CN107032304B - 流化床生产过氧化氢的氢化反应装置及氢化反应方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种流化床生产过氧化氢的氢化反应装置及氢化反应方法，包括氢化反应釜，其底部设有氢化釜工作液分配管，氢化釜工作液分配管的入口与氢化釜工作液入口管相连，氢化釜工作液分配管的下方设有氢气分配装置，氢气分配装置的总入口与新鲜氢气供给管连接，氢化反应釜的顶部连接有触媒添加管，触媒添加管的上端通过触媒添加阀与触媒添加罐的出口连接；氢化反应釜的顶部中心设有氢化釜气相出口，氢化反应釜的中部圆周上均匀设有至少两个反应釜出口。反应剩余的氢气经氢冷凝器冷凝，及氢气循环压缩机的压缩后，从氢气循环管回到氢化反应釜中。氢化液中的触媒先经触媒预分离器分离回流，再经触媒过滤器过滤反冲回到氢化反应釜中。本发明的氢化反应装置制造成本及产品单耗低，生产效率高。

Description

流化床生产过氧化氢的氢化反应装置及氢化反应方法

技术领域

本发明涉及一种流化床生产过氧化氢的氢化反应装置，本发明还涉及一种流化床生产过氧化氢的氢化反应方法，属于过氧化氢制造设备技术领域。

背景技术

过氧化氢是一种重要的无机化工原料，广泛应用于造纸、纺织、医药、化工、电子、环保等领域。过氧化氢分解后产生水和氧气，对环境没有二次污染，符合绿色产品生产的理念。

现有技术中，通常通过蒽醌法来制取过氧化氢，蒽醌法是以2-乙基蒽醌为载体，钯为触媒，由氢气和氧气直接化合成过氧化氢，依次要经过氢化、氧化、萃取和后处理等工序。其中氢化反应一般在固定床中进行，蒽醌工作液在一定的压力、温度和钯触媒的作用下，与氢气发生氢化反应，生产氢蒽醌。

固定床蒽醌法的生产效率低、装置规模偏小、产品的生产原材料及动力单耗高、设备笨重、占地面积大，且制造成本高。

发明内容

本发明的首要目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种流化床生产过氧化氢的氢化反应装置，设备紧凑，可实现连续生产，单位产品的生产消耗低，生产效率高，制造成本低。

为解决以上技术问题，本发明的流化床生产过氧化氢的氢化反应装置，包括立式的氢化反应釜，所述氢化反应釜的底部设有氢化釜工作液分配管，所述氢化釜工作液分配管的入口与氢化釜工作液入口管相连，所述氢化釜工作液分配管的下方设有氢气分配装置，所述氢气分配装置的总入口与新鲜氢气供给管连接，所述氢化反应釜的顶部连接有触媒添加管，所述触媒添加管的上端通过触媒添加阀与触媒添加罐的出口连接；所述氢化反应釜的顶部中心设有氢化釜气相出口，所述氢化反应釜的中部圆周上均匀设有至少两个反应釜出口。

相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：打开触媒添加阀将适量的触媒投入氢化反应釜，同时新鲜的工作液经氢化釜工作液分配管分配后向氢化反应釜的底部均匀喷出，氢气从新鲜氢气供给管进入氢气分配装置，氢气分配装置均匀释放出多个细小的氢气气泡，从新鲜工作液的下方向下喷出，然后氢气气泡向上浮起，与新鲜的工作液充分混合并搅拌；工作液中的蒽醌在粉状钯触媒的作用下与氢气反应生成氢蒽醌，剩余未反应的氢气从氢化反应釜顶部的氢化釜气相出口排出。氢化反应釜的中部连接有多个反应釜出口，便于轮流进行触媒的反冲，确保流化床能够连续稳定生产。

作为本发明的改进，所述氢化釜气相出口处安装有氢冷凝器，所述氢冷凝器的上部设有氢化釜捕集装置，所述氢冷凝器的顶部出口连接有反应釜氢气回收管，所述反应釜氢气回收管的出口与氢气循环压缩机的入口连接，所述氢气循环压缩机的出口与氢气循环管连接，所述氢气循环管的出口与所述新鲜氢气供给管连接。氢化反应釜剩余未反应的氢气从氢化釜气相出口排出后，经氢冷凝器冷凝降低温度，提高密度，减轻氢气循环压缩机的负荷，氢化釜捕集装置将少量的液滴捕集掉，防止损坏氢气循环压缩机，氢气循环压缩机将回收的氢气压缩后，经氢气循环管回到氢化反应釜中循环，实现了氢气的全部回收利用，无排放，有利于降低氢气单耗，降低生产成本，提高氢化效率。

作为本发明的进一步改进，所述反应釜出口连接有氢化釜出口管，所述氢化釜出口管的出口沿切线方向连接在触媒预分离器的中部圆周上，所述触媒预分离器的上部圆周设有触媒预分离器出口，所述触媒预分离器出口与触媒预分离器出口管相连；所述触媒预分离器的顶部连接有分离器氢气回收管，所述分离器氢气回收管的上端向上延伸且与所述氢化反应釜上部的气相空间相连；所述触媒预分离器的底部为上大下小的锥形且通过预分离器触媒回流管与所述氢化反应釜的下部圆周相连。氢化液连同粉状触媒从氢化反应釜中部的反应釜出口及氢化釜出口管均匀流出，沿切向进入各触媒预分离器的中部，氢化液沿触媒预分离器的内壁圆周旋转，粉状触媒在离心力的作用下，沿触媒预分离器的内壁沉降，从触媒预分离器底部的预分离器触媒回流管回到氢化反应釜中，氢气从触媒预分离器的顶部经分离器氢气回收管回到氢化反应釜中。借助于氢化液自身的流速，触媒预分离器采用离心分离的办法，将粉状触媒初步分离出来，大大减轻了触媒过滤器的过滤负荷，使氢化操作更加简便，减少触媒过滤器的反吹频率，节省能耗、增加触媒过滤器的使用时间，大大提高了生产效率。初步分离出的触媒及氢气全部得以回收，进一步降低了产品单耗，降低了生产成本。

作为本发明的进一步改进，所述触媒预分离器出口管的出口与三通阀的中部入口相连，所述三通阀的上部出口与触媒过滤器的底部入口相连，所述触媒过滤器的顶部中心安装有氢化液出口阀，所述氢化液出口阀的出口与净氢化液出口管相连。大多数触媒过滤器正常都处于工作状态，此时各三通阀切换至下出口关闭状态，预分离后的氢化液从触媒预分离器的上部圆周流出，经三通阀向上流动进入各触媒过滤器中过滤，触媒过滤器将残留的触媒截留后，清洁的氢化液从触媒过滤器顶部的氢化液出口阀流出并进入净氢化液出口管。当触媒过滤器的滤芯上堆积过多的触媒时，一方面导致触媒过滤器的过滤能力下降，另一方面会降低氢化反应釜中触媒的浓度，影响氢化反应的进行，此时通过关闭三通阀的中部通道，使该触媒过滤器停止过滤，同时三通阀处于上下相通的状态，即可顺利地进入反冲状态，切换十分方便快捷。

作为本发明的进一步改进，所述触媒过滤器的顶部设有反冲口，所述反冲口安装有反冲阀，所述反冲阀的入口与氢化釜工作液反冲管相连；所述三通阀的下部出口连接有触媒过滤器回流管，所述触媒过滤器回流管的下端与所述氢化釜工作液入口管相连。流化床在工作时，保持一个触媒过滤器处于反冲状态，其余触媒过滤器均处于工作状态，既可以提高生产效率，提高氢蒽醌的产量，又可以保证各触媒过滤器的过滤效率，保证氢化反应釜中触媒的浓度，使流化床始终处于稳定的工作状态。反冲时将三通阀切换至中部关闭、上下相通的状态，同时关闭氢化液出口阀，打开反冲阀，氢化釜工作液反冲管中的氢化液从反冲阀进入该触媒过滤器，将堆积在滤芯表面的触媒冲落，经三通阀和触媒过滤器回流管进入氢化釜工作液入口管，跟随新鲜工作液回到氢化反应釜中，所有的触媒均得以循环利用。

作为本发明的进一步改进，所述触媒过滤器回流管的下端连接有回流管弯头，所述回流管弯头的下端插入所述氢化釜工作液入口管中，所述回流管弯头的出口位于所述氢化釜工作液入口管的中心且与工作液的流动方向同向。各触媒过滤器反冲回收的触媒从触媒过滤器回流管的回流管弯头直接注入至氢化釜工作液入口管的中心，利用新鲜工作液的射流作用迅速使回流的触媒在新鲜工作液中迅速扩散开，起到均匀混合的作用，避免触媒结团进入氢化反应釜。

作为本发明的进一步改进，所述触媒预分离器出口处覆盖有上端开口下端封闭的预分离器环状挡板，所述预分离器环状挡板的下端连接在触媒预分离器出口下方的圆周壁上。预分离器环状挡板的下端封闭可以避免沿圆周壁离心分离的粉状触媒呛入触媒预分离器出口，分离触媒后的氢化液从预分离器环状挡板的顶部溢流进入环状凹槽内，再从触媒预分离器出口进入触媒预分离器出口管。

作为本发明的进一步改进，所述氢气循环压缩机的出口与气液分离罐的中部入口连接，所述气液分离罐的中部出口与所述氢气循环管连接，所述气液分离罐底部的排液口通过分离罐回流管与所述氢化反应釜的顶部回流口相连。气液分离罐分离出的极少量液体从分离罐回流管回到氢化反应釜中，避免液相物质进入氢气循环管。

作为本发明的进一步改进，所述氢化釜工作液分配管沿所述氢化反应釜的内壁环绕一周，且沿氢化釜工作液分配管的圆周均匀分布有多个开口向下的氢化釜工作液分配孔。新鲜的工作液被氢化釜工作液分配管均匀分布在氢化反应釜的底部圆周上，有利于与氢气均匀混合，迅速发生氢化反应；氢化釜工作液分配孔的开口向下，避免新鲜的工作液直接向反应釜出口方向流动，避免没有氢化彻底的工作液从反应釜出口流出。向下喷出的工作液与下方的氢气气泡混合后再向上流动，使得最新鲜的工作液首先与氢气浓度最高的区域接触，有利于提高氢化效率。

作为本发明的进一步改进，所述氢气分配装置包括与所述新鲜氢气供给管相连的氢气干管，所述氢气干管沿所述氢化反应釜的直径布设，沿所述氢气干管的长度方向均匀连接有多根垂直于氢气干管的氢气支管，沿各氢气支管的长度方向均匀分布有多排氢气分配孔，且每排氢气分配孔呈扇形均匀分布在各氢气支管的下半周。氢气从新鲜氢气供给管首先进入氢气干管，然后分为多个支流分别进入各氢气支管，再被多排多列的氢气分配孔分割为细小的氢气泡，使得每个氢气泡的直径很小，增大了氢气的比表面积，扩大了氢气与工作液的接触面，有利于提高氢化效率。

本发明的另一个目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种流化床生产过氧化氢的氢化反应方法，可实现连续生产，单位产品的生产消耗低，合理控制、并降低触媒过滤器的反吹频率，提高触媒过滤器的使用寿命，单位产品的生产消耗低，生产效率高，制造成本低。

为解决以上技术问题，本发明的采用氢化反应装置生产过氧化氢的氢化反应方法，依次包括如下步骤，⑴配置氢化反应溶剂；⑵向以上溶剂中投加2-乙基蒽醌和2-戊基蒽醌后构成氢化反应的工作液，其中每升溶剂中投加2-乙基蒽醌（80～110）g/L，每升溶剂中投加2-戊基蒽醌（60～140）g/L；⑶准备粉状钯触媒，所述钯触媒的粒径体积分布为：粒径大于120微米的体积百分比不超过4%；粒径小于80微米的体积百分比不超过4%，其余粒径均为80～120微米；⑷打开触媒添加阀将适量的触媒投入氢化反应釜，同时新鲜的工作液经氢化釜工作液分配管分配后向氢化反应釜的底部均匀喷出，氢气被氢气分配装置均匀分配成多个细小的氢气气泡，从新鲜工作液的下方向下喷出，然后氢气气泡向上浮起，与新鲜的工作液充分混合并搅拌；⑸工作液中的蒽醌在粉状钯触媒的作用下与氢气反应生成氢蒽醌；⑹剩余未反应的氢气从氢化反应釜的顶部排出，经氢冷凝器冷凝及氢化釜捕集装置捕集液滴后，进入氢气循环压缩机压缩，压缩后的氢气经气液分离罐分离后，由氢气循环管回到氢化反应釜中循环；⑺氢化液连同粉状触媒从氢化反应釜中部的反应釜出口均匀流出，沿切向进入各触媒预分离器的中部，氢化液沿触媒预分离器的内壁圆周旋转，粉状触媒在离心力的作用下，沿触媒预分离器的内壁沉降，从触媒预分离器底部的预分离器触媒回流管回到氢化反应釜中，氢气从触媒预分离器的顶部经分离器氢气回收管回到氢化反应釜中；⑻各三通阀切换至下出口关闭状态，预分离后的氢化液从触媒预分离器的上部圆周流出，经三通阀向上流动进入各触媒过滤器中过滤，触媒过滤器将残留的触媒截留后，清洁的氢化液从触媒过滤器顶部的氢化液出口阀流出并进入净氢化液出口管；⑼轮流对各触媒过滤器进行反冲，反冲时将三通阀切换至中部关闭、上下相通的状态，同时关闭氢化液出口阀，打开反冲阀，氢化釜工作液反冲管中的氢化液从反冲阀进入该触媒过滤器，将堆积在滤芯表面的触媒冲落，经三通阀和触媒过滤器回流管进入氢化釜工作液入口管，跟随新鲜工作液回到氢化反应釜中。

相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：新鲜的工作液被均匀分布在氢化反应釜的底部圆周上，且向下喷出；氢气被密布的氢气分配孔分割为众多细小的氢气泡，增大了氢气与工作液的接触面积，且最新鲜的工作液首先与氢气浓度最高的区域接触，有利于迅速发生氢化反应，提高氢化效率。触媒随氢化液流出后，先被触媒预分离器初步分离并流回氢化反应釜，再被触媒过滤器截留，通过轮流反冲回到氢化反应釜，通过触媒的持续合理流动，既保证了触媒过滤器的过滤效率，又保住了氢化反应釜中的触媒浓度。本发明使用的触媒及氢气得以全部回收利用，有利于降低单位产品的生产消耗，提高氢化效率，降低生产成本。

作为本发明的优选方案，步骤⑴中的氢化反应溶剂按如下体积百分比配置，二异丁基甲醇：（45～50）v%，C10芳烃：（50～55）v%，两者的体积总和为100%。C10芳烃用于溶解2-乙基蒽醌和2-戊基蒽醌，二异丁基甲醇使2-乙基蒽醌和2-戊基蒽醌的溶解度增大。

作为本发明的优选方案，步骤⑴中的氢化反应溶剂按如下体积百分比配置，四丁基脲：（12～30）v%，磷酸三辛酯：（8～12）v%，C10芳烃：（60～76）v%，三者的体积总和为100%。C10芳烃主要溶解2-乙基蒽醌、2-戊基蒽醌和反应产生的四氢2-乙基蒽醌，而不能溶解加氢后生成的2-乙基氢蒽醌和四氢2-乙基氢蒽醌；因此还需要能溶解2-乙基氢蒽醌和四氢2-乙基蒽醌的磷酸三辛酯和四丁基脲作为极性溶剂。本发明具有较高的C10芳烃含量，可以避免工作液比重增大，造成萃取塔操作困难；磷酸三辛酯具有沸点高、无刺激味道、溶解氢蒽醌能力强的优点，但是如果含量过高，会导致工作液粘度增大，造成传质困难；四丁基脲为透明或略带微黄色的液体，粘稠度略比水大，具有与水密度差大、表面张力大等优点，相对于磷酸三辛酯对2-乙基氢蒽醌和四氢2-乙基蒽醌的溶解度大，过氧化氢在两相中的分配系数大。采用本发明的溶剂成分组合与比例，使得工作液具有挥发损失小、使用安全、有利操作环境、降低萃余液双氧水含量、提高萃取液浓度的优点，由于与水的现货溶解度降低，使得双氧水产品的TOC（总有机碳）含量大幅降低，有利于产品品质的提升。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本发明。

图1为本发明流化床生产过氧化氢的氢化反应装置的结构示意图。

图2为触媒过滤器回流管与氢化釜工作液入口管第二种连接方案的示意图。

图3为图1中氢化釜工作液分配管的仰视图。

图4为图1中氢气分配装置的俯视图。

图5为图4中氢气支管的横截面图。

图中：1.氢化反应釜；1a.氢化釜气相出口；2.氢化釜工作液分配管；2a.氢化釜工作液分配孔；3.氢气分配装置；3a.氢气干管；3b.氢气支管；3c.氢气分配孔；4.触媒添加罐；5.触媒预分离器；5a.预分离器环状挡板；6.氢冷凝器；6a.氢化釜捕集装置；7.氢气循环压缩机；8.气液分离罐；9.触媒过滤器；G1.氢化釜工作液入口管；G2.新鲜氢气供给管；G3.触媒添加管；G4.反应釜氢气回收管；G5.氢气循环管；G6.氢化釜出口管；G7.触媒预分离器出口管；G8.分离器氢气回收管；G9.预分离器触媒回流管；G10.净氢化液出口管；G11.氢化釜工作液反冲管；G12.触媒过滤器回流管；G13.分离罐回流管；V1.触媒添加阀；V2.三通阀；V3.氢化液出口阀；V4.反冲阀。

具体实施方式

如图1所示，本发明流化床生产过氧化氢的氢化反应装置，包括立式的氢化反应釜1，氢化反应釜1的底部设有氢化釜工作液分配管2，氢化釜工作液分配管2的入口与氢化釜工作液入口管G1相连，氢化釜工作液分配管2的下方设有氢气分配装置3，氢气分配装置3的总入口与新鲜氢气供给管G2连接，氢化反应釜1的顶部连接有触媒添加管G3，触媒添加管G3的上端通过触媒添加阀V1与触媒添加罐4的出口连接；氢化反应釜1的顶部中心设有氢化釜气相出口1a，氢化反应釜1的中部圆周上均匀设有至少两个反应釜出口。

打开触媒添加阀V1将适量的触媒投入氢化反应釜1，同时新鲜的工作液经氢化釜工作液分配管2分配后向氢化反应釜1的底部均匀喷出，氢气从新鲜氢气供给管G2进入氢气分配装置3，氢气分配装置3均匀释放出多个细小的氢气气泡，从新鲜工作液的下方向下喷出，然后氢气气泡向上浮起，与新鲜的工作液充分混合并搅拌；工作液中的蒽醌在粉状钯触媒的作用下与氢气反应生成氢蒽醌，此时含有氢蒽醌的工作液被称作氢化液；剩余未反应的氢气从氢化反应釜1顶部的氢化釜气相出口1a排出。氢化反应釜1的中部连接有多个反应釜出口，便于轮流进行触媒的反冲，确保流化床能够连续稳定生产。

氢化釜气相出口1a处安装有氢冷凝器6，氢冷凝器6的上部设有氢化釜捕集装置6a，氢冷凝器6的顶部出口连接有反应釜氢气回收管G4，反应釜氢气回收管G4的出口与氢气循环压缩机7的入口连接，氢气循环压缩机7的出口与氢气循环管G5连接，氢气循环管G5的出口与新鲜氢气供给管G2连接。氢化反应釜1剩余未反应的氢气从氢化釜气相出口1a排出后，经氢冷凝器6冷凝降低温度，提高密度，减轻氢气循环压缩机7的负荷，氢化釜捕集装置6a将少量的液滴捕集掉，防止损坏氢气循环压缩机7，氢气循环压缩机7将回收的氢气压缩后，经氢气循环管G5回到氢化反应釜1中循环，实现了氢气的全部回收利用，无排放，有利于降低氢气单耗，降低生产成本，提高氢化效率。

反应釜出口连接有氢化釜出口管G6，氢化釜出口管G6的出口沿切线方向连接在触媒预分离器5的中部圆周上，触媒预分离器5的上部圆周设有触媒预分离器出口，触媒预分离器出口与触媒预分离器出口管G7相连；触媒预分离器5的顶部连接有分离器氢气回收管G8，分离器氢气回收管G8的上端向上延伸且与氢化反应釜1上部的气相空间相连；触媒预分离器5的底部为上大下小的锥形且通过预分离器触媒回流管G9与氢化反应釜1的下部圆周相连。氢化液连同粉状触媒从氢化反应釜1中部的反应釜出口及氢化釜出口管G6均匀流出，沿切向进入各触媒预分离器5的中部，氢化液沿触媒预分离器5的内壁圆周旋转，粉状触媒在离心力的作用下，沿触媒预分离器5的内壁沉降，从触媒预分离器5底部的预分离器触媒回流管G9回到氢化反应釜1中，氢气从触媒预分离器5的顶部经分离器氢气回收管G8回到氢化反应釜1中。借助于氢化液自身的流速，采用离心分离的办法，将粉状触媒初步分离出来，大大减轻了触媒过滤器9的过滤负荷，减少了反冲的频率，大大提高了生产效率。初步分离出的触媒及氢气全部得以回收，进一步降低了产品单耗，降低了生产成本。

触媒预分离器出口管G7的出口与三通阀V2的中部入口相连，三通阀V2的上部出口与触媒过滤器9的底部入口相连，触媒过滤器9的顶部中心安装有氢化液出口阀V3，氢化液出口阀V3的出口与净氢化液出口管G10相连。大多数触媒过滤器9正常都处于工作状态，此时各三通阀V2切换至下出口关闭状态，预分离后的氢化液从触媒预分离器的上部圆周流出，经三通阀V2向上流动进入各触媒过滤器9中过滤，触媒过滤器9将残留的触媒截留后，清洁的氢化液从触媒过滤器9顶部的氢化液出口阀V3流出并进入净氢化液出口管G10。当触媒过滤器9的滤芯上堆积过多的触媒时，一方面导致触媒过滤器9的过滤能力下降，另一方面会降低氢化反应釜1中触媒的浓度，影响氢化反应的进行，此时通过关闭三通阀V2的中部通道，使该触媒过滤器9停止过滤，同时三通阀V2处于上下相通的状态，即可顺利地进入反冲状态，切换十分方便快捷。

触媒过滤器9的顶部设有反冲口，反冲口安装有反冲阀V4，反冲阀V4的入口与氢化釜工作液反冲管G11相连；三通阀V2的下部出口连接有触媒过滤器回流管G12，触媒过滤器回流管G12的下端与氢化釜工作液入口管G1相连。流化床在工作时，保持一个触媒过滤器9处于反冲状态，其余触媒过滤器9均处于工作状态，既可以提高生产效率，提高氢蒽醌的产量，又可以保证各触媒过滤器9的过滤效率，保证氢化反应釜1中触媒的浓度，使流化床始终处于稳定的工作状态。反冲时将三通阀V2切换至中部关闭、上下相通的状态，同时关闭氢化液出口阀V3，打开反冲阀V4，氢化釜工作液反冲管G11中的氢化液从反冲阀V4进入该触媒过滤器9，将堆积在滤芯表面的触媒冲落，经三通阀V2和触媒过滤器回流管G12进入氢化釜工作液入口管G1，跟随新鲜工作液回到氢化反应釜1中，所有的触媒均得以循环利用。

一种方案是：在触媒过滤器回流管G12的下端连接有回流管弯头，回流管弯头的下端插入氢化釜工作液入口管G1中，回流管弯头的出口位于氢化釜工作液入口管G1的中心且与工作液的流动方向同向。各触媒过滤器9反冲回收的触媒从触媒过滤器回流管G12的回流管弯头直接注入至氢化釜工作液入口管G1的中心，利用新鲜工作液的射流作用迅速使回流的触媒在新鲜工作液中迅速扩散开，起到均匀混合的作用，避免触媒结团进入氢化反应釜1。

如图2所示，另一种方案是：在触媒过滤器回流管G12的下端连接在锥形套管的大端圆周上，锥形套管套装在氢化釜工作液入口管G1的外周且与氢化釜工作液入口管G1共轴线，锥形套管的大端封闭，锥形套管的小端面向氢化反应釜1且与氢化釜工作液入口管G1相对接，所述氢化釜工作液入口管G1位于锥形套管内的部分设有直径逐渐缩小的喉口，所述喉口伸向锥形套管的小端。触媒过滤器反冲回收的触媒从触媒过滤器回流管G12进入锥形套管内，新鲜工作液在氢化釜工作液入口管G1中高速向前流动，在喉口处流速加快，压力降低，对进入锥形套管内的触媒起到抽吸作用，触媒得以在新鲜工作液中迅速分散均匀，避免触媒结团进入氢化反应釜1。

触媒预分离器出口处覆盖有上端开口下端封闭的预分离器环状挡板5a，预分离器环状挡板5a的下端连接在触媒预分离器出口下方的圆周壁上。预分离器环状挡板5a的下端封闭可以避免沿圆周壁离心分离的粉状触媒呛入触媒预分离器出口，分离触媒后的氢化液从预分离器环状挡板5a的顶部溢流进入环状凹槽内，再从触媒预分离器出口进入触媒预分离器出口管G7。

氢气循环压缩机7的出口与气液分离罐8的中部入口连接，气液分离罐8的中部出口与氢气循环管G5连接，气液分离罐8底部的排液口通过分离罐回流管G13与氢化反应釜1的顶部回流口相连。气液分离罐8分离出的极少量液体从分离罐回流管G13回到氢化反应釜1中，避免液相物质进入氢气循环管G5。

如图3所示，氢化釜工作液分配管2沿氢化反应釜1的内壁环绕一周，且沿氢化釜工作液分配管2的圆周均匀分布有多个开口向下的氢化釜工作液分配孔2a。新鲜的工作液被氢化釜工作液分配管2均匀分布在氢化反应釜1的底部圆周上，有利于与氢气均匀混合，迅速发生氢化反应；氢化釜工作液分配孔2a的开口向下，避免新鲜的工作液直接向反应釜出口方向流动，避免没有氢化彻底的工作液从反应釜出口流出。向下喷出的工作液与下方的氢气气泡混合后再向上流动，使得最新鲜的工作液首先与氢气浓度最高的区域接触，有利于提高氢化效率。

如图4、图5所示，氢气分配装置3包括与新鲜氢气供给管G2相连的氢气干管3a，氢气干管3a沿氢化反应釜1的直径布设，沿氢气干管3a的长度方向均匀连接有多根垂直于氢气干管3a的氢气支管3b，沿各氢气支管3b的长度方向均匀分布有多排氢气分配孔3c，且每排氢气分配孔3c呈扇形均匀分布在各氢气支管3b的下半周。氢气从新鲜氢气供给管G2首先进入氢气干管3a，然后分为多个支流分别进入各氢气支管3b，再被多排多列的氢气分配孔3c分割为细小的氢气泡，使得每个氢气泡的直径很小，增大了氢气的比表面积，扩大了氢气与工作液的接触面，有利于提高氢化效率。

本发明流化床生产过氧化氢的氢化反应方法，依次包括如下步骤，⑴配置氢化反应溶剂；

⑵向以上溶剂中投加2-乙基蒽醌和2-戊基蒽醌后构成氢化反应的工作液，其中每升溶剂中投加2-乙基蒽醌（80～110）g/L，每升溶剂中投加2-戊基蒽醌（60～140）g/L；

⑶准备粉状钯触媒，钯触媒的粒径体积分布为：粒径大于120微米的体积百分比不超过4%；粒径小于80微米的体积百分比不超过4%，其余粒径均为80～120微米；

⑷打开触媒添加阀V1将适量的触媒投入氢化反应釜1，同时新鲜的工作液经氢化釜工作液分配管2分配后向氢化反应釜1的底部均匀喷出，氢气被氢气分配装置3均匀分配成多个细小的氢气气泡，从新鲜工作液的下方向下喷出，然后氢气气泡向上浮起，与新鲜的工作液充分混合并搅拌；

⑸工作液中的蒽醌在粉状钯触媒的作用下与氢气反应生成氢蒽醌；

⑹剩余未反应的氢气从氢化反应釜1的顶部排出，经氢冷凝器6冷凝及氢化釜捕集装置6a捕集液滴后，进入氢气循环压缩机7压缩，压缩后的氢气经气液分离罐8分离后，由氢气循环管G5回到氢化反应釜1中循环；

⑺氢化液连同粉状触媒从氢化反应釜1中部的反应釜出口均匀流出，沿切向进入各触媒预分离器5的中部，氢化液沿触媒预分离器5的内壁圆周旋转，粉状触媒在离心力的作用下，沿触媒预分离器5的内壁沉降，从触媒预分离器5底部的预分离器触媒回流管G9回到氢化反应釜1中，氢气从触媒预分离器5的顶部经分离器氢气回收管G8回到氢化反应釜1中；

⑻各三通阀V2切换至下出口关闭状态，预分离后的氢化液从触媒预分离器的上部圆周流出，经三通阀V2向上流动进入各触媒过滤器9中过滤，触媒过滤器9将残留的触媒截留后，清洁的氢化液从触媒过滤器9顶部的氢化液出口阀V3流出并进入净氢化液出口管G10；

⑼轮流对各触媒过滤器9进行反冲，反冲时将三通阀V2切换至中部关闭、上下相通的状态，同时关闭氢化液出口阀V3，打开反冲阀V4，氢化釜工作液反冲管G11中的氢化液从反冲阀V4进入该触媒过滤器9，将堆积在滤芯表面的触媒冲落，经三通阀V2和触媒过滤器回流管G12进入氢化釜工作液入口管G1，跟随新鲜工作液回到氢化反应釜1中。

氢化反应釜1中除氢气外还含有氮气和惰性气体，氢气循环压缩机7出口的氢气体积百分含量为80%，其余为氮气和惰性气体。氢气循环管G5与新鲜氢气供给管G2混合后的气体中，氢气的体积百分含量为91%。

必须对新鲜氢气供给管G2提供的氢气进行氧含量和一氧化碳含量的连续监测，其中氧的体积百分含量必须低于1%，高于该水平，则必须旁路氢化反应釜1。新鲜氢气供给管G2供应氢中的一氧化碳含量必须低于1.0ppm，避免钯触媒中毒。

氢化反应釜1中的反应温度为50～65℃，工作液停留时间为0.25～0.55小时，氢化反应釜1内的压力为100～150KPa，新鲜氢气供给管G2中新鲜氢气的压力为0.25～0.35MPa。

步骤⑴中的氢化反应溶剂可以按如下体积百分比配置，二异丁基甲醇：（45～50）v%，C10芳烃：（50～55）v%，两者的体积总和为100%。C10芳烃用于溶解2-乙基蒽醌和2-戊基蒽醌，二异丁基甲醇使2-乙基蒽醌和2-戊基蒽醌的溶解度增大。

该溶剂配方下，实施例一～四达到的氢化效率如表1所示：

表1

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步骤⑴中的氢化反应溶剂还可以按如下体积百分比配置，四丁基脲：（12～30）v%，磷酸三辛酯：（8～12）v%，C10芳烃：（60～76）v%，三者的体积总和为100%。C10芳烃主要溶解2-乙基蒽醌、2-戊基蒽醌和反应产生的四氢2-乙基蒽醌，而不能溶解加氢后生成的2-乙基氢蒽醌和四氢2-乙基氢蒽醌；因此还需要能溶解2-乙基氢蒽醌和四氢2-乙基蒽醌的磷酸三辛酯和四丁基脲作为极性溶剂。本发明具有较高的C10芳烃含量，可以避免工作液比重增大，造成萃取塔操作困难；磷酸三辛酯具有沸点高、无刺激味道、溶解氢蒽醌能力强的优点，但是如果含量过高，会导致工作液粘度增大，造成传质困难；四丁基脲为透明或略带微黄色的液体，粘稠度略比水大，具有与水密度差大、表面张力大等优点，相对于磷酸三辛酯对2-乙基氢蒽醌和四氢2-乙基蒽醌的溶解度大，过氧化氢在两相中的分配系数大。采用本发明的溶剂成分组合与比例，使得工作液具有挥发损失小、使用安全、有利操作环境、降低萃余液双氧水含量、提高萃取液浓度的优点，由于与水的现货溶解度降低，使得双氧水产品的TOC（总有机碳）含量大幅降低，有利于产品品质的提升。

该溶剂配方下，实施例五～八达到的氢化效率如表2所示：

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以上所述仅为本发明之较佳可行实施例而已，非因此局限本发明的专利保护范围。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，例如左右的方向可以互换，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。

Claims (11)

1.一种流化床生产过氧化氢的氢化反应装置，包括立式的氢化反应釜，其特征在于：所述氢化反应釜的底部设有氢化釜工作液分配管，所述氢化釜工作液分配管的入口与氢化釜工作液入口管相连，所述氢化釜工作液分配管的下方设有氢气分配装置，所述氢气分配装置的总入口与新鲜氢气供给管连接，所述氢化反应釜的顶部连接有触媒添加管，所述触媒添加管的上端通过触媒添加阀与触媒添加罐的出口连接；所述氢化反应釜的顶部中心设有氢化釜气相出口，所述氢化反应釜的中部圆周上均匀设有至少两个反应釜出口；

所述氢化釜气相出口处安装有氢冷凝器，所述氢冷凝器的上部设有氢化釜捕集装置，所述氢冷凝器的顶部出口连接有反应釜氢气回收管，所述反应釜氢气回收管的出口与氢气循环压缩机的入口连接，所述氢气循环压缩机的出口与氢气循环管连接，所述氢气循环管的出口与所述新鲜氢气供给管连接；

所述反应釜出口连接有氢化釜出口管，所述氢化釜出口管的出口沿切线方向连接在触媒预分离器的中部圆周上，所述触媒预分离器的上部圆周设有触媒预分离器出口，所述触媒预分离器出口与触媒预分离器出口管相连；所述触媒预分离器的顶部连接有分离器氢气回收管，所述分离器氢气回收管的上端向上延伸且与所述氢化反应釜上部的气相空间相连；所述触媒预分离器的底部为上大下小的锥形且通过预分离器触媒回流管与所述氢化反应釜的下部圆周相连。

2.根据权利要求1所述的流化床生产过氧化氢的氢化反应装置，其特征在于：所述触媒预分离器出口管的出口与三通阀的中部入口相连，所述三通阀的上部出口与触媒过滤器的底部入口相连，所述触媒过滤器的顶部中心安装有氢化液出口阀，所述氢化液出口阀的出口与净氢化液出口管相连。

3.根据权利要求2所述的流化床生产过氧化氢的氢化反应装置，其特征在于：所述触媒过滤器的顶部设有反冲口，所述反冲口安装有反冲阀，所述反冲阀的入口与氢化釜工作液反冲管相连；所述三通阀的下部出口连接有触媒过滤器回流管，所述触媒过滤器回流管的下端与所述氢化釜工作液入口管相连。

4.根据权利要求3所述的流化床生产过氧化氢的氢化反应装置，其特征在于：所述触媒过滤器回流管的下端连接有回流管弯头，所述回流管弯头的下端插入所述氢化釜工作液入口管中，所述回流管弯头的出口位于所述氢化釜工作液入口管的中心且与工作液的流动方向同向。

5.根据权利要求1所述的流化床生产过氧化氢的氢化反应装置，其特征在于：所述触媒预分离器出口处覆盖有上端开口下端封闭的预分离器环状挡板，所述预分离器环状挡板的下端连接在触媒预分离器出口下方的圆周壁上。

6.根据权利要求1所述的流化床生产过氧化氢的氢化反应装置，其特征在于：所述氢气循环压缩机的出口与气液分离罐的中部入口连接，所述气液分离罐的中部出口与所述氢气循环管连接，所述气液分离罐底部的排液口通过分离罐回流管与所述氢化反应釜的顶部回流口相连。

7.根据权利要求1所述的流化床生产过氧化氢的氢化反应装置，其特征在于：所述氢化釜工作液分配管沿所述氢化反应釜的内壁环绕一周，且沿氢化釜工作液分配管的圆周均匀分布有多个开口向下的氢化釜工作液分配孔。

8.根据权利要求7所述的流化床生产过氧化氢的氢化反应装置，其特征在于：所述氢气分配装置包括与所述新鲜氢气供给管相连的氢气干管，所述氢气干管沿所述氢化反应釜的直径布设，沿所述氢气干管的长度方向均匀连接有多根垂直于氢气干管的氢气支管，沿各氢气支管的长度方向均匀分布有多排氢气分配孔，且每排氢气分配孔呈扇形均匀分布在各氢气支管的下半周。

9.一种采用权利要求1至8中任一项所述的氢化反应装置生产过氧化氢的氢化反应方法，其特征在于，依次包括如下步骤，

⑴配置氢化反应溶剂；

⑵向以上溶剂中投加2-乙基蒽醌和2-戊基蒽醌后构成氢化反应的工作液，其中每升溶剂中投加2-乙基蒽醌（80～110）g/L，每升溶剂中投加2-戊基蒽醌（60～140）g/L；

⑶准备粉状钯触媒，所述钯触媒的粒径体积分布为：粒径大于120微米的体积百分比不超过4%；粒径小于80微米的体积百分比不超过4%，其余粒径均为80～120微米；

⑷打开触媒添加阀将适量的触媒投入氢化反应釜，同时新鲜的工作液经氢化釜工作液分配管分配后向氢化反应釜的底部均匀喷出，氢气被氢气分配装置均匀分配成多个细小的氢气气泡，从新鲜工作液的下方向下喷出，然后氢气气泡向上浮起，与新鲜的工作液充分混合并搅拌；

⑸工作液中的蒽醌在粉状钯触媒的作用下与氢气反应生成氢蒽醌；

⑹剩余未反应的氢气从氢化反应釜的顶部排出，经氢冷凝器冷凝及氢化釜捕集装置捕集液滴后，进入氢气循环压缩机压缩，压缩后的氢气经气液分离罐分离后，由氢气循环管回到氢化反应釜中循环；

⑺氢化液连同粉状触媒从氢化反应釜中部的反应釜出口均匀流出，沿切向进入各触媒预分离器的中部，氢化液沿触媒预分离器的内壁圆周旋转，粉状触媒在离心力的作用下，沿触媒预分离器的内壁沉降，从触媒预分离器底部的预分离器触媒回流管回到氢化反应釜中，氢气从触媒预分离器的顶部经分离器氢气回收管回到氢化反应釜中；

⑻各三通阀切换至下出口关闭状态，预分离后的氢化液从触媒预分离器的上部圆周流出，经三通阀向上流动进入各触媒过滤器中过滤，触媒过滤器将残留的触媒截留后，清洁的氢化液从触媒过滤器顶部的氢化液出口阀流出并进入净氢化液出口管；

⑼轮流对各触媒过滤器进行反冲，反冲时将三通阀切换至中部关闭、上下相通的状态，同时关闭氢化液出口阀，打开反冲阀，氢化釜工作液反冲管中的氢化液从反冲阀进入该触媒过滤器，将堆积在滤芯表面的触媒冲落，经三通阀和触媒过滤器回流管进入氢化釜工作液入口管，跟随新鲜工作液回到氢化反应釜中。

10.根据权利要求9所述的生产过氧化氢的氢化反应方法，其特征在于，步骤⑴中的氢化反应溶剂按如下体积百分比配置，二异丁基甲醇：（45～50）v%，C10芳烃：（50～55）v%，两者的体积总和为100%。

11.根据权利要求9所述的生产过氧化氢的氢化反应方法，其特征在于，步骤⑴中的氢化反应溶剂按如下体积百分比配置，四丁基脲：（12～30）v%，磷酸三辛酯：（8～12）v%，C10芳烃：（60～76）v%，三者的体积总和为100%。

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