CN1071142A

CN1071142A - 由氢和氧生产过氧化氢的方法及装置

Info

Publication number: CN1071142A
Application number: CN 91108027
Authority: CN
Inventors: M·A·保利
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1991-09-30
Filing date: 1991-09-30
Publication date: 1993-04-21

Abstract

本发明公开了一种由氢和氧直接生产过氧化氢的方法和装置，采用一种管道反应器以形成这些气体在酸性水溶液中进行反应的反应区。该反应区完全为所述溶液充满，并且将氢气和氧气分散在所述溶液以生成反应混合物，氢和氧比例高于其在控制条件下生成过氧化氢的可燃性下限。保持所述反应混合物直到氢的比例降至低于所述气体混合物的可燃性下限，然后从反应区除去过氧化氢，氢和氧在所述溶液中的反应是以活塞式流动条件下进行的。

Description

本发明涉及由浓度高于可燃性下限的氢气和氧气安全生产过氧化氢水溶液的催化方法。更详细地说，本发明涉及的这种方法能连续生产适用浓度的过氧化氢水流和一种废气流，该废气流含浓度高于氢和氧混合物的可燃和爆炸极限的剩余氢气和氧气。

早在1914年，在Hinkel等人的US1，108，752中就公开了在催化剂存在下，由氢和氧在水溶液中直接反应生产过氧化氢，至今已有许多这方面的专利。

多年来，已充分证实反应最好是在氧对氢的相对分压至少为2/1的条件下进行，生成过氧化氢（而不是水）的反应选择性随氧与氢的比率增加而增加。例如，US4，009，252公开了在一种含水介质中，使用选择浓度的铂族催化剂，氢和氧的分压分别至少为0.5大气压和1.0大气压，氧和氢比率为1.5-20/1，最好为2/1-10/1，在此条件下氢与氧的反应。涉及由氢和氧连续和分批生产过氧化氢的US4，336，239，公开了最好在氧/氢比率高于5/1，通常使用12/1和15/1作为最佳比率的条件进行该法。

然而，氢和氧反应生成过氧化氢并不是没有危险的，因为氢浓度高于5%（即可燃性下限，相当于氧/氢摩尔比等于和低于20/1，通常包括优选的氧/氢操作比率）时，氢和氧的混合物是易燃的，甚至是易爆炸的。因此，为使爆炸或着火的危险减至最小，现有技术还采用一种稀释气体，如氮、氦、氖或氩气，如US4，009，252和US4，661，337所述。

还推荐采用大大超过可燃和爆炸极限的氧/氢比率。例如，US4，681，751公开了最好采用20/1或更高的氧/氢比率，以免连续法操作过程出现爆炸危险。同样，如上所述，US4，336，239指出可在氧/氢比率为23/1-40/1（超过可燃性极限）的条件下进行反应，且无需惰性稀释气体就能防止爆炸事故。虽然提供了一种安全的措施，但使用惰性稀释气体和高的氧/氢比率均为有害的权宜之计。它们会产生不必要的高反应压力，迫使必需采用昂贵的高压设备。而且，氧/氢摩尔比超过约10/1时，生成过氧化氢的反应选择性改进得不多或没有。

直接混合法的连续操作，对于生产过氧化氢是非常合乎要求的。但从工业化观点来看，现有技术所描述的连续操作方式，并不完全令人满意。US4，279，883描述的连续法包括具有气体区和液体区的搅拌釜反应体系、反应物和稀释气体的加料装置，含分散金属催化剂的含水液体反应介质的加料装置、连续除去废气混合物和含水液体反应产物的装置。该883专利的实例1表明所用气体原料混合物是由氢、氧和氮组成的，氢、氧和氮的分压分别为5.49和113大气压，相当于氮稀释的氧/氢比率为9.8/1。

所公开的连续法缺点在于使用的氮与反应气体比率比较大，从而增加了操作的费用。还发现，在上述搅拌釜体系中，分散的金属催化剂往往会粘于并蠕升至反应器壁和搅拌轴上而进入气体区，因而直接暴露于气相中的反应物。如果在反应过程中催化剂干透了，有时会出现危险，因为在没有稀释气体的情况下，干燥的催化剂有可能促使过氧化氢气相混合物着火。因此，很明显现有技术采用稀释气体是为了防止例举的连续法发生着火或爆炸的可能性。

上述US4，336，239公开了在反应塔中进行连续生产过氧化氢的方法，该反应塔装有催化剂并装有使过氧化氢和反应溶剂向上并流加料的装置。在该反应器的顶部，装有排出液体样品的装置、反应器流出物送入气液分离器的装置、排放废气流的装置以及引入氮气稀释剂流的装置，在实例3、4和5中专利权人叙述了一系列的试验，使用的氢和氧的氧/氢比率范围很宽，即约2.9/1-30/1。实施例4例举的氧/氢比率为23/1-30/1，超出了可燃性或爆炸极限。

值得注意的是所得到的液体流出物中，过氧化氢的浓度是比较低的，摩尔范围为0.14-0.70或按流出物重量计约为0.5-2.4%。由气液分离器排出的废气成分没有说明。然而，过氧化氢产量表明，氢和氧在塔式反应器中的停留时间不足以大量降低其在液体反应介质中的浓度，结果使加到反应器的氧和氢的比率，最初是在可燃-爆炸范围内（如同不用稀释剂的实例3的那些试验），由气-液分离器排出的废气中，这些反应物成分仍在可燃-爆炸范围内。还提出在塔式反应器的顶部装有氮气稀释剂的加料装置，以便氮气能按需要加到气-液分离器中，维持该分离器的气体区和由此排出的气体中有一“安全”气体组成。还进一步提出;（a）实例3试验c，表明使用富氧空气以提供不可燃的含氢原料组成，和（b）实例4，所用的氧/氢加料比超出可燃性或爆炸极限。

′239法也有缺点，即液体反应介质含有大量的有机溶剂。这些溶剂不仅增加操作的费用，而且限制过氧化氢溶液的应用和销售。此外，有机成分还存在爆炸性过氧化物累积的危险，如US4，009252、4，681，751、4，772，458和4，389，390所述。虽然，如前所述，含未反应氢和氧的流出气体，如果必要的话，可用稀释气体或过量的氧使其变成不可燃和不爆炸，这种用法只会增加该法的投资和操作费用。

还已知在管道反应器中进行氢化反应，包括环状蒽醌氢化和氧化法生产过氧化氢，如US3，423，176和4，428，923所述。早先的反应器包括与许多向下延伸的大直径空间交替地串联连结的许多向上延伸的小直径空间（管），反应物向上顺流流过小直径管和向下流过大直径管。上述反应系统对本发明并不十分令人满意，因为它仅限于较低的流速，即最高为3米/秒或约9.9英尺/秒。

更重要的是，如′923专利所指出的那样，气/液反应混合物的相分离应在一定条件下进行，避免在氢-氧反应体系中，因为在分离过的气相中，氧总是和氢同时存在，因而在反应器内会产生爆炸事故。

′923号专利的管道法目的在于生产过氧化氢的氢化蒽酯中间产物。它利用多根管子组成环形反应器，管子具有相同的标称宽度，直立或水平安装，通过弯管（肘管）连接。反应器长度变化范围为15-150米（约50-500英尺），内径约为350-700mm（约13.8-27.6英寸）。反应流速大于3米/秒，至多为10米/秒（约大于9.8英尺/秒，至多约为32.8英尺/秒）最好为4-7米/秒（约13-23英尺/秒）。然而，该装置和方法的设计可用来消除′176号专利中管膨胀和收缩的压力损失，以增加反应液的流速，从而生产所要的氢化蒽醌。专利权人没有提供氢和氧直接混合生成过氧化氢的有关方法或与直接混合方法有关的氢-氧可燃性问题。

因此，本发明主要目的是提供由氢和氧在水溶液中制备过氧化氢的改良催化法，该法包括所用的氢和氧原料比在可燃/爆炸范围内，结果使废气流含有的未反应氢和氧浓度超过可燃和爆炸极限。

本发明的第二个目的是提供安全生产高浓度过氧化氢溶液的高选择性方法。

本发明的第三个目的是提供高产率过氧化氢生产方法，该方法包括回收含未反应氢和氧的废气流，并将其与补充的氢和氧一起循环至反应区，如必要时，保持氧与氢的比率在所要求的范围内。

本发明的第四个目的是提供一种循环法，该法包括至少循环部分过氧化氢产物水溶液至反应区，以获得所含过氧化氢浓度比先前含水流出物更高的含水流出物。

本发明上述目的的达到是通过由氢和氧制备过氧化氢的新型方法，该法包括：形成一个反应区，使氢和氧之间进行有效反应以生成过氧化氢;用适于引起氢和氧所述反应的酸性水溶液基本上充满所述反应区;在该反应区中提供所述水溶液与用于氢-氧反应的催化有效量的催化剂接触;在足以生成过氧化氢的温度和压力下，将氢气和氧气按比例（该比例高于氢和氧的可燃性下限）分散在酸性水溶液中以形成一种反应混合物;保持该反应混合物在所述温度和压力下，直至反应混合物中氢的比例降至低于氢和氧混合物的可燃性下限;从反应区中排出具有其残留的分散气体含量的过氧化氢水溶液，结果使它能分离出含氢和氧比例低于可燃性下限的废气相和含过氧化氢的液相;最后使过氧化氢液相与废气分离。

本发明另一优选实施方案是一连续法，该法包括在一细长反应区内，最好为管形的一种，如管道反应器，在活塞式流动条件下，使酸性水溶液中的氢和氧进行反应。

本发明再一实施方案是循环连续法，该法包括在一细长的管式反应区内进行氢和氧的反应，如上所述，回收废气并将其循环到反应器中，同时补充氢气，补充氧气（其量足以使氧的比例低于可燃性极限），并按生产过氧过氢的需要补充酸性水溶液和催化剂。

本发明还有一实施方案是沿管的长度分批加氢，使通过该管的单程氧总转化率增加，以求减少必须循环的气体体积从而达到更好的经济效益。

从下面对本发明的详细说明（用附图举例说明）中，对本发明的上述和其它目的，优点和新的特征将一目了然，其中：图1表示本发明一种实施方案的示意图，它包括在管道反应器中，在有催化剂的情况下，使分散在合适反应介质中的氢和氧之间进行反应;

图2是本发明优选实施方案的示意图，它包括在图1所示的管道反应器系统中以循环连续方式进行该方法，但它还包括将气-液分离器产生的废气，与补充加到气-液分离器废气中的氧一起循环到管道反应区的装置。

本发明的优点在于分散的气体氢和氧着火，即使在爆炸范围内，也不会通过液体介质蔓延。因此，按本发明，使氢气和氧气保持分散状态，最好分别分散在液体反应介质中，在该液体的上面基本没有连续游离蒸汽的空间，就能在可燃和爆炸比例范围内安全使用氢和氧。

按本发明，反应区基本上为液体反应介质完全充满，以便反应区实质上不存在游离蒸汽的空间，就能达到实质上没有蒸汽相的条件。因此，过氧化氢反应用的催化剂，总是用液体使其保持润湿，至少反应进行到这样一种程度，即反应区中的氢比例已降至可燃性极限以下，即按剩余的氢加氧总量计，约低于5.5摩尔%氢，最好低于4.5%，低于约3%更好，为的是增加安全措施。

该方法最好在一个细长的、优选的圆筒形反应器内，例如管道以连续方式进行。在活塞式流动条件下加入水溶液，以避免反应器内的混合物回混或使回混减至最小。最好管道反应器的长度能在很宽的范围内变化，通常约为50-2000英尺，优选的约为200-1500英尺，更优选的约为400-1200英尺，实质上应大于其内径。最好内径沿反应区长度方向是不变的，且能变化的范围约为1-36英寸，优选的约为4-24英寸，更优选的约为6-18英寸，管长与内径（均以英寸计）之比通常约为25/1-1000/1，优选为25/1-500/1，更优选的约为25/1-150/1，以利于维持活塞式流动的条件，使氢和氧反应达到所要求的程度而又没有多余的无用长度，否则只会增加方法的投资而无相当的好处。

水溶液和其后生成的具有分散氢和氧气的反应混合物的流速变化范围宽，对于标称内径为2英寸的管来说，通常约为4-18，最好为9-14英尺/秒，这取决于该水溶液的组成，特定的催化剂及其浓度、反应温度和管道反应器的直径以及所使用的进气喷雾器的特定设计。无论工艺条件、溶液、催化剂、温度等，该流速都应与管道尺寸相一致，以使反应混合物所含氢和氧反应在其从反应器排放前达到所要求的程度。该方法也能在搅拌釜反应器中分批进行，使分散在液体反应介质中的气体反应混合物保持反应混合物上边基本没有游离蒸汽的空间，直到分散气体中的氢浓度降至低于可燃性下限。

氢的分压和氧的分压变化范围是很宽的，但最好为超计大气压，范围约为200-4000磅/英寸²，优选约为400-2500磅/英寸²，更优选的约为800-1400磅/英寸²，这些压力与分散在液体介质中的气体分压是相同的。在最初一起加入的氢和氧原料中氢的比例大于可燃性下限，通常，其量约为6-12%（摩尔）。换言之，氧分压与氢分压之比约16/1-7/1，最好约为13/1-9/1。若需要的话，除了必不可少的氢和氧反应物以外，还可用惰性气体，但对于安全操作来说，是没有必要的，进行本发明方法的条件是在有催化剂的情况下，使氢和氧之间保持充分保持充分的反应，反应温度通常是在0-50℃，出于经济的原因，通常为10-30℃。

反应介质是水溶液，优选的是含氢浓度约为1×10^-3-2M的酸性溶液，最好基本上不含有机成分。使溶液呈酸性所用的酸通常为一种或多种的盐酸，氢溴酸、硫酸、磷酸、硝酸，以盐酸（hydrochloride acid），硫酸和磷酸为好。最好该水溶液含有作助催化剂的溴化物的离子，如溴化氢、溴化钠或其它可溶性溴化物，或可水解或可还原成溴化物离子的化合物，如US4，681，751、4，772，458和4，889，705所述，这些专利已列入本文参考文献中，它们公开了在有合适催化剂存在下，由氢和氧生产过氧化氢所适用的酸性水溶液。

通常催化剂是钯、铂或钯-铂，虽然也能用催化有效量的其它Ⅷ族金属有效地催化氢和氧反应生成过氧化氢。以钯和复合钯-铂催化剂为好。若用钯-铂时，铂与钯+铂的重量比最好约为0.01-0.5，更为优选的约为0.02。如US4832938所述。提供的一种或多种金属可呈一种或多种相容盐，或为游离（零价）金属，包括胶体或现有技术中已知的其它形式。

一种或多种催化金属可为无载体或载带于载体上。合适的载体包括各种形式的碳、二氧化硅、氧化铝、二氧化硅-氧化铝、二氧化钛、离子交换树脂以及现有技术中已知的其它载体。通常所述催化剂是一种悬浮在含水反应液体中的颗粒状有载体的催化剂;换句话说，它可以作为固定床置于反应区或作为反应区壁上的粘附涂层置于反应区内。酸性水溶液还含有现有技术中公知的其它成分，以促进过氧化氢的形成或防止其在反应过程中分解。典型适用于过氧化氢的是螯合剂型的稳定剂，值得注意那些以磷基的化合物，正如US3，336，112（第一栏，13-60行）和US4，009，252（第4栏，49-53行）所公开的。最好的是US4070，442（第2栏，45-57行）公开的适于过氧化氢的众所周知的磷酸盐基稳定剂。

参照图1和2能更好地理解本发明的方法。在图1装置所示的典型直通连续操作中，将含0.05N-0.5N的硫酸和磷酸混合物、5-50ppm溴化物离子（如溴化钠，相当于约6×10^-5-6×10⁴摩尔的Br^-）和载带于二氧化硅或氧化铝上的0.2-2.0重量%的粒状1-5%钯催化剂的酸性水溶液，以流速约为4-18英尺/秒经管12和泵14加到内径为2英寸、长300英尺的管道反应器10中。借助于压缩泵18将管线16中的氧气以分散得很细的气泡，在水溶液加料点下游的一点上加入水溶液。氢气通过管线20和压缩泵22，恰好在氧气引入点下游的一加料点上同时喷入并分散于管道10。所得到的反应混合物沿着管道以活塞式流动方式流动。通常氧的分压约为900-1100磅/英寸²。而氢的分压约为80-120磅/英寸²，结果在管道进口处氢的浓度为总的7-9%，相当氧/氢摩尔比约13.3/1-10.2/1之间，反应混合物用热交换器（未标出）维持温度在10-30℃。

当反应混合物以活塞式流动方式流过管道反应器时，氢和氧的分子，由这些气体的分散性气泡内各自分压所驱动，横穿气-液界面进入溶液中，在有催化剂存在情况下，它们反应生成过氧化氢。于是，氢和氧渐被消耗而过氧化氢逐渐产生，同时沿管道长度产生了反应气体的浓度梯度，其范围由高浓度的氢气加料点到低浓度的气-液分离器24中的反应混合物损耗点。同样，当反应混合物从氢气加料点以活塞式流动方式流过管道而到达分离器24的排放点时，过氧化氢的浓度梯度也由低向高变化。在那里，含水反应器的混合物（反应物气体贫化而反应产物富集）流入气液分离器，在该分离器中，它分成气体区26和液体区28。离开气体区26而流入管线32的废气，通常约含2-3%的氢和98-97%的氧，相当氧/氢摩尔比约为24/1-34/1，超出可燃和爆炸极限。含过氧化氢和悬浮催化剂的反应混合物液体部分经管34、过滤器36（以除去催化剂）排出，并经管38回收。由典型的单程操作回收的溶液通常含有低于1%（重量计）的过氧化氢。

为在图1装置中生产高浓度的过氧化氢，可将部分来自气液分离器24的液体循环至泵14的入口。在图1装置中，浓度超过1%（重量）的过氧化氢通常不进行循环操作。

图2装置说明优选的操作方式是循环和连续，包括将废气和至少一部分含反应混合物液相的过氧化氢循环至管道反应器以使各成分的消耗减至最少，从而使该方法更经济。按此方式，先将氧气从管40加到气-液分离器44的气体区42，该分离器有一液体区46，氧与来自上述循环的氢和氧的剩余混合物（基本上由氧组成）在所述气体区42混合，该气体混合物经压缩泵48和管线49输送到管道54。新鲜氢气经管线50和压缩泵52加到管道54，如图1中管10的情况。酸性含水溶液，无论是如图1所述新鲜的，或是待循环的含过氧化氢的反应混合物，经管56、泵58、加入热交换管（控制反应混合物温度）、管62、烛式过滤器64和出口管66，在氧和氢反应物引入点上游的一点加到反应器54中。无分散气体和悬浮催化剂的反应混合物可随意地经过滤器64输入管68而从该环路中除去。补充的水溶液，可加可不加催化剂、按需要输入管70。

经这样的循环连续程序，使用的操作条件准确地说是图1所述，能回收含过氧化氢浓度越来越高通常为5-20%（重量）的水溶液，这取决于所用反应混合物液体的循环次数。

本发明方法，不论是按图1还是按图2所述方式操作，其必要操作和步骤均适于自动控制，包括氢气和氧气的加料、管道中氢与氧浓度比例的监测，以使管道中含其分散气体的反应混合物保持没有游离蒸汽的空间，并且不排入气液分离器，直到氢气的浓度低于可燃性下限。当确保安全操作，该自动化系统装有一个联锁系统，以防止气液分离器中的气体容积内氢气浓度超过4.0%（体积）。

实例1

使图1的装置运行，借助液体循环使过氧化氢的浓度达到最高值而无废气循环。排出废气。加入新鲜的水以使反应器流出物中产生约5%（重量）的过氧化氢。当溴化物控制范围定在6×10^-5M至6×10^-4M时，可用约0.95%钯+0.05%铂双金属在二氧化硅载体上的催化剂。酸度控制范围定在0.035M-0.07M氢离子浓度。在进气条件下成功地控制9.0体积%的氢。其它参数规定如下：

温度，℃ 25

压力，磅/英寸²1000

管道中气体体积% 3.8

线速度，英尺/秒 4.1

管道进口，氢体积% 9.00

管道出口，氢体积% 0.15

催化剂重量% 0.4

氢转化，pph 0.41

过氧化氢重量% 5.2

实例2

借助所用的液体和废气的循环，将载于氧化铝上的5%钯催化剂加到图2所述装置内。溴化物控制范围定在6×10^-5M-6×10^-4M。酸度控制范围定在0.035M-0.07M氢离子浓度。温度、压力、气体成分和循环速率、催化剂浓度和流速变化结果如下表所述。在所有试验条件下，成功地控制管进口处氢浓度超过可燃下限。

温度℃ 10 15 15 20 20 25

管内气体体积％ 9.5 8.9 10.5 8.9 4.4 8.5

线速度，英尺／秒 14.2 14.3 12.2 7.1 14.8 14.0

管进口，氢体积％ 6.75 6.50 6.50 8.00 7.50 8.00

管出口，氢体积％ 3.65 2.96 3.00 3,06 2,60 2,43

催化剂重量％ 0.8 0.5 0.5 0.6 0.6 0.8

氢转化，pph 1.56 1.67 1.39 1.16 1.18 2.43

过氧化氢重量％ 15.1 13.3 8.3 8.3 9.7 12.6

虽然本发明是按最佳设计予以描述的，但可以理解本发明是能进一步变更、使用和/或修改的，按本发明的一般原理，包括在与本发明有关的已知技术或公用技术范围内，偏离本发明公开内容的，即适用于上文所述主要特征的，均落在本发明的范围之内或受本文所附权利要求的限定。

Claims

1、一种在催化剂存在下，由氢和氧反应而制备过氧化氢的方法，该方法包括如下步骤：

(a)、形成一个细长的反应区，以使氢和氧有效地反应生成过氧化氢；

(b)用适于氢和氧进行所说反应的一种酸性水溶液基本上完全充满该反应区；

(c)在该反应区中，使水溶液与催化有效量的氢一氧反应催化剂相接触，将氢气和氧气分散在酸性水溶液中形成一种反应混合物，氢和氧的比例高于其在一定温度和压力下足以生成过氧化氢的可燃性下限；

(d)将所述反应混合物保持在该温度和压力下，直至反应混合物中氢的浓度降至低于氢和氧混合物的可燃性下限；

(e)从所述反应区中排出所得到的反应混合物；和

(f)将所得到的反应混合物分成含氢和氧(其比例低于其可燃性下限)的废气相以及含过氧化氢的水溶液相。

2、按权利要求2的方法，包括如下步骤：

（a）将水溶液连续加到所述反应区。

3、按权利要求3的方法，包括如下步骤：

（a）在水溶液加料处下游一点，将氢和氧连续加到所述反应区。

4、按权利要求3的方法，包括如下步骤：

（a）氧和氢气流分别加到所述反应区。

5、按权利要求4的方法，其中：

（a）所述氧和氢加料步骤包括在水溶液加料处下游一点引入氧气。

6、权利要求5的方法，其中：

（a）所述氧和氢的加料步骤包括在氧加料处下游一点引入氢气。

7、按权利要求6的方法，其中：

（a）所述氢气引入步骤包括在沿该反应区的多个点加入氢气。

8、按权利要求5的方法，其中：

（a）所述氧和氢的加料步骤包括实质上是同时引入氧和氢。

9、按权利要求5的方法，包括如下步骤：

（a）使所述含水溶液、催化剂以及氢和氧的反应混合物以活塞式流动方式流过该反应区。

10、按权利要求3的方法，其中：

（a）所述水溶液加料步骤包括在液体流速约为4-18英尺/秒的情况下引入水溶液，其中该反应区直径约为2英寸。

11、按权利要求1的方法，其中：

（a）所述用水溶液充满该反应区的步骤包括形成实质上无蒸汽相的区。

12、按权利要求1的方法，其中：

（a）所述保持步骤包括保持所述反应混合物在所述温度和压力上，直至其中的氢浓度已降至低于约5摩尔%（按残余氢和氧总含量计）氢的可燃性下限。

13、按权利要求5的方法，包括如下步骤：

（a）将由所得到的反应混合物分离出的废气与另一氧气流相混合;和

（b）将废气和氧的混合气流循环到所述反应区。

14、按权利要求5的方法，包括如下步骤：

（a）将部分含有由所得到的反应混合物分离的过氧化氢的水溶液在氧和氢加料上游加料点上循环到所述反应区。

15、按权利要求5的方法，包括如下步骤：

（a）从所得到反应混合物分离出的部分所述水溶液中回收过氧化氢。

16、按权利要求15的方法，包括如下步骤：

（a）在部分水溶液循环前，在含有从所得到反应混合物中分离出的过氧化氢的水溶液中加入新鲜的水溶液。

17、按权利要求15的方法，包括如下步骤：

（a）从后来得到的反应混合物中分离的水溶液其所含过氧化氢浓度比循环的部分水溶液高。

18、按权利要求15的方法，包括如下步骤：

（a）按予定次数重复循环部分水溶液的步骤;

（b）从后来得到的混合物中分离一种水溶液，该溶液中过氧化氢浓度约为10-20%（以水溶液重量计）。

19、按权利要求1的方法，包括如下步骤：

（a）形成具有予定长度及加料和排放端的所述反应区;

（b）在所述加料端附近，以第一种流速加入水溶液;

（c）在所述加料端附近，以第二种流速加入氧气流;

（d）在所述加料端附近，以第三种流速加入氢气流;

（e）使所述第一、第二和第三种流速与该反应区长度相一致，从而使该反应区排放端的氢浓度低于氢和氧混合物的可燃性下限。

20、一种由氢和氧在水溶液中反应生产过氧化氢的装置，所用氢和氧原料比率在可燃范围内，所得到的废气流含有未反应的氢和氧，其浓度超出可燃极限，该装置包括：

（a）使氢和氧进行反应生成过氧化氢的反应器装置;

（b）将酸性水溶液加到所述反应器的装置;

（c）将氢和氧分散在水溶液中的装置，氢和氧的浓度高于其在一定温度和压力下足以生成过氧化氢的可燃性下限。

21、按权利要求20的装置，其中：

（a）所述反应器包括在所述温度和压力下保持水溶液，氢和氧的混合物直到混合物中的氢浓度降至低于氢和氧混合物的可燃性下限的装置。

22、按权利要求21的装置，其中：

（a）所述混合物保持装置包括具有加料和排放端的活塞式流动方式的管道反应器。

23、按权利要求22的装置，其中：

（a）所述反应器的长度实质上大于其内径。

24、按权利要求23的装置，其中：

（a）所述反应器的长度约为其内径的25-1000倍。

25、按权利要求24的装置，其中：

（a）所述反应器的长度约为其内径的25-500倍。

26、按权利要求24的装置，其中：

（a）所述反应器的长度约为其内径的25-150倍。

27、按权利要求24的装置，其中：

（a）所述反应器是一种内空的管，其长度约为50-2000英尺，内径约为1-36英寸。

28、按权利要求24的装置，其中：

（a）所述反应器长度约为200-1500英尺，内径约为4-24英寸。

29、按权利要求24的装置，其中：

（a）所述反应器长度约为400-1200英尺，内径约为6-18英寸。

30、按权利要求21的装置，其中：

（a）所述氢和氧分散装置包括在水溶液加料处下游一点引入氢和氧的装置。

31、按权利要求21的装置，其中：

（a）所述氢和氧分散装置包括分别引入氢和氧的第一个和第二个装置。

32、按权利要求31的装置，其中：

（a）所述引入氢气的第一个装置包括在氧气加料处下游一点加入氢气的装置。

33、按权利要求21的装置，其中：

（a）所述温度的范围约为0-50℃。

34、按权利要求21的装置，其中：

（a）相对于分散在水溶液中的氢和氧总量的氢浓度约为6-12%（以摩尔总量计），在废气流中氢浓度约少于5%（摩尔）。

35、按权利要求21的装置，其中：

（a）相对与分散在水溶液中的氢和氧总量的氢浓度约为6-10%（摩尔），废气流中氢浓度约少于4.5%（摩尔）。

36、按权利要求35的方法，其中：

（a）废气流中氢浓度约少于4%（摩尔）。

37、按权利要求23的装置，包括：

（a）收集和将提得到的混合物分成气相和液相的装置，其操作与所述反应器的排出端相连。

38、按权利要求37的装置，包括：

（a）与从水相中回收过氧化氢的所述混合物收集和分离装置操作上相连的装置。

39、按权利要求21的装置，其中：

（a）水溶液实质上无有机成分。

40、按权利要求21的装置，其中：

（a）分散在水溶液中的氢和氧的分压约为200-4000磅/英寸²的超计大气压。

41、按权利要求38的装置，包括：

（a）将一部分水相循环到所述反应器的装置。

42、按权利要求38的装置，包括：

（a）将蒸气相循环到所述反应器的装置。

43、按权利要求3的方法，其中：

（a）所述水溶液加料步骤包括以约12-35英尺/秒的液体流速引入水溶液，其中所述反应区的直径约为1.2英寸。