、工作液入口10和上塔出料口4，下塔设有下塔氢气入口5、下塔氮气入口6、下塔工作液入口12和出料口8。氢气入口和氮气入口位于上塔的顶部，工作液入口位于上塔上部的侧面，上塔出料口位于上塔的底部。下塔氢气入口和下塔氮气入口位于下塔的顶部，下塔工作液入口位于下塔的上部，出料口位于下塔的底部。氢气入口和下塔氢气入口与氢气管路连接，氮气入口和下塔氮气入口与氮气管路连接。上塔的工作液入口10与工作液管路连接，上塔出料口4与下塔工作液入口12连接，下塔的出料口8连接到气液分离器15的入口。气液分离器的气体出口连接到气体处理单元。气液分离器的液体出口分为两路，一路经泵16、过滤器14和换热器13连接工作液入口10，另一路连接到氧化工序。

生产过氧化氢的过程，如图1所示，工作液经过氢化、氧化、萃取过程，萃取物经净化制成双氧水产品，萃余液经工作液处理过程返回氢化过程。氢化过程中氢气、氮气分别从氮气入口1、氢气入口9进入氢化塔11的上塔2，氮气的体积流量为氢气体积流量的50%，工作液从工作液入口10进入上塔的上部。氮气、氢气和工作液经过气液分配盘17并流下行，一同进入第一层催化剂床层3，氢气和工作液中的蒽醌在催化剂的作用下进行加氢反应，反应温度为50℃，反应压力为0.25 Mpa，工作液中蒽醌的有效浓度为130~140g/l。然后气液反应物下行经过气液分配盘到第二层催化剂床层3以同样的条件进行反应。离开第二催化剂床层的气液反应混合物经上塔出料口4和下塔工作液入口12进入下塔7，氢气和氮气分别从下塔氢气入口5和下塔氮气入口6进入下塔，氮气的体积流量为氢气体积流量的50%。氢气、氮气和工作液并流下行经过气液分配盘和两层催化剂床层继续进行加氢反应，反应条件与上塔反应条件相同。反应后气液混合物料经出料口8进入气液分离器15进行气液分离，分出的气体到气体处理单元进行气体处理。分出的液体分为两路，一路作为氢化中间产品到氧化工序继续加工，另一路作为循环由泵16抽出，经过滤器14过滤和换热器13换热后经工作液入口10返回氢化塔11。

工作液以2-乙基蒽醌和四氢-2-乙基蒽醌为溶质，以重芳烃和磷酸三辛酯混合液为溶剂配制成的溶液。2-乙基蒽醌和四氢-2-乙基蒽醌的质量比为2.6:1，重芳烃与磷酸三辛酯的体积比为75：25，重芳烃为炼油铂重整的C9、C10馏分。钯催化剂的载体为活性氧化铝小球，催化剂的钯含量为0.3±0.02（wt）%。实施本发明后催化剂使用周期延长，操作稳定性好。

Claims (3)

1.一种生产过氧化氢的装置，包括氢化工序、氧化工序、萃取工序、产品净化工序和工作液处理工序，所述氢化工序设有氢化塔（11）、气液分离器（15）和泵（16），所述氢化塔分为上塔（2）和下塔（7）；所述上塔和下塔分别设有两层催化剂床层（3）、氢气入口、工作液入口和出料口，所述氢气入口分别位于上塔和下塔的顶部，工作液入口位于上塔和下塔的上部，出料口位于上塔和下塔的底部；所述氢气入口与氢气管路连接，上塔的工作液入口（10）与工作液管路连接，上塔出料口（4）与下塔工作液入口（12）连接，下塔的出料口（8）连接到气液分离器（15）入口；气液分离器的气体出口连接到气体处理单元，液体出口分为两路，一路经泵（16）连接到上塔的工作液入口，另一路连接到氧化工序，其特征是：所述氢化塔上塔和下塔的顶部分别设有氮气入口，所述氮气入口与氮气管路连接。

2.根据权利要求1所述的生产过氧化氢的装置，其特征是：每层催化剂床层（3）的上部设有液体分配盘（17）。

3.根据权利要求1所述的生产过氧化氢的装置，其特征是：所述装置设有换热器（13）和过滤器（14），气液分离器（15）液体出口通过泵（16）、过滤器和换热器连接到工作液入口（10）。