CN111732083A - 一种流化床双氧水工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及双氧水加工技术领域，具体揭示了一种流化床双氧水工艺，工作液和氢气进入到流化床中，并与悬浮的催化剂一起向上流动，同时蒽醌与氢气反应产生氢蒽醌，流化床中的工作液和催化剂经过管道流入一级过滤器和第二过滤器的内部过滤，催化剂返回流化床，氢化液流入氢化液缓冲罐，氢化液经过氢化液输送泵送入氧化塔，在氧化塔内氢化液和空气反应生成氧化液，氧化液进入萃取塔底部，经过萃取分离在萃取塔底得到双氧水粗产品，粗产品经过净化塔，用重芳烃萃取脱除有机杂质后得到双氧水溶液；本发明催化剂用量小，系统循环工作液量小，并减少设备投资、节约生产成本、可以生产高浓度双氧水。
Description
技术领域
本发明涉及双氧水加工技术领域，具体涉及了一种流化床双氧水工艺。
背景技术
双氧水又称过氧化氢，是一种重要的绿色化工产品，由于使用过程中不会对环境产生污染，作为氧化剂、漂白剂、消毒剂广泛的用于化工、造纸、环保、电子等行业，目前双氧水的生产方法均采用蒽醌法，蒽醌法以2-乙基蒽醌为载体，重芳烃及磷酸三辛酯等物质为溶剂，按一定比例配置成工作液，工作液在催化剂的作用下与氢气反应生成氢蒽醌溶液，然后氢蒽醌与氧气反应氧化生成烷基蒽醌和过氧化氢，生成的过氧化氢用水萃取，得到双氧水溶液，萃余相经处理后回循环用。
蒽醌法根据催化加氢方式的不同，分为流化床工艺和固定床工艺，国内双氧水装置以固定床工艺为主，固定床工艺存在局部反应过热，反应不均匀，氢化效率低及催化剂用量大的问题，现有双氧水工艺的氧化塔一般分有两到三个塔节，每个塔节氧化液与空气从底部进入并流向上发生氧化反应，存在转化率低，氧化尾气氧含量较高，空气消耗较多的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种流化床双氧水工艺，具备环保节能、降低蒽醌消耗量、节约生产成本等优点，解决了现有工艺转化率低、废气排放量高的问题。
本发明的流化床双氧水工艺，包括如下步骤：
S1、工作液和氢气分别通过液体分布器和气体分布器进入到流化床中，并与悬浮的催化剂一起向上流动，同时蒽醌与氢气反应产生氢蒽醌；
S2、流化床和一级过滤器顶部的气体用压缩机压缩后与新鲜氢气一起进入流化床，流化床中的工作液和催化剂经过管道流入一级过滤器中；
S3、氢化液通过一级过滤器内部的过滤膜后，流入氢化液缓冲罐的内部，而催化剂被隔离在过滤膜外，与部分氢化液进入二级过滤器；
S4、部分氢化液经过一级过滤的催化剂进入到二级过滤器的内部，经过二级过滤器过滤后，氢化液流入氢化液缓冲罐，剩余的催化剂基本不含氢化液，通过下降管返回流化床；
S5、氢化液缓冲罐中的氢化液在氢化液输送泵的作用下送入氧化塔的内部，氧化塔由1-3个塔节串联而成，氧化塔采用气液逆流的方式，氢化液从氧化塔最上一段塔节顶部进料，从底部出料后进入下一段塔节顶部，最后从最下面一段塔节下部流出，空气从氧化塔最下一段塔节底部进料，从顶部出料后进入下一段塔节底部，最后从最上面一段塔节顶部流出；
S6、在氧化塔内，氢化液和空气反应生成氧化液，氧化液在氧化液输送泵的作用下进入萃取塔底部，水进入萃取塔顶部，用水萃取氧化液，萃取塔底得到双氧水粗产品，粗产品进净化塔，用重芳烃萃取脱除有机杂质后，得到27.5％-40％双氧水溶液；
S7、萃取塔顶部萃余液用多级聚结器分离水后进入白土床再生，再生后的工作液返回流化床循环利用。
本发明的流化床双氧水工艺，其中一级过滤器内设备多根过滤膜，过滤膜为陶瓷膜或金属膜中的一种，过滤膜分为2～6个反冲区域，根据膜的过滤情况，设定反冲程序，依次对各区域进行反冲，当对某个区域进行反冲时，其余区域的膜可正常进行过滤，反冲液为工作液或氢化液，二级过滤器内设置分离组件，采用倾斜设置的过滤装置，便于催化剂流出进入催化剂下降管。
本发明的流化床双氧水工艺，其中S1步骤中使用的催化剂为粉状金属钯催化剂，催化剂以SiO2或Al2O3为载体，催化剂的直径为0.02mm-0.3mm。
本发明的流化床双氧水工艺，其中S1步骤中的工作液由蒽醌溶液及其对应的四氢蒽醌组成，蒽醌为2-乙基蒽醌、2-叔戊基蒽醌、2-异戊基蒽醌、2-叔丁基蒽醌、2-仲丁基蒽醌中的一种或两种构成，蒽醌溶剂采用重芳烃，氢蒽醌溶剂由磷酸三辛酯、醋酸甲基环己酯、四丁基脲、二异丁基甲醇中的一种或两种构成。
本发明的流化床双氧水工艺，其中相邻两个氧化塔塔节之间设置冷却器，氧化塔气相进口设有气体分布器，氧化塔的液相进口设有液相分布器，该结构设置，使氢化液为连续相，空气为分散相气泡均匀分散在液相中。
本发明的流化床双氧水工艺，其中氧化塔中的温度为50℃-60℃，压强为0.2MPa-0.5MPa。
本发明的流化床双氧水工艺，其中流化床、一级过滤器和二级过滤器中的温度为40-80℃，压强为0.1MPa-0.5MPa。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、该工艺由加氢、氧化、萃取、工作液再生构成，氢化过程采用多组膜分区的外置过滤器，实现了催化剂和工作液的分离。
2、在一级膜过滤后增加二级过滤，将剩余的氢化液和催化剂完全分离，减少氢化液返回流化床，只让催化剂返回流化床，从而减少深度氢化反应，减少不能再生降解物的产生，减少蒽醌消耗量。
3、氢蒽醌的氧化过程采用气液多级逆流接触，每个塔节内氢化液和空气逆向接触，增加气液传质动力，提高氧化反应速率，同时最大限度的将空气中的氧气全反应，尾气中氧含量低，减少尾气的排放量，两个塔节中间设置冷却器，维持氧化过程在适宜温度下进行，减小副反应的发生。
4、与固定床工艺比较具有更高的氢化效率，催化剂用量小，系统循环工作液量小，并减少设备投资、节约生产成本、可以生产高浓度双氧水。
5、该工艺氢化效率可以达到10-15g/L，相同产量下工系统工作液量减小20％-30％，氧化收率由95％提高到98％，氧化尾气氧含量由8％降低到5％，双氧水生产成本降低20％-30％。
6、由于氢化、氧化过程中产生的降解物少，白土床的体积小于现有的固定床工艺，减少再生剂消耗量。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明整体加工工艺流程示意图。
具体实施方式
以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实物上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实物上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实物上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
实施例1：请参阅图1，本发明的流化床双氧水工艺，包括如下步骤：
S1、工作液和氢气分别通过液体分布器和气体分布器进入到流化床中，并与悬浮的催化剂一起向上流动，同时蒽醌与氢气反应产生氢蒽醌；
S2、流化床和一级过滤器顶部的气体用压缩机压缩后与新鲜氢气一起进入流化床，流化床中的工作液和催化剂经过管道流入一级过滤器中；
S3、氢化液通过一级过滤器内部的过滤膜后，流入氢化液缓冲罐的内部，而催化剂被隔离在过滤膜外，与部分氢化液进入二级过滤器；
S4、部分氢化液经过一级过滤的催化剂进入到二级过滤器的内部，经过二级过滤器过滤后，氢化液流入氢化液缓冲罐，剩余的催化剂基本不含氢化液，通过下降管返回流化床；
S5、氢化液缓冲罐中的氢化液在氢化液输送泵的作用下送入氧化塔的内部，氧化塔由1-3个塔节串联而成，氧化塔采用气液逆流的方式，氢化液从氧化塔最上一段塔节顶部进料，从底部出料后进入下一段塔节顶部，最后从最下面一段塔节下部流出，空气从氧化塔最下一段塔节底部进料，从顶部出料后进入下一段塔节底部，最后从最上面一段塔节顶部流出；
S6、在氧化塔内，氢化液和空气反应生成氧化液，氧化液在氧化液输送泵的作用下进入萃取塔底部，水进入萃取塔顶部，用水萃取氧化液，萃取塔底得到双氧水粗产品，粗产品进净化塔，用重芳烃萃取脱除有机杂质后，得到双氧水溶液；
S7、萃取塔顶部萃余液用多级聚结器分离水后进入白土床再生，再生后的工作液返回流化床循环利用。
一级过滤器内设备多根过滤膜，过滤膜为陶瓷膜或金属膜中的一种，过滤膜分为2～6个反冲区域，根据膜的过滤情况，设定反冲程序，依次对各区域进行反冲，当对某个区域进行反冲时，其余区域的膜可正常进行过滤，反冲液为工作液或氢化液，二级过滤器内设置分离组件，采用倾斜设置的过滤装置，便于催化剂流出进入催化剂下降管。
相邻两个氧化塔塔节之间设置冷却器，氧化塔气相进口设有气体分布器，氧化塔的液相进口设有液相分布器，该结构设置，使氢化液为连续相，空气为分散相气泡均匀分散在液相中。
氢化工作液由2-叔戊基蒽醌、2-仲丁基蒽醌、重芳烃、四丁基脲、二异丁基甲醇构成，其中，2-叔戊基蒽醌、2-仲丁基蒽醌的体积比为6.5:3.5，重芳烃、四丁基脲、二异丁基甲醇三者的体积比为70:15:15，催化剂为平局粒度为0.1mm、载体为Al2O3的钯催化剂，流化床、一级过滤器和二级过滤器内的温度为60℃-80℃，压力为0.5MPa，氧化塔内的温度为50℃-60℃，压强为0.5MPa，氧化液经过萃取后得到浓度38％的双氧水溶液，该过程氢化效率11g/L，蒽醌转化率60％，氧化转化率98％。
实施例2：与实施例1不同的是，氢化工作液由2-乙基蒽醌、四氢2-乙基蒽醌、重芳烃、磷酸三辛酯、醋酸甲基环己酯构成，其中，2-乙基蒽醌、四氢2-乙基蒽醌的体积比为7:3，重芳烃、磷酸三辛酯、醋酸甲基环己酯三者的体积比为75:15:10，催化剂为平局粒度为0.15mm、载体为Si02的钯催化剂，流化床、一级过滤器和二级过滤器和氧化塔内的温度为50℃-60℃，压力为0.3MPa，氧化液经过萃取后得到浓度35％的双氧水溶液，该过程氢化效率10.5g/L，蒽醌转化率55％，氧化转化率96％。
以上所述仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。
Claims (7)
1.一种流化床双氧水工艺，其特征在于：包括如下步骤：
S1、工作液和氢气分别通过液体分布器和气体分布器进入到流化床中，并与悬浮的催化剂一起向上流动，同时蒽醌与氢气反应产生氢蒽醌；
S2、流化床和一级过滤器顶部的气体用压缩机压缩后与新鲜氢气一起进入流化床，流化床中的工作液和催化剂经过管道流入一级过滤器中；
S3、氢化液通过一级过滤器内部的过滤膜后，流入氢化液缓冲罐的内部，而催化剂被隔离在过滤膜外，与部分氢化液进入二级过滤器；
S4、部分氢化液经过一级过滤的催化剂进入到二级过滤器的内部，经过二级过滤器过滤后，氢化液流入氢化液缓冲罐，剩余的催化剂基本不含氢化液，通过下降管返回流化床；
S5、氢化液缓冲罐中的氢化液在氢化液输送泵的作用下送入氧化塔的内部，氧化塔由1-3个塔节串联而成，氧化塔采用气液逆流的方式，氢化液从氧化塔最上一段塔节顶部进料，从底部出料后进入下一段塔节顶部，最后从最下面一段塔节下部流出，空气从氧化塔最下一段塔节底部进料，从顶部出料后进入下一段塔节底部，最后从最上面一段塔节顶部流出；
S6、在氧化塔内，氢化液和空气反应生成氧化液，氧化液在氧化液输送泵的作用下进入萃取塔底部，水进入萃取塔顶部，用水萃取氧化液，萃取塔底得到双氧水粗产品，粗产品进净化塔，用重芳烃萃取脱除有机杂质后，得到双氧水溶液，双氧水溶液的浓度为27.5％-40％；
S7、萃取塔顶部萃余液用多级聚结器分离水后进入白土床再生，再生后的工作液返回流化床循环利用。
2.根据权利要求1所述的一种流化床双氧水工艺，其特征在于：一级过滤器内设备多根过滤膜，过滤膜为陶瓷膜或金属膜中的一种，过滤膜分为2～6个反冲区域，根据膜的过滤情况，设定反冲程序，依次对各区域进行反冲，当对某个区域进行反冲时，其余区域的膜可正常进行过滤，反冲液为工作液或氢化液，二级过滤器内设置分离组件，采用倾斜设置的过滤装置，便于催化剂流出进入催化剂下降管。
3.根据权利要求1所述的一种流化床双氧水工艺，其特征在于：S1步骤中使用的催化剂为粉状金属钯催化剂，催化剂以SiO2或Al2O3为载体，催化剂的直径为0.02mm-0.3mm。
4.根据权利要求1所述的一种流化床双氧水工艺，其特征在于：S1步骤中的工作液由蒽醌溶液及其对应的四氢蒽醌组成，蒽醌为2-乙基蒽醌、2-叔戊基蒽醌、2-异戊基蒽醌、2-叔丁基蒽醌、2-仲丁基蒽醌中的一种或两种构成，蒽醌溶剂采用重芳烃，氢蒽醌溶剂由磷酸三辛酯、醋酸甲基环己酯、四丁基脲、二异丁基甲醇中的一种或两种构成。
5.根据权利要求1所述的一种流化床双氧水工艺，其特征在于：相邻两个氧化塔塔节之间设置冷却器，氧化塔气相进口设有气体分布器，氧化塔的液相进口设有液相分布器。
6.根据权利要求1所述的一种流化床双氧水工艺，其特征在于：氧化塔中的温度为50℃-60℃，压强为0.2MPa-0.5MPa。
7.根据权利要求1所述的一种流化床双氧水工艺，其特征在于：流化床、一级过滤器和二级过滤器中的温度为40-80℃，压强为0.1MPa-0.5MPa。
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