CN104549066A - 一种浆态床内环流反应装置及应用和生产过氧化氢的方法 - Google Patents

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Abstract

一种浆态床内环流反应装置及应用和生产过氧化氢的方法，包括浆态床反应器和固液分离器，浆态床反应器上部与固液分离器上部连通，浆态床反应器底部与固液分离器底部连通；所述的浆态床反应器内设置同轴的内套筒，所述的浆态床反应器上部，在内套筒与浆态床反应器外壁之间设置外套筒，所述的内套筒内、底部设置原料入口和流体分布器，所述的浆态床反应器顶部设置气体出口，所述的固液分离器内设置过滤组件，并经过滤组件在固液分离器壁设置清液出口。采用该浆态床环流反应器的蒽醌法生产过氧化氢的氢化方法气液固三相分离效率高，避免了催化剂局部持液量过大，降低了过度加氢的可能性，从而有效的提高了氢效，可以得到较高浓度的过氧化氢产品。

Description

一种浆态床内环流反应装置及应用和生产过氧化氢的方法
技术领域
本发明涉及一种浆态床环流反应器及其应用方法，更具体地说，涉及一种适用于蒽醌法生产过氧化氢工艺中氢化过程的浆态床反应器和一种生产过氧化氢的方法。 
背景技术
过氧化氢是一种重要的无机化工原料，它广泛应用于造纸、纺织、化学品合成、军工、电子、食品加工、医药、化妆品、环境保护、冶金等诸多领域。过氧化氢分解后产生水和氧气，对环境无二次污染，是一种绿色化学品。目前国内外普遍采用蒽醌法进行过氧化氢的生产。蒽醌法生产过氧化氢是以蒽醌衍生物作为工作载体，在催化剂的作用下，用氢气将溶解在有机溶剂中的蒽醌衍生物氢化，生成相应的氢蒽醌。然后，氢蒽醌氧化生成过氧化氢和蒽醌衍生物。最后，用水萃取有机溶剂中的过氧化氢得到一定浓度的过氧化氢水溶液作为产品，含有蒽醌衍生物和有机溶剂的工作液则被循环使用。其中，蒽醌氢化过程的效率直接决定过氧化氢的产量和浓度，对整个过氧化氢的生产具有决定意义。目前国内在蒽醌氢化过程中最常用的是下流式固定床反应器，即滴流床反应器，但是固定床反应器存在催化剂利用效率低、反应选择性低、床层内温度分布不均匀、催化剂局部持液量大和工作液降解严重的问题。采用固定床反应器进行氢化过程，氢效一般仅为6～7g/L氢化液。而采用气液并流向上运动的反应器是进行蒽醌衍生物氢化过程的最佳选择。此类反应器包括管式悬浮床反应器、鼓泡床反应器和浆态床反应器。在气液两相并流向上流动的过程中，工作液和氢蒽醌混合溶液作为连续相，而氢气（或氢气与惰性气体混合气）作为分散相，既可以提高工作液的处理量和催化剂的利用率，增加蒽醌转化率，又 克服了固定床催化剂床层局部持液量大，温度分布不均造成的工作液降解的问题。国外新建的大型过氧化氢生产装置一般采用上流式流化床进行氢化反应，氢效一般可达12g/L氢化液以上。 
US4428923公开了一种蒽醌法生产过氧化氢的管式悬浮床氢化反应器系统，反应器成迂回管体系,水平管和垂直管之间由弯头连接,各段管具有相同的通称直径。管外有套管供加热和冷却用,氢化过程就在该反应器中进行。工作液与氢气进入氢化器之前,先经一文丘里混合器预混,催化剂随着工作液一起连续流动,工作液与氢气进行反应,在反应后经过一分离器,将催化剂与氢化液进行初步的分离;分离后还得使用一专用的氢化液过滤器将氢化液与催化剂再次分离,氢化效率为12g/L氢化液。 
CN1298369A提供了一种鼓泡床反应器。反应器优选为立式鼓泡塔，反应器中至少部分的包含水力直径介于1至10mm的通孔或流道构件，通常为床层、针织物、开孔泡沫体或填料，通常为与Sulzer BX填料类似的结构，以供工作液或氢气通过。保证流道构件的侧壁粗糙度为催化剂平均粒径的0.5至5倍，工作液和气相由反应器下部一起进入反应器，在催化剂作用下进行加氢反应，反应后进入固液分离装置进行氢化液与催化剂的分离。该反应系统可以进行间歇和连续两种方式的操作，氢化效率可达15g/L氢化液以上。 
CN1817838A公开了一种适用于蒽醌工作液氢化的流化床反应器。该反应器主体分为上下两部分，下部为氢化反应主体区域，上部具有扩大段结构利于气液分离，反应器内部为空塔，氢化效率可达9.9g/L氢化液。 
对比上述反应器，浆态床反应器由于催化剂颗粒直径很小（一般为几十微米或者更小），消除了催化剂内扩散的影响，具有很高的反应比表面和活性，可以大大减少催化剂的用量，同时反应器内部具有更均匀的流动状态，因此具有良好的技术发展前景。 
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种浆态床内环流反应装置及其应用，该浆态床内环流反应装置适用于气液固三相反应。 
本发明要解决的另一技术问题是提供一种生产过氧化氢方法，加氢单元采用浆态床内环流反应器，加氢效率高，可提高过氧化氢的收率和浓度。 
一种浆态床内环流反应装置，包括浆态床反应器和固液分离器，浆态床反应器上部与固液分离器上部连通，浆态床反应器底部与固液分离器底部连通；所述的浆态床反应器内设置同轴的内套筒，所述的浆态床反应器上部，在内套筒与浆态床反应器外壁之间设置外套筒；所述的内套筒内、底部设置原料入口和流体分布器，所述的浆态床反应器顶部设置气体出口，所述的固液分离器内设置过滤组件，并经过滤组件在固液分离器壁设置清液出口。 
本发明提供的浆态床反应装置的有益效果为： 
本发明提供的浆态床反应装置的浆态床反应器主题内设置内套筒，使反应物流在内套筒内外形成内循环流动，从而使反应物流内的催化剂和气体分布和温度分布更均匀，提高了催化剂的利用率。在反应器顶部浆液与气体分离快，通过流体的内循环，大部分催化剂颗粒留在浆态床反应器内，减轻了进入固液分离器中的催化剂颗粒浓度及后续分离的操作负担，降低了催化剂磨损的几率。从反应器顶部循环回到反应器底部的浆液与新鲜反应物混合，提高了反应器底部催化剂的浓度，有利于新鲜反应物的快速反应，反应器上设置催化剂细粉和失活催化剂取出口和新鲜催化剂补充口，可以在不停工的情况下，定期向反应器内补充催化剂，延长反应器的操作周期。本发明提供的浆态床反应装置适用于蒽醌法生产过氧化氢的工作液氢化过程。 
一种制备过氧化氢的方法，采用上述的浆态床反应装置，工作液和含氢气体由底部进入浆态床反应器的内套筒底部，与内套筒内的浆液混合沿 内套筒向上流动，在加氢催化剂存在下，工作液与氢气反应，经内套筒顶部进入浆态床反应器上部，由于流速降低进行气液分离，气体由气体出口排出，脱气后的浆液沿内套筒之外的空隙向下流动，富含催化剂的氢化液在反应器底部重新回到内套筒内进行反应，部分浆液在浆态床反应器上部进入分离器内经过滤组件进行固液分离，分离出的液相经清液出口出装置为氢化液；氢化液在氧化反应器中与氧气反应得到含有过氧化氢的氧化液；氧化液在萃取塔中萃取分离得到过氧化氢溶液和工作液。 
本发明提供的方法中，所述的浆态床反应器内的反应温度为35-80℃、优选55-75℃；压力为0.1-0.5MPa、优选0.2-0.3MPa。 
本发明提供的制备过氧化氢的方法的有益效果为： 
在本发明提供的浆态床反应器内，工作液中的蒽醌衍生物在反应器内套筒内进行加氢反应，得到氢蒽醌。流体从反应器顶部经内套筒与浆态床反应器之间的空隙向下流动，重新进入内套筒的内循环定向流动，可消除流动死区。使反应器内流体实现完全混合，使反应器内工作液浓度和温度分布更均匀，避免了催化剂局部持液量过大，降低了过度加氢的可能性，从而有效的提高了氢效，进而能提高萃取操作后过氧化氢产品的浓度。采用内设过滤组件的固液分离器，提高固液分离通量和精度。为了提高过滤精度，还可以设置二级或三级固液分离器，以确保后续氧化操作的安全性。 
附图说明
图1为本发明提供的内循环浆态床反应装置的结构示意图。 
图2为水力离心器的结构示意图。 
图3为水力离心器的另一种实施方式的结构示意图。 
其中：1-浆态床反应器；2-内套筒；3-外套筒；4-水力离心器；5、6-流体分布器；7-气泡；8-催化剂；9-固液分离器；10-过滤组件；11-二级过滤器；12-气体原料入口；13-液体原料入口；14-气体出口；15-清液出口； 16-滤饼卸出口；17-二级过滤器清液出口；18-催化剂卸出口；19-催化剂加入口；20-水力离心器与内套筒连接管；21-水力离心器流体导流通道。 
具体实施方式
以下详细说明本发明的具体实施方式，其中，说明书中提到的容器的“上部”是指由上至下容器的0-50%的位置，容器的“下部”是指由上至下容器的50%-100%的位置，容器的“底部”是指由上至下容器的90%-100%的位置，容器的“顶部”是指由上至下容器的0-10%的位置。 
本发明提供的一种浆态床内环流反应装置，包括浆态床反应器和固液分离器，浆态床反应器上部与固液分离器上部连通，浆态床反应器底部与固液分离器底部连通；所述的浆态床反应器内设置同轴的内套筒，所述的浆态床反应器上部，在内套筒与浆态床反应器外壁之间设置外套筒，所述的内套筒内，在底部设置原料入口和流体分布器，所述的浆态床反应器顶部设置气体出口，所述的固液分离器内设置过滤组件，并经过滤组件在固液分离器壁设置清液出口。 
优选地，所述的内套筒与所述的浆态床反应器的高度比为0.3-0.9：1、更优选为0.5-0.7：1，所述的内套筒与浆态床反应器所述的内径比为0.2-0.9：1、更优选0.3-0.7：1。 
优选地，所述的外套筒内径大于内套筒内径，其最大内径与所述的浆态床反应器内径比为0.3-0.9：1。 
优选地，所述的外套筒上沿高于内套筒上沿。 
优选地，所述的外套筒高度与浆态床反应器的高度比为0.1-0.5：1、更优选0.25-0.4：1。 
优选地，所述的外套筒为由上至下直径缩小的一段或多段圆筒组成。优选由两段直径不同的圆筒组成，两段圆筒之间通过倒锥形结构连接。更优选地，所述的外套筒为由上至下直径比为1-4：1的两段圆筒组成，两段 圆筒之间通过倒锥形结构连接。 
优选地，所述的流体分布器的开孔方向朝向浆态床反应器上部。 
优选地，所述的内套筒顶部还设置水力离心器，所述的水力离心器的顶部低于所述的外套筒上沿。 
优选地，所述的水力离心器的最大直径与内套筒的直径比为1-3：1。 
优选地，所述的固液分离器底部与浆态床反应器的连接管线或浆态床反应器底部设置催化剂加入口；所述的固液分离器底部或固液分离器底部与浆态床反应器的连接管线上设置催化剂卸出口。 
优选地，经固液分离器的清液出口连通二级过滤设备。 
优选地，在所述的内套筒和浆态床反应器之间的环隙空间设置接液杯，所述的接液杯为倒圆锥形结构，底部连通固液分离器，所述的接液杯最大直径小于内套筒与反应器之间的距离。 
优选地，本发明提供的浆态床内环流反应装置作为蒽醌法制备过氧化氢的加氢反应器。 
本发明提供的浆态床环流反应器的应用方法，采用上述浆态床内环流反应装置，反应原料由底部经原料入口、流体分布器进入浆态床反应器的内套筒底部，与内套筒内含有固体催化剂颗粒的浆液混合，反应物流在内套筒内反应并向上流动，经内套筒顶部出口进入浆态床反应器的上部，浆液流速降低，气液固三相初步分离，气体经浆态床反应器顶部的气体出口排出，脱气后的浆液一部分在内套筒内外之间形成内循环流动，另一部分在浆态床反应器上部进入固液分离器内过滤分离其中的固体催化剂颗粒，分离出的液相作为产品经清液出口排出反应器，富集了催化剂颗粒的浆液由固液分离器底部回到浆态床反应器底部形成外循环流动。 
一种制备过氧化氢的方法，采用上述的浆态床反应装置，工作液和含氢气体由底部进入浆态床反应器的内套筒底部，与内套筒内的浆液混合沿内套筒向上流动，在加氢催化剂存在下，工作液与氢气反应，经内套筒顶 部进入浆态床反应器上部，由于流速降低进行气液分离，气体由气体出口排出，脱气后的浆液沿内套筒之外的空隙向下流动，富含催化剂的氢化液在反应器底部重新回到内套筒内进行反应，部分浆液在浆态床反应器上部进入分离器内经过滤组件进行固液分离，分离出的液相经清液出口出装置为氢化液；氢化液在氧化反应器中与氧气反应得到含有过氧化氢的氧化液；氧化液在萃取塔中萃取分离得到过氧化氢溶液和工作液。 
本发明提供的方法中，所述的浆态床反应器内的反应温度为35-80℃、优选55-75℃；压力为0.1-0.5MPa、优选0.2-0.3MPa。 
本发明提供的方法中，工作液为烷基蒽醌溶于有机溶剂配制而成。 
本发明提供的方法中，采用的催化剂为耐热无机氧化物上负载第VIII族金属的载体型催化剂。催化剂粒径为10-500μm，优选30-100μm。 
优选地，来自清液出口的液相再经二级过滤设备过滤得到的清液为氢化液。 
本发明提供的浆态床内环流反应装置中，所述的浆态床反应器高度可在3-100m、优选5-30m、最优选8-20m，直径在0.5-10m、优选3-8m。所述的内套筒位于所述的浆态床反应器内中部，与浆态床反应器主体同轴，所述的内套筒的高度小于浆态床反应器的高度，内套筒上沿与浆态床反应器顶部器壁、内套筒下沿与浆态床反应器底部器壁之间均留有空间以供流体通过。所述的内套筒与所述的浆态床反应器的高度之比为0.3-0.9：1、优选0.5-0.7：1。所述的内套筒与所述的浆态床反应器的内径比为0.2-0.9：1、优选0.3-0.7、更优选0.4-0.6：1。 
所述的浆态床反应器上部，在内套筒与浆态床反应器外壁之间设置外套筒，外套筒上沿优选高于内套筒上沿；外套筒可以是直径统一的圆筒，也可以是由上至下直径直径缩小的一段圆筒，或者是由直径不同的多段圆筒组成。内套筒和外套筒将浆态床反应器内的上部空间分隔为内套筒内、内套筒与外套筒之间的环隙和外套筒与反应器壁之间的环隙三部分。 
内套筒顶部优选设置水力离心器，水力离心器的顶部低于外套筒上沿。水力离心器外沿直径与内套筒直径之比为1-3：1。所述的水力离心器由水力离心器与内套筒连接管和水力离心器流体导流通道组成。所述的水力离心器流体导流通道至少为三个，可以采用直管（见附图3）或涡轮状管道（见附图2），管道可以采用圆管或方管，水力离心器用于阻挡来自内套筒的液相流体向上流动，改变流动方向，使流体在内套筒内外形成环流。 
内套筒底部设置原料入口和流体分布器，流体分布器位于内套筒内，位置高于内套筒下沿。所述的原料入口和流体分布器可以分别设置为气相原料入口和气体分布器；液相原料入口和液体分布器。气相原料可以经混合后共用同一个原料入口和流体分布器，也可以通过独立的气相分布器和液相分布器分别进入浆态床反应器。流体分布器的开孔方向优选为朝向上部开孔。 
所述的固液分离器高度可在0.5-10m范围内，固液分离器与浆态床反应器的直径之比为0.1-4，优选0.3-1，最优选0.5-0.8。固液分离器用于对来自浆态床反应器上部经过初步气液固三相分离的浆液进一步固液分离，过滤分离浆液中的固体催化剂颗粒。所述的固液分离器内部设置过滤组件，过滤组件可以是一组或多组。过滤组件可以是陶瓷膜、金属膜、成型金属筛网、烧结孔板、无纺布袋等一种或几种的组合。过滤组件将固液分离器内部空间分隔为浆液区和清液区，浆液区通过管线和浆态床反应器底部连通；在固液分离器的清液区设置清液出口，产品清液由清液出口出料。 
为了满足产品清液中超低催化剂颗粒含量的要求，尤其是所述的浆态创反应装置作为蒽醌加氢反应器，为保证蒽醌氢化液后续氧化操作的安全性，本发明提供的浆态床内环流反应装置优选还设置二级过滤设备，所述固液分离器清液出口连通二级过滤设备。用于进一步分离产品清液中的微细固体催化剂颗粒。还可以在二级过滤设备之后再设置三级过滤设备，确保催化剂被完全阻挡在氧化操作之前。 
所述的固液分离器底部、固液分离器底部与浆态床反应器的连接管线或浆态床反应器底部设置催化剂加入口；所述的固液分离器底部或固液分离器底部与浆态床反应器的连接管线上设置催化剂卸出口。为了保证反应器内催化剂的活性，需要定期检测催化剂的磨损和失活情况，根据情况在催化剂卸出口取出部分细粉和失活催化剂；并通过催化剂加入进口，定期补充新鲜催化剂。 
本发明供的浆态床内环流反应装置的应用方法，反应物流在反应器外完成预混和后由流体分布器进入反应器。反应器内的催化剂与反应物的混合物形成浆液为连续相，气体作为分散相以气泡的形式与浆液接触。反应物流经流体分布器进入浆态床反应器内套筒内，沿内套筒向上方运动。反应物流体在内套筒内进行反应之后，到达内套筒顶部，进入浆态床反应器上部。由于反应器的直径大于内套筒的直径，流体的流速大大降低，在重力作用下，浆液的流动方向由竖直向上逐步改变为抛物线向下，优选情况下，内套筒顶部设置水力离心器，浆液进入水力离心器，并从水力离心器流体导流通道流出，流体的流动方向由竖直向上改变为水平运动。浆液进入内套筒和外套筒之间的环隙空间，由于外套筒上段的直径大于内套筒的直径，流体的速度降低。在此过程中，由于密度的不同，大量混合气泡脱离浆液继续向反应器顶部流动，并最终排出反应器。脱气后的浆液沿内套筒与外套筒之间的环隙向下运动时，流经外套筒的下端，由于直径变小，反应物流流速增加，由于密度不同，固体催化剂颗粒的运动速度高于液体的运动速度，固液相实现初步的分离。含有较多催化剂的浆液沿内套筒外壁与反应器内壁之间的环隙流回反应器底部，沿内套筒下沿重新进入内套筒进行反应。流体在内套筒内部和外部之间产生密度差，形成定向的内循环流动。 
含有少量催化剂的浆液沿外套筒外壁与反应器内壁之间的环隙向上溢流，由于此时环隙的流动阻力较大，固体催化剂颗粒进一步沉降，部分浆 液通过管路导出，进入固液分离器中进一步过滤分离催化剂颗粒。产品清液经固液分离器的清液出口排出。或者再进入二级过滤设备中进一步分离。在固液分离器和二级过滤设备中，固体催化剂颗粒被过滤组件阻挡，形成滤饼，定期通过滤饼排出口排出。 
优选地，在流体自内套筒上沿流回反应器底部的过程中，在内套筒和反应器之间设置若干接液杯，将含有少量催化剂的氢化液进行收集，并导出反应器。从反应器导出的氢化液进入固液分离器进行固液分离。接液杯可以是三角锥形或其他形状，其最大直径小于内套筒与反应器之间的距离。 
一种生产过氧化氢的方法，包括：加氢单元工作液加氢得到氢化液、氧化单元氢化液氧化得到过氧化氢和工作液、抽提分离单元抽提分离得到过氧化氢产品。采用上述浆态床内环流装置作为加氢反应器，所述的液相原料为含有蒽醌衍生物的工作液，所述的气相原料为含氢气体、优选氢气和氮气混合气体。所述的固体催化剂颗粒为加氢催化剂，工作液中的蒽醌衍生物在浆态床反应器内套筒内进行加氢反应，得到含氢蒽醌的氢化液。反应物流在浆态床反应器上部经初步三相分离后，未反应的含氢气体经反应器顶部的气体出口排出；部分浆液进入固液分离器中或者再进入二级过滤设备中过滤分离加氢催化剂颗粒，在清液出口排出氢化液清液。 
氢化液清液再经氧化、萃取后生成浓度稳定的过氧化氢产品。氧化单元还原后工作液经过干燥净化等处理后，返回浆态床内环流加氢反应装置中循环使用。 
本发明提供的方法中，所述的固液分离器中，蒽醌氢化液的空速为（0.01-10）hr-1，优选空速为（0.1-1）hr-1，过滤压差控制在0.1-20MPa、优选0.5-10MPa。 
本发明提供的过氧化氢生产方法中，如果加氢催化剂随氢化液全部排出反应器，会给后续固液分离过程造成困难，即使微量的加氢催化剂随氢化液进入氧化操作过程，也会造成巨大危险，而且大量加氢催化剂流出反 应器进行固液分离操作，会增加催化剂磨损的几率。本发明提供的方法中，大量的加氢催化剂在浆态床反应器内循环流动，不排出反应器，含少量加氢催化剂颗粒的浆液由外套筒下沿溢流向上流动并导入至固液反应器内分离。降低了后续固液分离操作的负担、降低了安全风险和催化剂磨损几率。 
本发明提供的过氧化氢生产方法中，对于蒽醌加氢过程而言，局部流动死区会造成催化剂局部持液量过大，局部温升增加，使蒽醌衍生物过度加氢，造成工作液损失，降低氢化效率。浆液内循环流动可以在反应器内部形成定向流动，消除流动死区。流体从反应器顶部经过内套筒与反应器的环隙重新进入反应器底部，使反应器内流体实现完全混合，使反应器内浓度和温度分布更均匀，抑制工作液过度加氢。 
本发明提供的方法中，采用浆态床内环流反应装置能比较容易的引入新鲜催化剂，取出磨损和失活的催化剂，而不需要装置停工，大大延长了整个装置的操作周期、节约了投资。 
以下参照附图说明本发明提供的浆态床反应装置和一种制备过氧化氢的方法的具体实施方式，但本发明并不因此而受到任何限制。 
附图1为本发明提供的浆态床内环流反应装置一种优选实施方式的结构示意图，如附图1所示，所述的浆态床内环流反应装置包括浆态床反应器1和液固分离器9，浆态床反应器1上部与固液分离器9上部连通，浆态床反应器1底部与固液分离器2底部连通；浆态床反应器中部设置同轴的内套筒2，优选在内套筒和浆态床反应器之间还设置外套筒3，更优选在内套筒2的顶部设置水力离心器4。浆态床反应器顶部设置气体出口14，底部分别设置液相原料入口13和液体流体分布器6，气相原料入口12和气体流体分布器5，所述的固液分离器9中设置过滤组件10，并经过滤组件在固液分离器顶部设置清液出口15。外套筒3由直径不同的上下两段组成，外套筒3的上沿高于内套筒2的上沿。在固液分离器9底部与浆态床反应器底部的连接管线上设置催化剂卸出口18，浆态床反应器底部设置催 化剂假如口19。 
附图2、3为本发明提供的两种水力离心器的结构示意图，如图2所示，水力离心器由水力离心器与内套筒连接管20和水力离心器流体导流通道21组成。水力离心器流体导流通道21为三个涡轮状管道，管道采用圆管。 
如图3所示，水力离心器4由水力离心器与内套筒连接管20和水力离心器流体导流通道21组成。水力离心器流体导流通道21为四个直管，管道采用方管。 
以下参照附图1说明本发明提供的浆态床内环流装置的应用方法，液相原料和气体由底部分别经液相原料入口13和气相原料入口12并经流体分布器6、5进入浆态床反应器1的内套筒2底部，与内套筒2内的浆液混合，浆液中含有固体催化剂颗粒8和气泡7。反应物流与催化剂充分接触反应并向上流动，经内套筒2顶部出口进入浆态床反应器1的上部，浆液流速降低，由于密度的不同，气泡7富集在浆态床反应器顶部，并经气体出口14排出浆态床反应器。脱气后的浆液改变流动方向，沿内套筒2与外套筒3之间的空隙向下流动，富含催化剂的浆液由外套筒3的下沿进入浆态床反应器的中下部，沿内套筒2与浆态床反应器之间的环隙继续向下流动，在反应器底部重新回到内套筒内进行反应。部分浆液沿外套筒3与浆态床反应器之间的空隙向上流动，在浆态床反应器上部进入固液分离器9内经过滤组件10进行固液分离，分离出的液相经清液出口15再进入二级过滤器11中进一步分离。 
以下参照附图1进一步说明本发明提供的蒽醌法生产过氧化氢加氢反应器的应用方法。 
氢气和氮气的混合气由浆态床反应器1底部的气相原料入口12、气体分布器5，含蒽醌衍生物的工作液经液相原料入口13、液体分布器6进入内套筒2的底部，与从固液分离器9返回的循环氢化液混和一起沿内套筒2向上流动，蒽醌衍生物、氢气与固体催化剂颗粒8充分接触，蒽醌衍生 物加氢生成氢蒽醌，直至内套筒2顶部，进入水力离心器4，并从水力离心器流体导流通道21流出，流体的流动方向由竖直向上改变为水平运动。由于外套筒3上段的直径大于内套筒2的直径，流体的速度降低，气液分离，大量气泡7继续向上流动。含少量气泡7的浆液在改变流动方向后沿外套筒3上段向下流动，由于这一区域流速较低，所含气泡7进一步与浆液分离，直至反应器顶部经气体出口14排出。 
脱气后的浆液沿内套筒2与外套筒3之间的环隙向下运动，流经外套筒3的下端，由于直径变小，流体流速增加，由于密度不同，固体催化剂颗粒8的运动速度高于液体的运动速度，固液相初步分离。富集固体催化剂颗粒8的浆液沿内套筒2外壁与反应器1内壁之间的环隙流回浆态床反应器1底部，并从内套筒2底部重新进入内套筒进行反应。在密度差的作用下，反应物流在内套筒2内外形成定向内循环流动。 
含有少量固体催化剂颗粒8的浆液沿外套筒3外壁与浆态床反应器1内壁之间的环隙向上溢流，由于此时环隙的流动阻力较大，固体催化剂颗粒8进一步沉降，与反应得到蒽醌氢化液进一步分离，氢化液进入固液分离器9。 
固液分离器9中含有过滤组件10，固体催化剂颗粒8被过滤介质阻挡，而氢化液穿过过滤组件10进一步实现固液分离。含有微量催化剂8的氢化液清液经清液出口15进入二级过滤器11，二级过滤器11中设置精细过滤组件，经过精细过滤的氢化液清液经二级过滤器11的清液出口17流出。含有较多固体颗粒的氢化液经管路重新进入浆态床反应器1底部。 
来自二级过滤器的氢化液进入氧化塔氧化生成过氧化氢和蒽醌衍生物，随后被水萃取得到过氧化氢产品，蒽醌衍生物经过干燥净化等处理后，作为工作液循环利用。 
以下通过实施例说明本发明提供的浆态床内环流装置的具体结构和一 种生产过氧化氢的方法的实施效果，但本发明并不因此而受到任何限制。 
所采用的加氢催化剂为：宇瑞化学有限公司生产的钯碳催化剂Pd110，具体参数如下：贵金属含量10％±0.2％，比表面积≥950m2/g，金属表面积85～105m2/g，载体平均粒径100μm。 
所述工作液为乙基蒽醌、四氢乙基蒽醌、磷酸三辛酯和重芳烃的混合物。总蒽醌的浓度为130～140g/l，重芳烃和磷酸三辛酯的体积比为75:25。其中，总蒽醌指乙基蒽醌和四氢乙基蒽醌的总和。 
所述氢化液为乙基蒽醌、四氢乙基蒽醌、乙基蒽氢醌、四氢乙基蒽氢醌、磷酸三辛酯和重芳烃的混合物。总蒽醌的浓度为130～140g/l，重芳烃和磷酸三辛酯的体积比为75:25。其中，总蒽醌指乙基蒽醌、四氢乙基蒽醌、乙基蒽氢醌和四氢乙基蒽氢醌的总和，乙基蒽氢醌和四氢乙基蒽氢醌占总蒽醌的45重量%。 
实施例1 
实施例1说明浆态床内环流反应装置合成过氧化氢的效果。 
实验装置如附图1所示。其中，浆态床反应器尺寸为Φ300×5000mm，内套筒尺寸为Φ150×3000mm，外套筒由两段组成，上段尺寸为Φ260×500mm，下段尺寸为Φ200×500mm。内套筒顶部与如附图2所示的水力离心器连接，水力离心器导流通道为3个涡轮状管道，管道为直径40mm的圆管，水力离心器外沿直径为200mm。固液分离器尺寸为Φ150×1500mm，内部装有两组高度为500mm的金属膜过滤组件，设定每个过滤器压差达到0.06MPa时进行自动反冲，反冲液为过滤后反应清液。过滤后的清液进入二级过滤器，二级过滤器中安装的过滤介质为无纺布袋。二级过滤器分离后的清液中固体含量小于5ppm。 
经过预热的氢气与工作液分别从液体原料入口和气体原料入口进入反应器，反应温度为60℃，所用催化剂为含钯的细粉催化剂，其平均直径为80微米。在催化剂作用下，工作液中的乙基蒽醌被加氢生成含乙基蒽氢醌 的氢化液。气体在内套筒内的表观速度为0.08m/s。含有催化剂的氢化液浆态床反应器上部在内外套筒的作用下固液初步分离，部分含有催化剂的氢化液沿内套筒和反应器的间隙向反应器下部流动，重新进入内套筒底部，实现内环流。含有少量催化剂的氢化液从外套筒和反应器的间隙经管线进入固液分离器，过滤分离催化剂颗粒与氢化液，富含催化剂颗粒的浆液返回反应筒的底部，过滤后的氢化液经清液出口进入二级过滤器进一步过滤除去微量催化剂颗粒，得到的氢化液进入后续的氧化萃取系统。未反应的气体经气体出口排出装置，并经压缩循环回氢气入口重复利用，装置稳定运行后的反应条件及结果见表1。 
表1合成过氧化氢反应条件及结果 
反应温度，℃ 60
反应压力，Mpa 0.2
工作液进料量，m3/h 1
H2进料量，Nm3/h 5
内套筒内气体表观气速，m/s 0.08
氢效，gH2O2/l 12

Claims (19)

1.一种浆态床内环流反应装置，其特征在于，包括浆态床反应器和固液分离器，浆态床反应器上部与固液分离器上部连通，浆态床反应器底部与固液分离器底部连通；所述的浆态床反应器内设置同轴的内套筒，所述的浆态床反应器上部，在内套筒与浆态床反应器外壁之间设置外套筒，所述的内套筒内、底部设置原料入口和流体分布器，所述的浆态床反应器顶部设置气体出口，所述的固液分离器内设置过滤组件，并经过滤组件在固液分离器壁设置清液出口。
2.按照权利要求1的反应装置，其特征在于，所述的内套筒与所述的浆态床反应器的高度比为0.3-0.9：1，所述的内套筒与所述的浆态床反应器的内径比为0.2-0.9：1。
3.按照权利要求2的反应装置，其特征在于，所述的内套筒与所述的浆态床反应器的高度比为0.5-0.7：1，所述的内套筒与所述的浆态床反应器的内径比为0.3-0.7：1。
4.按照权利要求1的反应装置，其特征在于，所述的外套筒直径大于内套筒的直径，其与所述的浆态床反应器的内径比为0.3-0.9：1。
5.按照权利要求1的反应装置，其特征在于，所述的外套筒上沿高于内套筒上沿。
6.按照权利要求5的反应装置，其特征在于，所述的外套筒高度与浆态床反应器的高度比为0.1-0.5：1。
7.按照权利要求1的反应装置，其特征在于，所述的外套筒为由上至下直径缩小的一段或多段圆筒组成，两段圆筒之间通过倒锥形结构连接。
8.按照权利要求7的反应装置，其特征在于，所述的外套筒为由上至下直径比为1-4：1的两段圆筒组成，两段圆筒之间通过倒锥形结构连接。
9.按照权利要求1的反应装置，其特征在于，所述的流体分布器的开孔方向朝向反应器上部。
10.按照权利要求1的反应装置，其特征在于，所述的内套筒顶部设置水力离心器，所述的水力离心器的顶部低于所述的外套筒上沿。
11.按照权利要求10的反应装置，其特征在于，所述的水力离心器的最大直径与内套筒的直径比为1-3：1。
12.按照权利要求1的反应装置，其特征在于，所述的固液分离器底部与浆态床反应器的连接管线或浆态床反应器底部设置催化剂加入口；所述的固液分离器底部或固液分离器底部与浆态床反应器的连接管线上设置催化剂卸出口。
13.按照权利要求1的反应装置，其特征在于，在所述的内套筒和浆态床反应器之间的环隙空间设置接液杯，所述的接液杯为倒圆锥形结构，底部连通固液分离器，所述的接液杯最大直径小于内套筒与反应器之间的距离。
14.按照权利要求1的反应装置，其特征在于，经固液分离器的清液出口连通二级过滤设备。
15.权利要求1-14的任一种浆态床内环流反应装置作为蒽醌法制备过氧化氢的加氢反应器。
16.权利要求1-14的浆态床内环流反应装置的应用方法，其特征在于，反应原料由底部经原料入口、流体分布器进入浆态床反应器的内套筒底部，与内套筒内含有固体催化剂颗粒的浆液混合，反应物流在内套筒内反应并向上流动，经内套筒顶部出口进入浆态床反应器的上部，浆液流速降低，气液固三相初步分离，气体经浆态床反应器顶部的气体出口排出，脱气后的浆液一部分在内套筒内外之间形成内循环流动，另一部分在浆态床反应器上部进入固液分离器内过滤分离其中的固体催化剂颗粒，分离出的液相作为产品经清液出口排出反应器，富集了催化剂颗粒的浆液由固液分离器底部回到浆态床反应器底部形成外循环流动。
17.一种制备过氧化氢的方法，采用权利要求1～14的任一种浆态床反应器，工作液和含氢气体由底部进入浆态床反应器的内套筒底部，与内套筒内的浆液混合沿内套筒向上流动，在加氢催化剂存在下，工作液与氢气反应，经内套筒顶部进入浆态床反应器上部，由于流速降低进行气液分离，气体由气体出口排出，脱气后的浆液沿内套筒之外的空隙向下流动，富含催化剂的氢化液在反应器底部重新回到内套筒内进行反应，部分浆液在浆态床反应器上部进入分离器内经过滤组件进行固液分离，分离出的液相经清液出口出装置为氢化液；氢化液在氧化反应器中与氧气反应得到含有过氧化氢的氧化液；氧化液在萃取塔中萃取分离得到过氧化氢溶液和工作液。
18.按照权利要求17的方法，其特征在于，所述的浆态床反应器内的反应温度为35-80℃，压力为0.1-0.5MPa。
19.按照权利要求17的方法，其特征在于，来自清液出口的液相再经二级过滤设备过滤得到的清液为氢化液。
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