CN111099563B - 蒽醌法制备过氧化氢的氧化方法 - Google Patents
蒽醌法制备过氧化氢的氧化方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111099563B CN111099563B CN201811270428.2A CN201811270428A CN111099563B CN 111099563 B CN111099563 B CN 111099563B CN 201811270428 A CN201811270428 A CN 201811270428A CN 111099563 B CN111099563 B CN 111099563B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gas
- liquid
- oxidation
- process according
- reaction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 87
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims abstract description 73
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 67
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 62
- PYKYMHQGRFAEBM-UHFFFAOYSA-N anthraquinone Natural products CCC(=O)c1c(O)c2C(=O)C3C(C=CC=C3O)C(=O)c2cc1CC(=O)OC PYKYMHQGRFAEBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 35
- 150000004056 anthraquinones Chemical class 0.000 title claims abstract description 25
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 153
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 93
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 76
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 46
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 29
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 claims abstract description 28
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 claims abstract description 26
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 claims description 25
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 13
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 11
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 9
- YEVQZPWSVWZAOB-UHFFFAOYSA-N 2-(bromomethyl)-1-iodo-4-(trifluoromethyl)benzene Chemical compound FC(F)(F)C1=CC=C(I)C(CBr)=C1 YEVQZPWSVWZAOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- RKMPHYRYSONWOL-UHFFFAOYSA-N 1-ethyl-1,2,3,4-tetrahydroanthracene-9,10-dione Chemical compound O=C1C2=CC=CC=C2C(=O)C2=C1C(CC)CCC2 RKMPHYRYSONWOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- HSKPJQYAHCKJQC-UHFFFAOYSA-N 1-ethylanthracene-9,10-dione Chemical compound O=C1C2=CC=CC=C2C(=O)C2=C1C=CC=C2CC HSKPJQYAHCKJQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 13
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 2
- -1 alkyl anthraquinone Chemical class 0.000 description 18
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 16
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 16
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000012224 working solution Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 125000000999 tert-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 3
- 125000006527 (C1-C5) alkyl group Chemical group 0.000 description 2
- FYGHSUNMUKGBRK-UHFFFAOYSA-N 1,2,3-trimethylbenzene Chemical compound CC1=CC=CC(C)=C1C FYGHSUNMUKGBRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QNLZIZAQLLYXTC-UHFFFAOYSA-N 1,2-dimethylnaphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=C(C)C(C)=CC=C21 QNLZIZAQLLYXTC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QPUYECUOLPXSFR-UHFFFAOYSA-N 1-methylnaphthalene Chemical compound C1=CC=C2C(C)=CC=CC2=C1 QPUYECUOLPXSFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940076442 9,10-anthraquinone Drugs 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 2
- XSIFPSYPOVKYCO-UHFFFAOYSA-N butyl benzoate Chemical compound CCCCOC(=O)C1=CC=CC=C1 XSIFPSYPOVKYCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001733 carboxylic acid esters Chemical class 0.000 description 2
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 2
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- TVQGDYNRXLTQAP-UHFFFAOYSA-N ethyl heptanoate Chemical compound CCCCCCC(=O)OCC TVQGDYNRXLTQAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- UOHMMEJUHBCKEE-UHFFFAOYSA-N prehnitene Chemical compound CC1=CC=C(C)C(C)=C1C UOHMMEJUHBCKEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012086 standard solution Substances 0.000 description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 2
- YTZKOQUCBOVLHL-UHFFFAOYSA-N tert-butylbenzene Chemical compound CC(C)(C)C1=CC=CC=C1 YTZKOQUCBOVLHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003672 ureas Chemical class 0.000 description 2
- SNDGLCYYBKJSOT-UHFFFAOYSA-N 1,1,3,3-tetrabutylurea Chemical compound CCCCN(CCCC)C(=O)N(CCCC)CCCC SNDGLCYYBKJSOT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BODRLKRKPXBDBN-UHFFFAOYSA-N 3,5,5-Trimethyl-1-hexanol Chemical compound OCCC(C)CC(C)(C)C BODRLKRKPXBDBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZVHAANQOQZVVFD-UHFFFAOYSA-N 5-methylhexan-1-ol Chemical compound CC(C)CCCCO ZVHAANQOQZVVFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HXQPUEQDBSPXTE-UHFFFAOYSA-N Diisobutylcarbinol Chemical compound CC(C)CC(O)CC(C)C HXQPUEQDBSPXTE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- ZCZSIDMEHXZRLG-UHFFFAOYSA-N acetic acid heptyl ester Natural products CCCCCCCOC(C)=O ZCZSIDMEHXZRLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000002845 discoloration Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JPXGPRBLTIYFQG-UHFFFAOYSA-N heptan-4-yl acetate Chemical compound CCCC(CCC)OC(C)=O JPXGPRBLTIYFQG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 125000001972 isopentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- IMXBRVLCKXGWSS-UHFFFAOYSA-N methyl 2-cyclohexylacetate Chemical compound COC(=O)CC1CCCCC1 IMXBRVLCKXGWSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 150000003014 phosphoric acid esters Chemical class 0.000 description 1
- 125000002914 sec-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
- WVPGXJOLGGFBCR-UHFFFAOYSA-N trioctyl phosphate Chemical compound CCCCCCCCOP(=O)(OCCCCCCCC)OCCCCCCCC WVPGXJOLGGFBCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B15/00—Peroxides; Peroxyhydrates; Peroxyacids or salts thereof; Superoxides; Ozonides
- C01B15/01—Hydrogen peroxide
- C01B15/022—Preparation from organic compounds
- C01B15/023—Preparation from organic compounds by the alkyl-anthraquinone process
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
本发明涉及蒽醌法制备过氧化氢领域，具体涉及一种蒽醌法制备过氧化氢的氧化方法。该方法在鼓泡式气液反应设备中进行；所述鼓泡式气液反应设备包括：筒体、液体进口、气体进口、液体出口、气体出口、气体分散组件、隔板和溢流管，隔板和溢流管将所述筒体分为鼓泡区、聚并区和气相区；所述方法包括：将由气体进口进入的含氧气体经气体分散组件分散后，与由液体进口进入的氢化液进行接触，得到含气泡的气液混合流体，气液混合流体在鼓泡区进行氧化反应，接着溢流至聚并区中使气泡聚并，得到上层泡沫和下层氧化液清液。本发明的氧化方法实现了气液反应和气液分离的一体化，而且能够提高反应效率，提高装置的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及蒽醌法制备过氧化氢领域，具体涉及一种蒽醌法制备过氧化氢的氧化方法。
背景技术
蒽醌法是工业过氧化氢生产的主要方法，全球工业过氧化氢以产量计99％以上是由蒽醌法生产的。蒽醌法生产过程是：在催化剂存在下，在一定温度和压力下，使由烷基蒽醌和混合有机溶剂按一定比例配成的工作液中的烷基蒽醌与氢气反应，生成相应的氢蒽醌，此时工作液称为氢化液；接着使氢化液中的氢蒽醌与氧反应，生成蒽醌和过氧化氢，氢化液也变为氧化液；氧化液经纯水萃取得到过氧化氢水溶液，萃余液经处理后循环回氢化工序。
在传统的过氧化氢制备工艺中，由工作液加氢生成的氢化液与空气并流从氧化塔底部进入反应器。通常由于气泡分散尺寸过大，气液两相不能达到均匀的混合效果，导致氧化反应速率降低；若想达到理想的氧化效果，氧化反应停留时间需要延长。然而，氢蒽醌的氧化过程是一个不断放热的过程，温度升高会加剧产物过氧化氢的自分解生成氧气过程，增加了装置的易爆性。另外，从经济效益的角度来讲，过长的停留时间也必然导致氧化塔的容积增大，增加设备投资。目前，国内工业生产中，采用乙基蒽醌和四氢乙基蒽醌混合工作液，氢化单元的氢效一般为6-7.5g/L，氧化单元的液相停留时间普遍为30-45min，氧化收率不超过95％。随着装置氢效提高，所需氧化时间更长，给生产装置大型化造成一定困难。例如，2万吨/年(100％)过氧化氢装置的氧化反应器体积约400m3，而对于20万吨/年的规模，氧化反应器体积将非常庞大。
CN102009961A提供了一种蒽醌法生产过氧化氢的氧化方法，该方法先利用微米级分散介质将氧化气体均匀分散到氢化液中，得到带有微小气泡的混合流体，然后将该混合流体流过一个延迟管道进行接触反应，最后反应后的混合流体利用气液分相设备进行气液分离，得到含过氧化氢的工作液。该方法虽然利用微米级分散介质将气体进行分散、利用微气泡进行气液两相反应能大幅提高气体在液相中的混合均匀性，加快反应速率，但是微米级气泡的聚并很难，气泡越小，聚并越困难；反应后的气液混合流体不能像常规鼓泡塔一样在塔内实现气泡聚并和气液分离，需要再增设一个气液分离装置才能解决该问题，这导致设备投资大。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种蒽醌法制备过氧化氢的氧化方法。本发明的方法能同时实现强化气液传质和高效的气液分离。
本发明提供了一种蒽醌法制备过氧化氢的氧化方法，该方法在鼓泡式气液反应设备中进行；
所述鼓泡式气液反应设备包括：筒体、液体进口、气体进口、液体出口、气体出口、气体分散组件、隔板和溢流管；其中，所述液体进口、气体进口设在所述筒体的下部，且所述气体进口位于所述液体进口上方；所述气体分散组件由主进气管和多个微孔过滤元件组成，多个微孔过滤元件与所述主进气管分别连通并等距分布在筒体的截面上；所述隔板位于所述筒体内的上部，隔板的中间设有开孔以使所述溢流管的下端固定在隔板上，所述隔板和溢流管将所述筒体分为鼓泡区、聚并区和气相区，所述隔板的下方及溢流管的内部为鼓泡区，所述隔板的上方至溢流管上端为聚并区，所述溢流管的上方为气相区；所述液体出口位于所述聚并区，所述气体出口位于所述气相区；
所述氧化方法包括：将由所述气体进口进入的含氧气体经所述气体分散组件分散后，与由所述液体进口进入的氢化液进行接触，得到含气泡的气液混合流体，所述气液混合流体在所述鼓泡区进行氧化反应，接着溢流至所述聚并区中使气泡聚并，得到上层泡沫和下层氧化液清液。
本发明的以蒽醌法制备过氧化氢的氧化方法实现了气液反应和气液分离的一体化，而且能够提高反应效率，反应时间较短，可避免生成的过氧化氢在反应设备中分解成氧气，提高装置的安全性。
附图说明
图1是本发明的一种实施方式的鼓泡式气液反应设备的结构示意图；
图2是本发明的气体分散组件的一种结构示意图；
图3是本发明的另一种实施方式的鼓泡床气液反应设备的结构示意图。
附图标记说明
1：筒体；2：液体进口；3：气体进口；4：气体出口；5：液体出口；6：液体分布器；7：气体分散组件；8：隔板；9：溢流管；10：主进气管；11：微孔过滤元件；12：聚结设备；a：鼓泡区；b：聚并区；c：气相区。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种蒽醌法制备过氧化氢的氧化方法，该方法在鼓泡式气液反应设备中进行。
如图1至图3所示，本发明的鼓泡式气液反应设备包括：筒体1、液体进口2、气体进口3、液体出口5、气体出口4、气体分散组件7、隔板8和溢流管9；所述液体进口2、气体进口3设在所述筒体1的下部，且所述气体进口3位于所述液体进口2上方；所述气体分散组件7由主进气管10和多个微孔过滤元件11组成，多个微孔过滤元件11与所述主进气管10分别连通并等距分布在筒体1的截面上；所述隔板8位于所述筒体1内的上部，隔板8的中间设有开孔以使所述溢流管9的下端固定在隔板8上，所述隔板8和溢流管9将所述筒体1分为鼓泡区a、聚并区b和气相区c；所述隔板8的下方及溢流管9的内部为鼓泡区a，所述隔板8的上方至溢流管9上端为聚并区b，所述溢流管9的上方为气相区c；所述液体出口5位于所述聚并区b，所述气体出口4位于所述气相区c。
本发明的氧化方法包括：将由所述气体进口3进入的含氧气体经所述气体分散组件7分散后，与由所述液体进口2进入的氢化液进行接触，得到含气泡的气液混合流体，所述气液混合流体在所述鼓泡区a进行氧化反应，接着溢流至所述聚并区b中使气泡聚并，得到上层泡沫和下层氧化液清液。
在本发明中，所述微孔过滤元件11的孔径可以为0.1-100μm，优选为0.2-15μm，更优选为0.5-7μm。
按照一种实施方式，所述微孔过滤元件11为金属粉末烧结滤芯。本领域技术人员应当理解的是，所述金属粉末烧结滤芯包括圆筒状滤芯本体和固定设置在所述滤芯本体端口部的接口管。所述金属粉末烧结滤芯通过所述接口管与所述主进气管10连通。
按照另一种实施方式，所述微孔过滤元件11包括金属粉末烧结滤板以及位于金属粉末烧结滤板上方的半圆管，且所述金属粉末烧结滤板和半圆管之间形成与所述主进气管10连通的气体通道。
在本发明中，所述微孔过滤元件11的个数一般可以为5-50个。另外，所述微孔过滤元件11与主进气管10之间可以采用任何可密封的连接方式，优选焊接方式。
在本发明中，所述隔板8可以水平隔板或者为上表面为凸面的隔板，优选为水平隔板。所述隔板8与其下方筒体1之间的角度可以为90-150°，优选为90°。优选地，所述隔板8设置在所述筒体1由上至下的5-35％的位置上。
在本发明中，所述溢流管9的截面可以是方形、圆形，优选为圆形。更优选地，所述溢流管9的外径与所述筒体1的外径之比为0.15-0.75:1。
优选地，所述溢流管9的高度(即管的长度)与所述筒体1的高度之比为0.05-0.13:1。
在本发明中，所述溢流管9与隔板8之间可以采用任何可密封的连接方式使得所述溢流管9的下端固定在所述开孔上，优选为焊接方式。
在本发明中，为了防止流体喷溅，所述溢流管9的上方还可设有帽罩挡板，所述帽罩挡板可参照现有技术选择，在此不再赘述。
在本发明中，可选地，如图3所示，所述隔板8的下方还设有聚结设备12，所述聚结设备12的高度与所述筒体1的高度之比优选为0.1-0.2:1。优选地，所述聚结设备12与所述隔板8之间的距离为所述筒体1高度的1-10％。所述聚结设备12可以是鼓泡塔反应器中的常规选择，例如为聚结填料或聚结滤芯。
在本发明中，为了进一步促进液体的初始分配效果，该反应设备还包括液体分布器6，用于对由所述液体进口2进入的氢化液进行分散。本发明对所述液体分布器6没有特别的限制，具体形式可根据进液量设计。按照一种实施方式，所述液体分布器6可以为环管分布器。
在本发明中，为了减少反应后气体的雾沫夹带情况，在所述气相区c中可以设置破沫网等防止液滴夹带的设备。
在本发明中，经所述气体分散组件7分散后，所述含氧气体和所述氢化液接触所形成的气液混合流体中，气泡的尺寸可以为0.1-1.5mm，优选为1-1.5mm。
本发明对所述氢化液没有特别的限定，可以是蒽醌法制备过氧化氢的常规选择。本领域熟知的是，所述氢化液为蒽醌法生产双氧水的工作液发生氢化后的产物。
通常地，所述工作液中的溶质可以为2-烷基-9,10-蒽醌(即，2-烷基蒽醌)、9,10-二烷基蒽醌(即，二烷基蒽醌)及其各自的5,6,7,8,-四氢衍生物中的至少一种。所述2-烷基-9,10-蒽醌中，烷基可以为C1-C5的烷基，其非限制性实例包括：甲基、乙基、仲丁基、叔丁基、叔戊基和异戊基。所述9,10-二烷基蒽醌中，两个烷基可以相同或不同，可以分别选自C1-C5的烷基，例如选自甲基、乙基和叔丁基。所述9,10-二烷基蒽醌上的二烷基例如为1,3-二甲基、1,4-二甲基、2,7-二甲基、1,3-二乙基、2,7-二(叔丁基)、2-乙基-6-叔丁基。
所述工作液中的溶剂为本领域技术人员常用的有机溶剂，通常为非极性化合物和极性化合物的混合物。所述非极性化合物可以为自沸点高于140℃的石油馏分，其主要组分为C9以上的芳香烃(重芳烃)，例如为三甲基苯的异构体、四甲基苯的异构体、叔丁基苯、甲基萘的异构体和二甲基萘的异构体。所述极性化合物优选为饱和醇、羧酸酯、磷酸酯和四取代的脲中的至少一种。所述饱和醇通常为C7-C11的饱和醇，其非限制性实例包括：二异丁基甲醇、3,5,5-三甲基己醇、异庚醇。所述羧酸酯例如为乙酸甲基环己酯、乙酸庚酯、苯甲酸丁酯和庚酸乙酯中的至少一种。所述磷酸酯例如磷酸三辛酯、磷酸三-2-乙基丁酯、磷酸三-2-乙基己酯和磷酸三-正辛酯中的至少一种。所述四取代的脲例如为四-正丁基脲。
按照一种具体的实施方式，所述氢化液包含蒽醌类化合物和溶剂，其中，所述蒽醌类化合物为乙基蒽醌、四氢乙基蒽醌、乙基蒽氢醌和四氢乙基蒽氢醌，所述溶剂为磷酸三辛酯和重芳烃的混合物；且所述氢化液中，所述蒽醌类化合物的总浓度为130-140g/L。所述磷酸三辛酯和重芳烃的体积比可以为75:25-80:20。
在本发明中，所述氢化液经过反应设备的通量可以为2-55m3/(m2·h)，优选为5-30m3/(m2·h)。
在本发明中，所述含氧气体的氧含量可以为20-100体积％，具体可以为氧气或者氧气与惰性气体的混合物，所述惰性气体可以选自氮气、氩气、氦气和二氧化碳中的至少一种，优选为氮气。进一步优选地，所述含氧气体为空气。
优选地，所述含氧气体经过所述气体分散元件7的通量为20-250m3/(m2·h)，进一步优选为50-150m3/(m2·h)。
在本发明中，为了满足氧化反应所需反应温度，所述氢化液可以经换热器加热或冷却后再进入所述鼓泡式气液反应设备。另外，所述鼓泡式气液反应设备还可以内置或外置换热器，以取走氧化反应产生的反应热，避免反应器内超温。
本发明对所得氧化液的后续处理步骤不做任何限制，可以是本领域已知的常规处理，如用含有磷酸的纯水萃取氧化液中的过氧化氢，得到具有一定浓度的过氧化氢溶液。
本发明提供的氧化方法在所述鼓泡式气液反应设备中进行，通过所述气体分散元件将含氧气体分散成均匀的微小气泡，与氢化液进行充分接触，这既大大增加了气液传质面积，改善反应效果，大大缩短反应停留时间，又利于反应后气泡的聚并；另外，传质效率的提高还提高了含氧气体利用率，降低尾氧含量，从而提高氧化工艺的安全性；另外，通过设立隔板和溢流管结构可以成功实现氧化反应与气液分离一体化，解决了强化气液传质和气液分离的矛盾问题。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例和对比例中，
氧化效率(CO2，gH2O2/L)是指单位体积氧化液中含有过氧化氢的量，测试方法为：取5mL氧化液于分液漏斗中，用纯水洗涤萃取反应液5次，每次使用约20mL水；向所得萃取液加入20mL的1+4H2SO4溶液(H2SO4与水的体积比为1:4)；向萃取液中用浓度0.1mol/L的KMnO4标准溶液滴定至微红色，30s不褪色为终点。根据取样体积、KMnO4标准溶液的浓度和消耗体积计算得出氧化效率。
氢化效率(C，gH2O2/L)是指单位体积氢化液含有过氧化氢的量，测量方法为：取5mL氢化液于分液漏斗中，向其中加入20mL的1+4H2SO4溶液(H2SO4与水的体积比为1:4)，并通入氧气反应40-60min；待其完全氧化至明亮的黄色后，按照滴定氧化效率的方法，测定其中H2O2含量。
氧化收率η通过氧化效率与氢化液的氢化效率计算得到：η＝CO2/C
实施例1
本实施例结合图2和图3所示的反应设备说明本发明的蒽醌法制备过氧化氢的氧化方法。
所采用的氢化液为乙基蒽醌、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，上述四种蒽醌类化合物的总浓度为135g/L，重芳烃和磷酸三辛酯的体积比为75:25。其中，乙基蒽氢醌和四氢乙基蒽氢醌占四种蒽醌类化合物的45重量％，氢化效率为7.1g/L。
所采用的气液反应设备尺寸为Φ500mm×6200mm，微孔过滤元件为10个孔径5μm的金属烧结滤芯；选取水平隔板，隔板与筒体的角度为90℃，并安装在筒体由上至下的1300mm处；溢流管为Φ200mm×800mm的圆管，圆管的上方设有锥形帽罩，气相区设有破沫网；聚结设备为规整聚结填料，高度为650mm，与隔板之间的距离为100mm；液体进口设置在筒体底部，气体出口设置在筒体的顶部，液体分布器为环管分布器。
氢化液由反应设备底部进入，经过反应设备的通量为25m3/(m2·h)；131Nm3/h空气经压缩机增压后由反应设备下部进入，两者在鼓泡区产生1-1.2μm的气泡并进行氧化反应，反应温度为50℃，反应压力为0.45MPa，空气经过气体分散组件的通量为55m3/(m2·h)。反应后的气液两相泡沫经隔板和溢流管后溢流至聚并区，气泡在聚并区中迅速聚并实现气液分离，下层所得氧化液清液从液体出口流出反应设备，剩余含氧尾气从顶部排出反应设备。
经计算，该反应的氧化效率为7.0g/L，氧化收率为98.6％。按液体停留时间计算，反应时间约10min。
对比例1
参照实施例1的方法对氢化液进行氧化，所不同的是，气液反应设备未设隔板和溢流管。结果是，液体出口和气体出口流出的均为气液混合泡沫，未实现气液分离。
对比例2
参照实施例1的方法对氢化液进行氧化，所不同的是，气液反应设备尺寸为Φ500mm×24000mm，将气体分散元件替换为开有230个Φ2mm小孔的多孔板，且未设隔板和溢流管。
结果是，该反应的氧化效率为6.8g/L，氧化收率为95.8％。按液体停留时间计算，反应时间约40min。
实施例2
本实施例结合图1和图2所示的反应设备说明本发明的蒽醌法制备过氧化氢的氧化方法。
所采用的氢化液如实施例1所述。
气液反应设备尺寸为Φ500mm×6200mm，微孔过滤元件的个数为5个，每个元件由半圆管和孔径1μm的金属粉末烧结板组成；选取水平隔板，隔板与筒体的角度为90℃，并安装在筒体由上至下的1100mm处；溢流管为Φ200mm×800mm的圆管，圆管的上方设有锥形帽罩，气相区设有破沫网；液体进口设置在筒体底部，气体出口设置在筒体的顶部；液体分布器为环管分布器。
氢化液由反应设备底部进入，经过反应设备的通量为25m3/(m2·h)；131Nm3/h空气经压缩机增压后由反应设备底部进入，两者在鼓泡区产生1.2-1.5μm的气泡并进行氧化反应，反应温度为45℃，反应压力为0.3MPa，空气经过气体分散组件的通量为80m3/(m2·h)。反应后的气液两相泡沫经隔板和溢流管后溢流至聚并区，气泡在聚并区中迅速聚并实现气液分离，上层为泡沫层，下层为氧化液清液层，氧化液清液从液体出口流出反应设备，气相区的尾气经顶部的气体出口流出反应设备。
经计算，该反应的氧化效率为7.0g/L，氧化收率为98.6％。按液体停留时间计算，反应时间约10min。
实施例3
按照实施例2的方法对氢化液进行氧化，所不同的是，气液反应设备中，用规格为Φ150mm×500mm的圆管代替实施例2的圆管。
结果是，该反应的氧化效率为6.9g/L，氧化收率为97.2％。按液体停留时间计算，反应时间约10min。
实施例4
按照实施例2的方法对氢化液进行氧化，所不同的是，气液反应设备中，用5个孔径为15μm的金属烧结滤芯代替实施例2的微孔过滤元件；用规格为Φ150mm×800mm的圆管代替实施例2的圆管。
结果是，该反应的氧化效率为6.8g/L，氧化收率为95.8％。按液体停留时间计算，反应时间约10min。
实施例5
本实施例结合图1和图2所示的反应设备说明本发明的蒽醌法制备过氧化氢的氧化方法。
所采用的氢化液为乙基蒽醌、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，上述四种蒽醌类化合物的总浓度为140g/L，重芳烃和磷酸三辛酯的体积比为75:25。其中，乙基蒽氢醌和四氢乙基蒽氢醌占四种蒽醌类化合物的44重量％，氢化效率为7.0g/L。
所采用的气液反应设备如实施例2所述。
氢化液由反应设备底部进入，经过反应设备的通量为30m3/(m2·h)；131Nm3/h空气经压缩机增压后由反应设备底部进入，两者在鼓泡区产生1.0-1.5μm的气泡并进行氧化反应，反应温度为45℃，反应压力为0.2MPa，空气经过气体分散组件的通量为65m3/(m2·h)。反应后的气液两相泡沫经隔板和溢流管后溢流至聚并区，气泡在聚并区中迅速聚并实现气液分离，下层所得氧化液清液从液体出口流出反应设备，剩余含氧尾气从顶部排出反应设备。
经计算，该反应的氧化效率为6.7g/L，氧化收率为95.7％。按液体停留时间计算，反应时间约10min。
将以上实施例和对比例进行比较可知，本发明的以蒽醌法制备过氧化氢的氧化方法实现了气液反应和气液分离的一体化，而且能够提高反应效率，反应时间较短，这样可避免生成的过氧化氢在反应设备中分解成氧气，提高装置的安全性。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (18)
1.一种蒽醌法制备过氧化氢的氧化方法，该方法在鼓泡式气液反应设备中进行；
所述鼓泡式气液反应设备包括：筒体(1)、液体进口(2)、气体进口(3)、液体出口(5)、气体出口(4)、气体分散组件(7)、隔板(8)和溢流管(9)；其中，所述液体进口(2)、气体进口(3)设在所述筒体(1)的下部，且所述气体进口(3)位于所述液体进口(2)上方；所述气体分散组件(7)由主进气管(10)和多个微孔过滤元件(11)组成，多个微孔过滤元件(11)与所述主进气管(10)分别连通并等距分布在筒体(1)的截面上；所述隔板(8)位于所述筒体(1)内的上部，隔板(8)的中间设有开孔以使所述溢流管(9)的下端固定在隔板(8)上，所述隔板(8)和溢流管(9)将所述筒体(1)分为鼓泡区(a)、聚并区(b)和气相区(c)；所述隔板(8)的下方及溢流管(9)的内部为鼓泡区(a)，所述隔板(8)的上方至溢流管(9)上端为聚并区(b)，所述溢流管(9)的上方为气相区(c)；所述液体出口(5)位于所述聚并区(b)，所述气体出口(4)位于所述气相区(c)；
所述氧化方法包括：将由所述气体进口(3)进入的含氧气体经所述气体分散组件(7)分散后，与由所述液体进口(2)进入的氢化液进行接触，得到含气泡的气液混合流体，所述气液混合流体在所述鼓泡区(a)进行氧化反应，接着溢流至所述聚并区(b)中使气泡聚并，得到上层泡沫和下层氧化液清液。
2.根据权利要求1所述的氧化方法，其中，所述微孔过滤元件(11)的孔径为0.2-15μm。
3.根据权利要求2所述的氧化方法，其中，所述微孔过滤元件(11)的孔径为0.5-7μm。
4.根据权利要求1或2所述的氧化方法，其中，所述微孔过滤元件(11)为金属粉末烧结滤芯。
5.根据权利要求1或2所述的氧化方法，其中，所述微孔过滤元件(11)包括金属粉末烧结滤板以及位于金属粉末烧结滤板上方的半圆管，且所述金属粉末烧结滤板和半圆管之间形成与主进气管(10)连通的气体通道。
6.根据权利要求1所述的氧化方法，其中，所述溢流管(9)的截面为圆形，且所述溢流管(9)的外径与所述筒体(1)的外径之比为0.15-0.75:1。
7.根据权利要求6所述的氧化方法，其中，所述溢流管(9)的高度与所述筒体(1)的高度之比为0.05-0.13:1。
8.根据权利要求1所述的氧化方法，其中，所述隔板(8)设置在所述筒体(1)内由上至下的5-35％的位置上。
9.根据权利要求1所述的氧化方法，其中，所述隔板(8)的下方还设有聚结设备(12)。
10.根据权利要求9所述的氧化方法，其中，所述聚结设备(12)的高度与所述筒体(1)的高度之比为0.1-0.2:1。
11.根据权利要求1所述的氧化方法，其中，所述鼓泡式气液反应设备还包括液体分布器(6)，用于对由所述液体进口(2)进入的所述氢化液进行分散。
12.根据权利要求1所述的氧化方法，其中，所述含氧气体的氧含量为20-100体积％。
13.根据权利要求12所述的氧化方法，其中，所述含氧气体为空气。
14.根据权利要求12所述的氧化方法，其中，所述含氧气体经过所述气体分散组件(7)的通量为20-250m3/(m2·h)。
15.根据权利要求1所述的氧化方法，其中，所述氢化液包含蒽醌类化合物和溶剂，所述蒽醌类化合物为乙基蒽醌、四氢乙基蒽醌、乙基蒽氢醌和四氢乙基蒽氢醌，所述溶剂为磷酸三辛酯和重芳烃的混合物，且所述氢化液中，所述蒽醌类化合物的总浓度为130-140g/L。
16.根据权利要求1所述的氧化方法，其中，所述氧化反应的条件包括：温度为30-60℃，压力为0.1-0.5MPa。
17.根据权利要求16所述的氧化方法，其中，所述氧化反应的条件包括：温度为40-55℃，压力为0.2-0.5MPa。
18.根据权利要求1所述的氧化方法，其中，所述气液混合流体中的气泡尺寸为0.1-1.5mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811270428.2A CN111099563B (zh) | 2018-10-29 | 2018-10-29 | 蒽醌法制备过氧化氢的氧化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811270428.2A CN111099563B (zh) | 2018-10-29 | 2018-10-29 | 蒽醌法制备过氧化氢的氧化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111099563A CN111099563A (zh) | 2020-05-05 |
| CN111099563B true CN111099563B (zh) | 2021-06-11 |
Family
ID=70420236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811270428.2A Active CN111099563B (zh) | 2018-10-29 | 2018-10-29 | 蒽醌法制备过氧化氢的氧化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111099563B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114906818B (zh) * | 2021-02-08 | 2024-05-17 | 中国石油化工股份有限公司 | 烷基蒽醌工作液及其配制方法以及过氧化氢的生产方法 |
| CN113479851B (zh) * | 2021-07-16 | 2023-02-03 | 南京延长反应技术研究院有限公司 | 一种制备双氧水的微界面强化氧化系统以及氧化方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000143216A (ja) * | 1998-11-05 | 2000-05-23 | Solvay & Cie | 過酸化水素の製造方法 |
| EP1123255B1 (de) * | 1998-09-23 | 2002-11-06 | Degussa AG | Blasensäule und deren verwendung |
| CN2654608Y (zh) * | 2003-10-12 | 2004-11-10 | 浙江大学 | 用于生产对苯二甲酸的鼓泡塔氧化反应装置 |
| CN102009961A (zh) * | 2010-11-18 | 2011-04-13 | 清华大学 | 一种蒽醌法生产过氧化氢的氧化方法 |
| CN103803501A (zh) * | 2012-11-07 | 2014-05-21 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种蒽醌法生产双氧水的氧化方法 |
| CN105565276A (zh) * | 2014-11-03 | 2016-05-11 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种双氧水生产的高效氧化方法 |
| CN206014415U (zh) * | 2016-08-05 | 2017-03-15 | 黎明化工研究设计院有限责任公司 | 一种蒽醌法制取过氧化氢的固定床反应器 |
| CN206814394U (zh) * | 2017-02-27 | 2017-12-29 | 中触媒新材料股份有限公司 | 一种蒽醌法制过氧化氢两相逆流接触式高效氧化塔式反应器 |
| CN207357121U (zh) * | 2017-09-18 | 2018-05-15 | 葛秀龙 | 戊基蒽醌法制双氧水折流鼓泡氧化塔 |
| CN207581356U (zh) * | 2017-11-30 | 2018-07-06 | 湖南中天元环境工程有限公司 | 蒽醌法生产过氧化氢的反应系统 |
-
2018
- 2018-10-29 CN CN201811270428.2A patent/CN111099563B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1123255B1 (de) * | 1998-09-23 | 2002-11-06 | Degussa AG | Blasensäule und deren verwendung |
| JP2000143216A (ja) * | 1998-11-05 | 2000-05-23 | Solvay & Cie | 過酸化水素の製造方法 |
| CN2654608Y (zh) * | 2003-10-12 | 2004-11-10 | 浙江大学 | 用于生产对苯二甲酸的鼓泡塔氧化反应装置 |
| CN102009961A (zh) * | 2010-11-18 | 2011-04-13 | 清华大学 | 一种蒽醌法生产过氧化氢的氧化方法 |
| CN103803501A (zh) * | 2012-11-07 | 2014-05-21 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种蒽醌法生产双氧水的氧化方法 |
| CN105565276A (zh) * | 2014-11-03 | 2016-05-11 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种双氧水生产的高效氧化方法 |
| CN206014415U (zh) * | 2016-08-05 | 2017-03-15 | 黎明化工研究设计院有限责任公司 | 一种蒽醌法制取过氧化氢的固定床反应器 |
| CN206814394U (zh) * | 2017-02-27 | 2017-12-29 | 中触媒新材料股份有限公司 | 一种蒽醌法制过氧化氢两相逆流接触式高效氧化塔式反应器 |
| CN207357121U (zh) * | 2017-09-18 | 2018-05-15 | 葛秀龙 | 戊基蒽醌法制双氧水折流鼓泡氧化塔 |
| CN207581356U (zh) * | 2017-11-30 | 2018-07-06 | 湖南中天元环境工程有限公司 | 蒽醌法生产过氧化氢的反应系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111099563A (zh) | 2020-05-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2345092C (en) | Bubble column and use thereof | |
| CA2620353C (en) | Auto-oxidation production of hydrogen peroxide via oxidation in a microreactor | |
| CN209254709U (zh) | 鼓泡式气液反应设备 | |
| CN111099563B (zh) | 蒽醌法制备过氧化氢的氧化方法 | |
| CN104418309B (zh) | 一种过氧化氢的制备方法 | |
| CN109678119B (zh) | 一种蒽醌法生产双氧水系统及蒽醌法生产双氧水方法 | |
| JPS6243922B2 (zh) | ||
| CN106672911A (zh) | 一种蒽醌法生产双氧水的氧化-萃取工艺 | |
| CN106395755B (zh) | 一种蒽醌法制备过氧化氢的方法 | |
| US3752885A (en) | Process for the production of hydrogen peroxide | |
| CN105565276B (zh) | 一种双氧水生产的高效氧化方法 | |
| US3880596A (en) | Apparatus for the production of hydrogen peroxide | |
| CA2340232C (en) | Process for carrying out gas-liquid reactions and continuous flow reactor for this purpose | |
| EP0726227B1 (en) | Process for the preparation of hydrogen peroxide | |
| CN105800563A (zh) | 蒽醌法制过氧化氢的氧化萃取方法和生产过氧化氢的方法 | |
| CN107176593B (zh) | 一种蒽醌法生产h2o2的氧化与萃取耦合生产新工艺及新型塔设备 | |
| CN204265444U (zh) | 一种双氧水生产用气液逆流反应器 | |
| CN104926616B (zh) | 一种烷基蒽氢醌的制备方法和一种生产过氧化氢的方法 | |
| CN208577436U (zh) | 一种气液逆流氧化塔 | |
| CN105800565A (zh) | 蒽醌法制过氧化氢的氢化方法和生产过氧化氢的方法 | |
| CN1136146C (zh) | 生产h2o2中氢蒽醌氧化与h2o2萃取集成的设备与过程 | |
| CN106892408A (zh) | 一种双氧水生产过程的氧化方法 | |
| CN107497374B (zh) | 一种环己烷氧化反应器及其使用方法 | |
| CN218962650U (zh) | 一种生产过氧化氢的氧化装置 | |
| CN218962651U (zh) | 一种生产过氧化氢的氧化装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240821 Address after: 100728 No. 22 North Main Street, Chaoyang District, Beijing, Chaoyangmen Patentee after: CHINA PETROLEUM & CHEMICAL Corp. Country or region after: China Patentee after: Sinopec Petrochemical Research Institute Co.,Ltd. Address before: 100728 No. 22 North Main Street, Chaoyang District, Beijing, Chaoyangmen Patentee before: CHINA PETROLEUM & CHEMICAL Corp. Country or region before: China Patentee before: RESEARCH INSTITUTE OF PETROLEUM PROCESSING, SINOPEC |
|
| TR01 | Transfer of patent right |