CN111302311A - 一种蒽醌法生产双氧水的氢化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种蒽醌法生产双氧水的氢化方法，包括如下内容：（1）蒽醌法生产双氧水的工作液与氢气引入“几”形管式反应器的前均化段，氢气经环形分散器分散为微/纳米气泡分散溶解在中心通道的工作液中，工作液在微/纳米气泡作用下混合均化，形成均化物料；（2）均化物料进入上流式氢化反应段，与加氢催化剂接触发生加氢反应，反应物料通过弧形过渡段引入下流式氢化反应段与加氢催化剂接触，进一步加氢；（3）加氢反应产物进入后均化段内的中心通道，补充氢气引入后均化段内的的环形分散器，气液两相混合均化得到均化物料，进入下一工序。本发明能够有效改善蒽醌加氢反应的均匀性，提高蒽醌氢化反应速率和反应效率，使副反应得到有效控制。
Description
技术领域
本发明属于双氧水生产工艺，特别涉及一种蒽醌法生产双氧水的氢化方法。
背景技术
蒽醌法生产双氧水工艺是以2-乙基蒽醌为载体，溶解于芳烃和磷酸三辛酯按照一定比例组成的溶剂中（称为工作液），工作液在催化剂作用下与氢气发生蒽醌加氢反应得到的氢化液，氢化液再进入氧化单元与空气中的氧气发生氧化反应，得到含有过氧化氢的氧化液，然后用纯水将氧化液里的过氧化氢进行逆流萃取出来，得到一定浓度的双氧水溶液。
蒽醌氢化单元为双氧水生产的重要部分，对双氧水生产装置的生产效率、物料消耗起着关键的作用。蒽醌氢化反应器一般为常规的固定床氢化反应器，工作液和氢气可以混合或不混合以下流的方式进入氢化反应器，发生蒽醌加氢反应，其中的工作液的溶剂组分为重芳烃、磷酸三辛酯（或2-甲基环己基醋酸酯、或四丁基脲、或2-异丁基甲醇），溶质为蒽醌（2-乙基蒽醌或2-戊基蒽醌）。目前，现有技术中以上述工作液作为工作介质的下流式蒽醌氢化反应过程及反应器存在以下问题：（1）完全下流式反应过程及下流式反应器结构，其物料流动方向与氢气的扩散方向相反，存在上部氢化反应剧烈、下部氢化反应不足的问题；（2）下流式反应过程及下流式反应器结构，由于工作液中各组分的重力影响不同，使工作液中轻、重组分沿着反应器轴向存在一定的浓度差，导致反应器内物料沿轴向的反应不均匀，容易发生过度加氢，并且在过度加氢的区域中氢蒽醌析出，导致催化剂表面板结而失活；（3）若蒽醌加氢过程采用纯上流式氢化反应过程及加氢反应器结构，虽然有利于氢气与工作液的扩散接触和加氢反应，但同样存在工作液中轻、重组分沿反应器轴向的浓度差以及反应不均匀的问题；（4）氢气在工作液中的溶解分散采用简单的混合方式时，造成氢气在工作液中分散状态不稳定，容易逸出工作液主体而影响加氢过程的传质反应，降低蒽醌氢化反应速率和反应效率，达不到理想的氢化效果；（4）在蒽醌氢化反应前，由于工作液反应初期的氢化速率较快，因此工作液内轻、重组分的均匀性对于蒽醌氢化反应的均匀性影响较大，而在蒽醌部分氢化反应后，容易发生过度加氢反应，而工作液中轻、重组分分布不均匀对过度加氢的影响更为严重，为此，现有技术中使氢化过程非常不均匀，有蒽醌氢化不足和氢化过剩的区域，蒽醌氢化不足时降低反应效率，氢化过剩则发生较多副反应。
CN201310366752.5提出了一种蒽醌法生产双氧水的氢化工艺，包括如下内容：蒽醌法生产双氧水氢化工艺的工作液和含氢气体，沿反应器内物料流动方向分股引入反应器，在催化剂床层进行加氢反应，每股工作液对应一股含氢气体，其中含氢气体分为2~10股，工作液的股数少于含氢气体股数，沿物料流动方向上最末股物料为含氢气体。该发明的目的是减少过度氢化、提高氢效和延长催化剂使用寿命，但仅通过将工作液与氢气分多次混合及反应的方式，并没有解决工作液在氢化过程中由于轻、重组分浓度差造成的反应不均匀的问题。
CN201610773556.3提出了一种蒽醌法生产双氧水的氢化方法，包括如下内容：固定床氢化反应器内装填整体式催化剂单元模块，蒽醌法生产双氧水的工作液从氢化反应器顶部引入，经由整体式催化剂单元模块的多孔陶瓷管管口进入到多孔陶瓷管内，经多孔陶瓷管管壁上的微孔形成微气泡向外渗透扩散至催化剂单元模块的孔道中，气液两相接触并经扩散传质发生氢化反应。该方法中通过整体式催化剂单元模块的特殊结构，将氢气均匀扩散至气液两相界面及液相本体，发生快速氢化反应，这对于缩短气液传质扩散和反应时间、提高反应效率有一定的效果，但同样是没有解决工作液在反应过程中由于轻、重组分浓度差造成的反应不均匀的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种蒽醌法生产双氧水的氢化方法，本发明方法采用采用特殊结构的“几”形管式反应器，工作液与氢气进入“几”形管式反应器发生液相氢化反应。本发明能够有效改善蒽醌加氢反应的均匀性，提高蒽醌氢化反应速率和反应效率，使副反应得到有效控制。本发明中所述的“几”形管式反应器是指该反应器具有类似几字形的外观，如本领域中U形管结构的描述。本发明中所述的“上流式”是指反应物流在反应器内的流动方式为由下至上，所述的“下流式”是指反应物流在反应器内的流动方式为由上至下。
本发明的蒽醌法生产双氧水的氢化方法，包括如下内容：（1）蒽醌法生产双氧水的工作液与氢气引入“几”形管式反应器的前均化段，其中工作液进入前均化段内的中心通道，氢气进入前均化段内的的环形分散器，氢气经环形分散器分散为微/纳米气泡分散溶解在中心通道的工作液中，工作液在微/纳米气泡作用下混合均化，形成均化物料；（2）均化物料进入上流式氢化反应段，与加氢催化剂接触发生加氢反应，反应物料通过弧形过渡段引入下流式氢化反应段与加氢催化剂接触，进一步加氢；（3）加氢反应产物进入后均化段内的中心通道，补充氢气引入后均化段内的的环形分散器，气液两相混合均化得到均化物料，进入下一工序；所述的“几”形管式反应器，包括前均化段、上流式氢化反应段、弧形导流段、下流式氢化反应段、后均化段，各段之间依次连通；前均化段和后均化段为水平管式结构，上流式氢化反应段和下流式氢化反应段为竖直管式结构，弧形导流段为连通上流式氢化反应段和下流式氢化反应段的弧形结构；前均化段设置反应物料入口，后均化段设置反应物料出口。
所述的“几”形管式反应器，前均化段包含壳体、环形分散器和中心通道，环形分散器外壳固定在圆形壳体的内壁上，膜管管束均匀分布在环形分散器上，利用膜管管束释放出的纳/微米氢气气泡的剪切力将工作液组分由外向内、由周边向中心通道推动和聚集，形成一种轻、重组分微观均匀的溶氢物料进入上流式氢化反应段发生加氢反应；前均化段的长径比为50:1～1:1，优选5:1～15:1。前均化段的液相物料的停留时间为0. 1～5.0分钟，优选0.1～3.0分钟。
所述的“几”形管式反应器，上流式氢化反应段与前均化段的末端连通，用于对前均化段形成的轻、重组分微观均匀的溶氢物料进行上流式液相加氢反应；上流式氢化反应段的高径比为1:0.5～1:15，优选1:1～1:5。
所述的“几”形管式反应器，弧形导流段内部设置弧形导流板，用于对上流式氢化反应段流出物料进行均布导流；弧形导流板优选为若干组等距分布的弧形导流均布板，导流均布板可以为百叶窗式，百叶窗表面可适当开孔；弧形的圆心角为0°～360°，优选180°～270°。
所述的“几”形管式反应器，下流式氢化反应段与后均化段的前端连接，用于对上流式氢化反应段流出物料进行下流式液相加氢反应；下流式氢化反应段的高径比为1:0.5～1:15，优选1:1～1:5。
所述的“几”形管式反应器，上流式氢化反应段可以与下流式氢化反应段的直径相同或不同，基于上流式氢化反应段内物料平均流速偏低，而下流式氢化反应段内物料平均流速偏高，为了保证上流式和下流式的反应均匀性，优选上流式氢化反应段的直径小于等于下流式氢化反应段，直径比一般为1:10～1:1。
所述的“几”形管式反应器，上流式氢化反应段的顶部及底部与下流式氢化反应段的顶部及底部可以位于同一高度或不同高度，优选位于统一高度。
所述的“几”形管式反应器，后均化段的结构同前均化段，用于对下流式液相加氢反应段的出料进行再次溶氢及原料中轻重组分的均化，一方面对反应物料进行溶氢，另一方面将反应产物中的轻组分强制均匀混合在重组分中，形成氢气、轻组分、重组分微观混合均匀的溶氢物流；后均化段的液相物料的停留时间为0. 1～5.0分钟，优选0.1～2.0分钟。
所述的“几”形管式反应器，上流式氢化反应段与前均化段的直径比可以为15:1～1:5，优选5:1～1:1；下流式氢化反应段与后均化段的直径比可以为15:1～1:15，优选2:1～150:1。
所述的“几”形管式反应器，前均化段（后均化段）的环形分散器为一种陶瓷膜管束结构，管束内可以包含一根或多根膜管，管内通入氢气，在压差推动下氢气通过管壁上的纳/微米孔道进行渗透扩散，形成纳/微米气泡进入管外的壳体空间，并分散至壳体空间的液相中，形成一种携带了纳/微米气泡氢的液相原料。所述的纳/微米气泡氢的尺寸一般为10nm～1000nm，优选为50nm～500nm。
本发明方法中，蒽醌生产双氧水的工作液包括溶质组分、第一溶剂组分和第二溶解组分；其中溶质组分为乙基蒽醌、戊基蒽醌及其同分异构体中的一种或多种，第一溶剂组分是重芳烃，第二溶剂组分是磷酸三辛酯、四丁基脲、2-异丁基甲醇、2-甲基环己基醋酸酯、醋酸异辛酯中的一种或多种混合物。
本发明方法中，前均化段的反应条件为：温度为38～75℃，反应压力为0.1～10.0MPa；上流式氢化反应段的反应条件为：反应温度为40～75℃，反应压力为0.1～10.0MPa，物料体积空速为10～30h-1；下流式氢化反应段的反应条件为：反应温度为40～75℃，反应压力为0.1～10.0MPa，物料体积空速为5～20h-1；后均化段的反应条件为：温度为38～75℃，反应压力为0.1～10.0MPa；
本发明方法中，前均化段的工作液与氢气的体积流量比为1：0.1～1：10，优选1：0.5～1：5，其中工作液体积流量单位为m3/h，氢气体积流量单位为Nm3/h。
本发明方法中，后均化段的工作液与氢气的体积流量比为1：0.1～1：10，优选1：0.5～1：5，其中工作液体积流量单位为m3/h，氢气体积流量单位为Nm3/h。
本发明方法中，所述的“几”形管式反应器，上流式氢化反应段和下流式氢化反应段，填装具有蒽醌氢化功能的催化剂，蒽醌加氢催化剂可以根据需要使用市售产品，也可以按本领域常规知识制备。
本发明同时提供一种蒽醌法生产双氧水装置，该装置包括若干串联的“几”形管式反应器，前一反应器的后均化段与后一反应器的前均化段连通，一般设置2~10个，优选2～5个。
本发明同时提供一种蒽醌法生产双氧水装置，该系统包括若干组的“几”形管式反应器和固定床反应器，“几”形管式反应器和固定床反应器之间串联，“几”形管式反应器的后均化段出料口与固定床反应器的进料口连通，各组反应器之间可以并联或串联。
蒽醌法生产双氧水工艺中，上流式和下流式反应器都各有优势和不足，通过简单的串联组合仍然不能解决物料在流动及反应过程中轻重组分的浓度差和反应不均匀的问题。本发明优点在于：（1）采用在氢化反应前，将工作液中轻、重组分均化的方法，工作液再发生氢化反应，减少反应过程中工作液内轻、重组分的均匀性对于蒽醌氢化反应的均匀性影响，从而有效控制反应初期氢化速率较快时的副反应；（2）将轻、重组分混合均匀的工作液性采用上流式氢化反应方法，增加了含氢工作液与催化剂接触面积，提高反应速率和反应效率；（3）弧形导流段的设置，在几乎不改变上流式反应器轻、重组分的浓度梯度的条件下，将物料引入下流式反应段发生下流式氢化反应；（4）而在蒽醌发生部分加氢后，尤其是当含氢工作液与催化剂接触时间长时，非常容易发生副反应，此时使工作液发生下流式氢化反应，可以有效控制加氢反应后期的副反应；（5）“几”形管式氢化反应器结构，一方面能够保证蒽醌氢化反应初期的高反应速率、较少的副反应，另一方面也能够保证反应后期的高反应速率、较少的副反应，解决由于工作液中轻、重组分在反应过程中形成的浓度梯度而导致反应不均匀的问题，从而对于均匀氢化反应总体效果具有大幅度的改进。
附图说明
图1是本发明的蒽醌法生产双氧水的氢化反应器及氢化方法的示意图。
其中1为工作液进料，2为氢气进料，3为前均化段注入氢气，4为后均化段注入氢气，5为前均化段，6为环形分散器，7纳/微米膜管管束，8为“几”形管式反应器，9为上流式氢化反应段，10为弧形过渡段，11为下流式氢化反应段，12为后均化段，13为环形分散器，14为纳/微米膜管管束，15为氢化反应出料。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明进行详细说明，但不因此限制本发明。
以附图说明本发明的蒽醌法生产双氧水的的氢化方法：
工作液进料1与氢气进料2进入“几”形管式反应器8的前均化段5，其中前均化段5中注入的氢气3与环形分散器6的入口相连，使氢气经过环形分散器6中的纳/微米膜管管束7后分散为纳/微米氢气气泡，而工作液进料1则引入前均化段的中心位置，一方面利用环形分散器6释放纳/微米氢气气泡时的剪切力将工作液组分由外向内、由周边向中间聚集，防止工作液中的轻、重组分形成密度差而造成的组分不均匀，另一方面使氢气均匀溶解在轻、重组分均匀的工作液中；前均化段5出口物料进入上流式氢化反应段9发生上流式氢化反应，反应产物再经由弧形过渡段10进入下流式氢化反应段11发生发生下流式氢化反应后，进入后均化段12的中心位置，氢气经过环形分散器13中的纳/微米膜管管束14后分散为纳/微米氢气气泡后向后均化段12的周边位置向中间位置聚集分散，经一段停留时间后作为氢化反应出料15离开反应器。
本发明的对比例和实施例采用两种工作液：工作液（1）和工作液（2）。其中工作液（1）中，是以2-乙基蒽醌作为工作载体，重芳烃、磷酸三辛酯的混合物作为溶剂组成工作液，其中V（重芳烃）：V（磷酸三辛酯）=75:25，工作液中总有效蒽醌含量为120～135g/L；工作液（2）中，是以2-乙基蒽醌作为工作载体，重芳烃、磷酸三辛酯、2-甲基环己基醋酸酯的混合物作为溶剂组成工作液，其中V（重芳烃）：V（磷酸三辛酯）：V（2-甲基环己基醋酸酯）=75:13:12，工作液中总有效蒽醌含量为160～175g/L。
采用Pd/Al2O3作为氢化反应催化剂，催化剂的性质如下：Ф1.0～Ф2.0mm的球形，堆密度为0.4±0.02g/ml；抗压碎力≥15N/cm；钯含量为0.3±0.02wt%。
对比例1
采用常规的固定床反应器和工作液（1），反应器内部填装两段催化剂，共计0.122m3。首先将工作液1.50m3/h与氢气13.17Nm3/h混合后引入固定床反应器的顶部，自上而下依次通过固定床反应器的两个床层。固定床反应器的反应入口温度为40～42℃，反应压力为0.28～0.35MPaG，反应流出物进入下一工序。经此方法处理后，固定床反应器的氢效为7.25～7.57g/L，温升为14.1℃，单位氢效的温升为1.90℃，单位氢效的平均氢耗为1.77Nm3。
对比例2
采用常规的固定床反应器和工作液（2），反应器内部填装两段催化剂，共计0.122m3。首先将工作液1.56m3/h与氢气14.63Nm3/h混合后引入固定床反应器的顶部，自下而上依次通过固定床反应器的两个床层。固定床反应器的反应入口温度为40～42℃，反应压力为0.28～0.35MPaG，反应流出物进入下一工序。经此方法处理后，固定床反应器的氢效为8.15～8.58g/L，温升为16.2℃，单位氢效的温升为1.94℃，单位氢效的平均氢耗为1.75Nm3。
实施例1
采用本发明的氢化反应器和反应方法以及工作液（1），其中氢化反应器采用1个“几”形管式反应器，工作液总流量为1.80m3/h，氢气总流量为11.60Nm3/h。
“几”形管式反应器中，前均化段的长径比为10:1，前均化段的液相物料的停留时间为3.0分钟；上流式氢化反应段的高径比为1:1；上流式氢化反应段与前均化段的直径比可以为5:1；下流式氢化反应段的高径比为1:5；后均化段的液相物料的停留时间为2.0分钟；；下流式氢化反应段与后均化段的直径比可以为20:1；
“几”形管式反应器的反应条件如下：温度为40～65℃，反应压力为0.28～0.35MpaG，上流式氢化反应段的物料体积空速为20-1，下流式氢化反应段的物料体积空速为50h-1，前均化段的工作液（m3/h）与氢气的体积流量（Nm3/h）比为1:5，后均化段的工作液（m3/h）与氢气的体积流量（Nm3/h）比为1:2.5。
经此方法处理后，氢效为7.75～7.96g/L，温升为10.8℃，单位氢效的温升为1.37℃，单位氢效的平均氢耗为1.47Nm3。
实施例2
采用本发明的氢化反应器和反应方法以及工作液（2），其中氢化反应器采用1个“几”形管式反应器，工作液总流量为1.80m3/h，氢气总流量为14.50Nm3/h。
“几”形管式反应器中，前均化段的长径比为10:1，前均化段的液相物料的停留时间为3.0分钟；上流式氢化反应段的高径比为1:1；上流式氢化反应段与前均化段的直径比可以为5:1；下流式氢化反应段的高径比为1:5；后均化段的液相物料的停留时间为2.0分钟；；下流式氢化反应段与后均化段的直径比为20:1；
“几”形管式反应器的反应条件如下：温度为40～65℃，反应压力为0.28～0.35MpaG，上流式氢化反应段的物料体积空速为20-1，下流式氢化反应段的物料体积空速为50h-1，前均化段的工作液（m3/h）与氢气的体积流量（Nm3/h）比为1:5，后均化段的工作液（m3/h）与氢气的体积流量（Nm3/h）比为1:2.5。
经此方法处理后，氢效为8.95～9.16g/L，温升为11.7℃，单位氢效的温升为1.29℃，单位氢效的平均氢耗为1.49Nm3。
实施例3
采用本发明的氢化反应器和反应方法以及工作液（1），其中氢化反应器采用3个“几”形管式反应器，工作液总流量为1.50m3/h，氢气总流量为12.41Nm3/h。
第一个“几”形管式反应器中，前均化段的长径比为15:1，前均化段的液相物料的停留时间为2.5分钟；上流式氢化反应段的高径比为1:1；上流式氢化反应段与前均化段的直径比可以为5:1；下流式氢化反应段的高径比为1:5；后均化段的液相物料的停留时间为1.5分钟；下流式氢化反应段与后均化段的直径比为10:1。
第二个“几”形管式反应器中，前均化段的长径比为10:1，前均化段的液相物料的停留时间为1.5分钟；上流式氢化反应段的高径比为1:3；上流式氢化反应段与前均化段的直径比可以为3:1；下流式氢化反应段的高径比为1:5；后均化段的液相物料的停留时间为0.5分钟；下流式氢化反应段与后均化段的直径比可以为40:1。
第三个“几”形管式反应器中，前均化段的长径比为5:1，前均化段的液相物料的停留时间为0.5分钟；上流式氢化反应段的高径比为1:5；上流式氢化反应段与前均化段的直径比可以为3:1；下流式氢化反应段的高径比为1:5；后均化段的液相物料的停留时间为0.5分钟；；下流式氢化反应段与后均化段的直径比可以为40:1。
“几”形管式反应器的反应条件如下：温度为40～65℃，反应压力为0.28～0.35MpaG，上流式氢化反应段的物料体积空速为20-1，下流式氢化反应段的物料体积空速为50h-1，前均化段的工作液（m3/h）与氢气的体积流量（Nm3/h）比为1:5，后均化段的工作液（m3/h）与氢气的体积流量（Nm3/h）比为1:2.5。
经此方法处理后，氢效为7.92～8.86g/L，温升为10.7℃，单位氢效的温升为1.28℃，单位氢效的平均氢耗为1.48Nm3。
实施例4
采用本发明的氢化反应器和反应方法以及工作液（2），其中氢化反应器采用3个“几”形管式反应器，工作液总流量为1.50m3/h，氢气总流量为12.80Nm3/h。
第一个“几”形管式反应器中，前均化段的长径比为15:1，前均化段的液相物料的停留时间为2.5分钟；上流式氢化反应段的高径比为1:1；上流式氢化反应段与前均化段的直径比可以为5:1；下流式氢化反应段的高径比为1:5；后均化段的液相物料的停留时间为1.5分钟；下流式氢化反应段与后均化段的直径比为10:1。
第二个“几”形管式反应器中，前均化段的长径比为10:1，前均化段的液相物料的停留时间为1.5分钟；上流式氢化反应段的高径比为1:3；上流式氢化反应段与前均化段的直径比可以为3:1；下流式氢化反应段的高径比为1:5；后均化段的液相物料的停留时间为0.5分钟；下流式氢化反应段与后均化段的直径比可以为40:1。
第三个“几”形管式反应器中，前均化段的长径比为5:1，前均化段的液相物料的停留时间为0.5分钟；上流式氢化反应段的高径比为1:5；上流式氢化反应段与前均化段的直径比可以为3:1；下流式氢化反应段的高径比为1:5；后均化段的液相物料的停留时间为0.5分钟；；下流式氢化反应段与后均化段的直径比可以为40:1。
“几”形管式反应器的反应条件如下：温度为40～65℃，反应压力为0.28～0.35MpaG，上流式氢化反应段的物料体积空速为20-1，下流式氢化反应段的物料体积空速为50h-1，前均化段的工作液（m3/h）与氢气的体积流量（Nm3/h）比为1:5，后均化段的工作液（m3/h）与氢气的体积流量（Nm3/h）比为1:2.5。
经此方法处理后，氢效为8.95～9.26g/L，温升为11.0℃，单位氢效的温升为1.29℃，单位氢效的平均氢耗为1.49Nm3。
实施例5
采用本发明的氢化反应器和反应方法以及工作液（1），其中氢化反应器采用1个“几”形管式反应器和1个固定床反应器串联，工作液总流量为1.50m3/h，氢气总流量为12.87Nm3/h。
“几”形管式反应器中，前均化段的长径比为5:1，前均化段的液相物料的停留时间为2.0分钟；上流式氢化反应段的高径比为1:2；上流式氢化反应段与前均化段的直径比可以为3:1；下流式氢化反应段的高径比为1:3；后均化段的液相物料的停留时间为1.0分钟；；下流式氢化反应段与后均化段的直径比为10:1；
“几”形管式反应器的反应条件如下：温度为40～65℃，反应压力为0.28～0.35MpaG，上流式氢化反应段的物料体积空速为20-1，下流式氢化反应段的物料体积空速为40h-1，前均化段的工作液（m3/h）与氢气的体积流量（Nm3/h）比为1:5，后均化段的工作液（m3/h）与氢气的体积流量（Nm3/h）比为1:2.5。
固定床反应器的高径比为2.5。
固定床反应器的反应条件如下：温度为40～65℃，反应压力为0.28～0.35MpaG，体积空速为10-1
经此方法处理后，氢效为7.83～8.78g/L，温升为11.8℃，单位氢效的温升为1.42℃，单位氢效的平均氢耗为1.54Nm3。
实施例6
采用本发明的氢化反应器和反应方法以及工作液（2），其中氢化反应器采用1个“几”形管式反应器和1个固定床反应器串联，工作液总流量为1.50m3/h，氢气总流量为14.42Nm3/h。
“几”形管式反应器中，前均化段的长径比为5:1，前均化段的液相物料的停留时间为2.0分钟；上流式氢化反应段的高径比为1:2；上流式氢化反应段与前均化段的直径比可以为3:1；下流式氢化反应段的高径比为1:3；后均化段的液相物料的停留时间为1.0分钟；；下流式氢化反应段与后均化段的直径比为10:1；
“几”形管式反应器的反应条件如下：温度为40～65℃，反应压力为0.28～0.35MpaG，上流式氢化反应段的物料体积空速为20-1，下流式氢化反应段的物料体积空速为40h-1，前均化段的工作液（m3/h）与氢气的体积流量（Nm3/h）比为1:5，后均化段的工作液（m3/h）与氢气的体积流量（Nm3/h）比为1:2.5。
固定床反应器的高径比为2.5。
固定床反应器的反应条件如下：温度为40～65℃，反应压力为0.28～0.35MpaG，体积空速为10-1
经此方法处理后，氢效为8.83～9.78g/L，温升为13.4℃，单位氢效的温升为1.44℃，单位氢效的平均氢耗为1.55Nm3。
从对比例1、2与实施例1～6可以看出：（1）以工作液（1）进行作为反应进料，采用常规固定床反应与本发明的“几”形管式反应器和反应方法进行氢化反应时，氢化效率更高的同时，单位氢效的温升和单位氢效的平均氢耗均降低了30%以上，说明本发明的“几”形管式反应器及反应方法有利于使氢化反应过程更加均匀，氢化反应效率更高，同时副反应大幅度减少；（2）以工作液（1）进行作为反应进料时，由于总有效蒽醌含量更高，因此氢效更高，一般的固定床在氢效提高时副反应也会增加，而采用本发明的“几”形管式反应器时，氢效提高时，由于反应过程更加均匀，副反应的增加幅度很小，而采用多个“几”形管式反应器串联时，其优势更加凸显；（3）采用“几”形管式反应器与常规的固定床串联用于氢化反应时，无论是低氢效还是高氢效，同样由于“几”形管式反应器的作用使反应过程更加均匀，反应速率更快，副反应方面与常规固定床相比大幅度减少。
Claims (10)
1.一种蒽醌法生产双氧水的氢化方法，包括如下内容：（1）蒽醌法生产双氧水的工作液与氢气引入“几”形管式反应器的前均化段，其中工作液进入前均化段内的中心通道，氢气进入前均化段内的的环形分散器，氢气经环形分散器分散为微/纳米气泡分散溶解在中心通道的工作液中，工作液在微/纳米气泡作用下混合均化，形成均化物料；（2）均化物料进入上流式氢化反应段，与加氢催化剂接触发生加氢反应，反应物料通过弧形过渡段引入下流式氢化反应段与加氢催化剂接触，进一步加氢；（3）加氢反应产物进入后均化段内的中心通道，补充氢气引入后均化段内的的环形分散器，气液两相混合均化得到均化物料，进入下一工序；所述的“几”形管式反应器，包括前均化段、上流式氢化反应段、弧形导流段、下流式氢化反应段、后均化段，各段之间依次连通；前均化段和后均化段为水平管式结构，上流式氢化反应段和下流式氢化反应段为竖直管式结构，弧形导流段为连通上流式氢化反应段和下流式氢化反应段的弧形结构；前均化段设置反应物料入口，后均化段设置反应物料出口。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的“几”形管式反应器，前均化段包含壳体、环形分散器和中心通道，环形分散器外壳固定在圆形壳体的内壁上，膜管管束均匀分布在环形分散器上；前均化段的长径比为50:1～1:1；上流式氢化反应段的高径比为1:0.5～1:15。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：弧形导流段内部设置弧形导流板，用于对上流式氢化反应段流出物料进行均布导流；弧形的圆心角为0°～360°，优选180°～270°。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：下流式氢化反应段与后均化段的前端连接，用于对上流式氢化反应段流出物料进行下流式液相加氢反应；下流式氢化反应段的高径比为1:0.5～1:15。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：上流式氢化反应段与下流式氢化反应段的直径比为1:10～1:1；上流式氢化反应段与前均化段的直径比为15:1～1:5；下流式氢化反应段与后均化段的直径比为15:1～1:15。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：环形分散器为一种陶瓷膜管束结构，管束内包含一根或多根膜管，管内通入氢气，在压差推动下氢气通过管壁上的纳/微米孔道进行渗透扩散，形成纳/微米气泡进入管外的壳体空间，并分散至壳体空间的液相中，形成一种携带了纳/微米气泡氢的液相原料；所述的纳/微米气泡氢的尺寸为10nm～1000nm。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：蒽醌生产双氧水的工作液包括溶质组分、第一溶剂组分和第二溶解组分；其中溶质组分为乙基蒽醌、戊基蒽醌及上述物质的同分异构体中的一种或多种，第一溶剂组分是重芳烃，第二溶剂组分是磷酸三辛酯、四丁基脲、2-异丁基甲醇、2-甲基环己基醋酸酯或醋酸异辛酯中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：前均化段的反应条件为：温度为38～75℃，反应压力为0.1～10.0MPa；前均化段的工作液与氢气的体积流量比为1：0.1～1：10，工作液体积流量单位为m3/h，氢气体积流量单位为Nm3/h。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：上流式氢化反应段的反应条件为：反应温度为40～75℃，反应压力为0.1～10.0MPa，物料体积空速为10～30h-1；下流式氢化反应段的反应条件为：反应温度为40～75℃，反应压力为0.1～10.0MPa，物料体积空速为5～20h-1。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：后均化段的反应条件为：温度为38～75℃，反应压力为0.1～10.0MPa；后均化段的工作液与氢气的体积流量比为1：0.1～1：10，其中工作液体积流量单位为m3/h，氢气体积流量单位为Nm3/h。
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