CN112499597A - 一种基于异丙醇法制备双氧水的系统及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于异丙醇法制备双氧水的系统及工艺，包括：反应器、微界面发生器和回收器。本发明通过破碎空气或氧气使其形成微米尺度的微米级气泡，使微米级气泡与原料液混合形成气液乳化物，以增大气液两相的相界面积，并达到在较低预设操作条件范围内强化传质的效果；同时，微米级气泡能够与原料液充分混合形成气液乳化物，通过将气液两相充分混合，能够保证系统中的异丙醇溶液能够与空气或氧气充分接触，有效提高了所述系统的反应效率同时提高双氧水转化率。
Description
技术领域
本发明涉及双氧水制备技术领域，尤其涉及一种基于异丙醇法制备双氧水的系统及工艺。
背景技术
双氧水，一种绿色化工产品，具有氧化性，还原性，是一种较好的氧化剂，其在使用过程中本身被还原成水，不会引入杂质，纯净的过氧化氢是粘稠液体，能以任何比例与水混合；
最初双氧水仅用于医药和军工，后随化学工业的发展，双氧水逐步用于化学品合成、纺织、造纸、环保、食品、医药、冶金及农业等领域，市场需求日益扩大；
双氧水在用于各类织物漂白过程中，对纤维强度损伤较小，织物不易泛黄，手感适宜，对于环境无污染；
双氧水在化学合成方面，双氧水可制造多种无机过氧化物，其中较为常见的是过硼酸钠和过碳酸钠，两者均为洗涤剂的添加剂，具有漂白和消毒功效，用量巨大；
双氧水在处理有毒废水和废气方面，对硫化物、氰化物具有较好的分解作用，其具有处理范围广、效果好、且不产生二次污染的优点。
我国现有生产双氧水的厂家主要采用传统的电解法工艺制备双氧水，吨位小、成本高，少数厂家采用蒽醌法制备双氧水，产量也不能满足市场需求，随化学工业发展，采用异丙醇氧化法生产双氧水在降低综合成本的同时可得到重要化工产品丙酮而被业界青睐。
现有异丙醇氧化法制备双氧水的原理为，以异丙醇为原料，采用过氧化氢或其他氧化物为引发剂，用空气或氧气进行液相氧化，生成过氧化氢和丙酮，所述方法存在下述问题
所述方法中将空气或氧气通入液相异丙醇原料中时，气液两项混合，产生加大较多气泡，由于气泡较多较大，致使气液两项无法充分混合，降低整个气液系统的反应速率。
发明内容
为此，本发明提供一种基于异丙醇法制备双氧水的系统及工艺，用以克服现有技术中气液两项无法充分混合，降低整个气液系统的反应速率的问题。
一方面，本发明提供一种基于异丙醇法制备双氧水的系统，包括：
反应器，用以为空气体或氧气与异丙醇溶液提供反应场所，所述反应器包括：设置在上方，用以装载空气或氧气、异丙醇溶液和引发剂并为空气或氧气和异丙醇溶液提供反应空间的混合反应区以及设置在下方，用以对反应完成后物料进行输送和液液分离的溶剂萃取区；
微界面发生器，其设置在所述混合反应区内的指定位置，将气体的压力能和/或液体的动能转变为气泡表面能并传递给空气或氧气，使空气或氧气破碎形成直径≥1μm、且＜1mm的微米级气泡以提高异丙醇溶液与空气或氧气间的传质面积，减小液膜厚度，降低传质阻力，并在破碎后将异丙醇溶液与微米级气泡混合形成气液乳化物，以在预设操作条件范围内强化异丙醇溶液与空气或氧气间的传质效率和反应效率；
回收器，其设置在所述反应器顶部，用以对反应器输出的未反应完的异丙醇气体进行冷凝并在冷凝后回流至反应器内以对反应原料异丙醇进行回收并重复利用。
进一步地，所述微界面发生器为气动式微界面发生器，所述微界面发生器设置在所述混合反应区内并位于反应区底部，用以将空气或氧气破碎形成微米尺度的微米级气泡并在破碎完成后将微米级气泡输出至反应器、并与反应器内的异丙醇溶液混合形成气液乳化物。
进一步地，所述混合反应区包括：
气源进料管，其设置在所述反应器侧壁且与所述微界面发生器相连，用以将空气或氧气输送至微界面发生器以使微界面发生器对空气或氧气进行破碎；
异丙醇进料口，其设置在所述反应器侧壁并位于所述气源进料管上方，用以将异丙醇溶液输送至反应器内部；
引发剂进料口，其设置在所述反应器侧壁并位于所述异丙醇进料口上方，用以将引发剂输送至反应器内部；
物料传导部，其设置在所述反应器内部，用以将反应器内物料在反应完毕后导出至溶剂萃取区。
进一步地，所述溶剂萃取区包括：
萃取剂进料管，其设置在所述反应器侧壁，用以将萃取剂输送至反应器内部；
搅拌装置，其设置在所述反应器内部，用于对萃取液进行充分搅拌；
出料口，其设置在所述反应器底端，用以将萃取完毕的物料输出。
进一步地，所述回收器包括：
第一传输管，其一端与所述反应器相连，另一端与异丙醇进料口相连，用以对反应器输出的未反应完的异丙醇气体；
循环泵，其与安装在所述传输管上，用以输出反应器中未反应完的异丙醇气体；
冷凝箱，其与位于所述传输管外部，用以对传输管内的异丙醇气体进行冷凝至异丙醇气体转化为异丙醇液体。
进一步地，所述物料传导部包括：
缓冲室，其位于所述反应器内，底部呈锥形，用于储存反应器中反应完毕的物料；
第二传输管，其与所述缓冲室相连，用以将反应器内物料在反应完毕后传输至溶剂萃取区。
位于所述冷凝箱内部的传输管部分为连续弯折形。
进一步地，所述搅拌装置包括：
驱动电机，其安装于所述反应器的内部，为动力输出设备；
搅拌桨叶，其与所述驱动电机的输出端轴连接，用以对萃取剂和混合物进行搅拌至混合物中的丙酮溶解于萃取剂中。
另一方面，本发明提供一种基于异丙醇法制备双氧水的工艺，包括：
步骤1：通过所述异丙醇进料口向反应器内输送异丙醇溶液，并通过所述引发剂进料口向反应器内输送引发剂；
步骤2：通过所述气源进料管向反应器内输送空气或氧气，气源进料管会将空气或氧气输送至所述微界面发生器，微界面发生器对空气或氧气进行破碎，形成微米尺度的微米级气泡，破碎完成后，微界面发生器将微米级气泡输出至反应器内并与异丙醇溶液在所述混合反应区混合形成气液乳化物；
步骤3：气液乳化物在引发剂的作用下发生反应，生成双氧水和丙酮混合物，反应完成后，混合物向下流动进入所述溶剂萃取区，未反应完的异丙醇气体通过所述循环泵工作，在所述第一传输管被传输，途径所述冷凝箱，被冷凝为异丙醇液体，由所述异丙醇进料口再次进入到所述反应器中重复参与反应；
步骤4：混合物进入所述溶剂萃取区后，通过所述萃取剂进料管向反应器内输送萃取剂，通过所述搅拌装置工作，对混合物进行搅拌，丙酮溶解于萃取剂中，双氧水与萃取剂分离，搅拌完毕后混合物通过静置后分层，通过所述出料口分别输出双氧水和萃取液；
步骤5：对萃取液进行分馏分离，得到丙酮。
进一步地，所述工艺中反应器内的反应温度为80-85℃，反应压力为1atm。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过破碎空气或氧气使其形成微米尺度的微米级气泡，微米级气泡具备常规气泡所不具备的理化性质，由球体体积及表面积的计算公式可知，在总体积不变的情况下，气泡的总表面积与单个气泡直径成反比，由此可知微米级气泡的总表面积巨大，使微米级气泡与原料异丙醇液混合形成气液乳化物，以增大气液两相的接触面积，并达到在较低预设操作条件范围内即较低的反应温度下强化传质的效果；
此外，本发明所述系统反应器包括混合反应区，所述混合反应区包括物料传导部，其设置在所述反应器内部，用以将反应器内物料在反应完毕后导出至溶剂萃取区，使制备系统具有好的连续性。
此外，本发明所述系统反应器包括溶剂萃取区，用以对反应完成后物料进行液液分离，较大程度上保证双氧水制备过程的完整性，使制备系统具有好的连续性。
尤其，本发明在反应器上设置回收器，回收器用以对反应器输出的未反应完的异丙醇气体进行冷凝并在冷凝后回流至反应器内以对反应原料异丙醇进行回收并重复利用，使原料循环成为闭环循环，有效避免原料异丙醇浪费。
进一步地，所述微界面发生器为气动式微界面发生器，所述微界面发生器设置在所述混合反应区内并位于反应区底部，用以将空气或氧气破碎形成微米尺度的微米级气泡并在破碎完成后将微米级气泡输出至反应器、并与反应器内的异丙醇溶液混合形成气液乳化物，从而提高反应器内物料与微米级气泡的混合效率。
进一步地，所述溶剂萃取区包括：萃取剂进料管，其设置在所述反应器侧壁，用以将萃取剂输送至反应器内部；搅拌装置，其设置在所述反应器内部，所述搅拌装置包括驱动电机，其安装于所述反应器的内部，为动力输出设备；搅拌桨叶，其与所述驱动电机的输出端轴连接，通过所述电机工作，带动所述搅拌桨叶对萃取剂和混合物进行搅拌至混合物中的丙酮溶解于萃取剂中，进一步完善双氧水制备过程，使双氧水制备效率更高。
进一步地，所述回收器包括：第一传输管，其一端与所述反应器相连，另一端与异丙醇进料口相连，用以对反应器输出的未反应完的异丙醇气体；循环泵，其与安装在所述传输管上，用以输出反应器中未反应完的异丙醇气体；冷凝箱，其与位于所述传输管外部，用以对传输管内的异丙醇气体进行冷凝至异丙醇气体转化为异丙醇液体。位于所述冷凝箱内部的传输管部分为连续弯折形，延长异丙醇在所述冷凝箱内的时间，从而使所述第一传输管内的异丙醇得到充分冷却，异丙醇更加充分的由气态转化为液态。
进一步地，所述物料传导部包括：缓冲室，其位于所述反应器内，底部呈锥形，用于储存反应器中反应完毕的物料；第二传输管，其与所述缓冲室相连，用以将反应器内物料在反应完毕后传输至溶剂萃取区，反应完毕的物料在自身重力作用下可汇集于所述缓冲室内，所述第二传输管上设置有电控阀门，打开电控阀门反应完毕的物料沿所述第二传输管进入到所述溶剂萃取区，进行萃取，可操控性强。
附图说明
图1为本发明所述一种基于异丙醇法制备双氧水的系统的结构示意图。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1所示，其为本发明所述基于一种基于异丙醇法制备双氧水的系统的结构示意图，包括反应器1、微界面发生器2和回收器3。所述微界面发生器2设置在所述反应器1内部，用以将空气或氧气破碎形成微米尺度的微米级气泡并将微米级气泡与反应器内的物料混合形成气液乳化物。所述回收器3与所述反应器1相连，用以对反应器输出的未反应完的异丙醇气体进行冷凝并在冷凝后回流至反应器内以对反应原料异丙醇进行回收并重复利用。
当所述系统运行时，先向反应器1内输送异丙醇溶液和引发剂，同时向反应器1内输送空气或氧气，空气或氧气会进入所述微界面发生器2，微界面发生器2将空气或氧气破碎形成微米尺度的微米级气泡并使微米级气泡与异丙醇溶液混合形成气液乳化物，气液乳化物在引发剂作用下进行液相氧化反应生成含有双氧水和丙酮的混合物，反应器1会将反应过程中产生的气体排出至回收器3，回收器3对反应器输出的未反应完的异丙醇气体进行冷凝并在冷凝后回流至反应器内以对反应原料异丙醇进行回收并重复利用。本领域的技术人员可以理解的是，本发明所述微界面发生器2还可用于其它多相反应中，如通过微界面、微纳界面、超微界面、微泡生化反应器或微泡生物反应器等设备，使用微混合、微流化、超微流化、微泡发酵、微泡鼓泡、微泡传质、微泡传递、微泡反应、微泡吸收、微泡增氧、微泡接触等工艺或方法，以使物料形成多相微混流、多相微纳流、多相乳化流、多相微结构流、气液固微混流、气液固微纳流、气液固乳化流、气液固微结构流、微米级气泡、微米级气泡流、微泡沫、微泡沫流、微气液流、气液微纳乳化流、超微流、微分散流、两项微混流、微湍流、微泡流、微鼓泡、微鼓泡流、微纳鼓泡以及微纳鼓泡流等由微米尺度颗粒形成的多相流体、或由微纳尺度颗粒形成的多相流体(简称微界面流体)，从而有效地增大了反应过程中所述气相和/或液相与液相和/或固相之间的相界传质面积。
请继续参阅图1所示，本发明所述反应器1包括混合反应区11和溶剂萃取区12。其中所述混合反应区11位于所述反应器1的上部，用以将异丙醇溶液与微米级空气或氧气气泡充分混合。所述溶剂萃取区12位于所述反应器1的下部，用以对反应完成后物料进行液液分离，较大程度上保证双氧水制备过程的完整性，使制备系统具有好的连续性。当反应器1运行时，所述混合反应区11会分别接收异丙醇溶液、引发剂和微米级空气或氧气气泡并将三者充分混合以使空气或氧气与异丙醇溶液进行液相氧化反应，反应完成后，混合反应区11将反应完成的混合物输送至溶剂萃取区12，溶剂萃取区12对反应完成后物料进行液液分离，可以理解的是，所述溶剂萃取区12的侧壁上嵌接有可视玻璃，使液液分离操作时具有可视性。
请继续参阅图1所示，本发明所述混合反应区11包括气源进料管111、异丙醇进料口112、引发剂进料口113、物料传导部114。其中，所述气源进料管111设置在所述反应器1侧壁并与所述微界面发生器2相连，用以输送空气或氧气。所述异丙醇进料口112设置在所述反应器1侧壁，所述异丙醇进料口112的进口端包括两个分支进口，其中一个分支进口用于输送新注入的异丙醇溶液，另一个分支进口与第一传输管相连，用以向反应器1输送回收的异丙醇溶液。所述引发剂进料口113设置在所述反应器1侧壁并位于所述异丙醇进料口112上方，用以向反应器1输送指定种类的引发剂。所述物料传导部设置在所述反应器1内部，用以将反应器1内物料在反应完毕后导出至溶剂萃取区12，所述物料传导部包括缓冲室1141和第二传输管1142，所述物料传导部114进入至所述溶剂萃取区12，在进入过程中，混合物位于所述缓冲室1141内，缓冲室1141底部呈锥形，反应完毕的物料在自身重力作用下可汇集于所述缓冲室1141内，第二传输管1142与所述缓冲室1141相连，用以将反应器内物料在反应完毕后传输至溶剂萃取区12，所述第二传输1142管上设置有电控阀门，打开电控阀门反应完毕的物料沿所述第二传输管进入到所述溶剂萃取区12。
当所述混合反应区11运行时，所述异丙醇进料口112会向所述反应器1内部输送异丙醇溶液，所述气源进料管111会将空气或氧气输送至所述微界面发生器2，微界面发生器2将空气或氧气破碎形成微米尺度的微米级气泡，并使微米级气泡与异丙醇溶液混合形成气液乳化物，气液乳化物与引发剂混合后在引发剂的作用下开始发生氧化反应，反应完成后，混合反应区11内的混合物通过所述物料传导部114进入至所述溶剂萃取区12，在进入过程中，混合物位于所述缓冲室1141内，缓冲室1141底部呈锥形，反应完毕的物料在自身重力作用下可汇集于所述缓冲室1141内，第二传输管1142与所述缓冲室1141相连，用以将反应器内物料在反应完毕后传输至溶剂萃取区12，所述第二传输1142管上设置有电控阀门，打开电控阀门反应完毕的物料沿所述第二传输管进入到所述溶剂萃取区12，进行萃取，可操控性强。
具体而言，所述气源进料管111设置在所述反应器侧壁且气源进料管111的出口与所述微界面发生器2相连，用以将空气或氧气输送至微界面发生器2。当混合反应区11运行时，气源进料管111会将空气或氧气输送至所述微界面发生器2，微界面发生器2会将空气或氧气破碎形成微米级气泡，将微米级气泡输出至反应器1内部并与异丙醇溶液进行混合。可以理解的是，所述气源进料管111的材质和尺寸本实施例均不做具体限制，只要满足所述气源进料管111能够在指定时间内输送指定体积的空气或氧气即可。
具体而言，所述物料传导部114包括缓冲室1141和第二传输管1142，混合物料在进入所述溶剂萃取区12过程中，混合物位于所述缓冲室1141内，缓冲室1141底部呈锥形，反应完毕的物料在自身重力作用下可汇集于所述缓冲室1141内，第二传输管1142与所述缓冲室1141相连，用以将反应器内物料在反应完毕后传输至溶剂萃取区12，所述第二传输1142管上设置有电控阀门，打开电控阀门反应完毕的物料沿所述第二传输管进入到所述溶剂萃取区12，进行萃取，可操控性强。
请继续参阅图1所示，本发明所述溶剂萃取区12位于所述反应器1下部，溶剂萃取区12，用以对反应完成后物料进行液液分离，所述溶剂萃取区12包括：萃取剂进料管121，其设置在所述反应器侧壁，用以将萃取剂输送至反应器内部；搅拌装置122，其设置在所述反应器内部，所述搅拌装置122包括驱动电机1221，其安装于所述反应器的内部，为动力输出设备；搅拌桨叶1222，其与所述驱动电机的输出端轴连接，通过所述电机工作，带动所述搅拌桨叶对萃取剂和混合物进行搅拌至混合物中的丙酮溶解于萃取剂中，进一步完善双氧水制备过程，使双氧水制备效率更高。
当所述溶剂萃取区12运行时，萃取剂进料管会将萃取剂输送至所述反应器内，萃取剂与混合物接触，通过所述电机工作，带动所述搅拌桨叶对萃取剂和混合物进行搅拌至混合物中的丙酮溶解于萃取剂中，搅拌完毕后，对溶剂萃取区内混合物进行静置，静置一定时间后，混合物分层，一层为双氧水，另一层为溶解有丙酮的萃取剂，可以理解的是，搅拌时间和萃取时间本实施例均不做具体限制，只要满足萃取剂和混合物能够充分混合，静置后具有明显分层即可。
请继续参阅图1所示，本发明所述微界面发生器2设置在所述混合反应区11底部，用以破碎空气或氧气以形成微米级气泡。当反应器1运行时，所述微界面发生器2会对空气或氧气进行破碎以形成微米级气泡，并将微米级气泡与异丙醇溶液混合形成气液乳化物。
具体而言，本发明所述微界面发生器2为气动式微界面发生器，其与所述气源进料管111相连，用以对气源进料管111输送的空气或氧气进行破碎并形成微米尺度的微米级气泡。当所述反应器1在运行时，所述气源进料管111会将空气或氧气输送至所述微界面发生器2，微界面发生器2会将空气或氧气破碎并形成微米尺度的微米级气泡，破碎完成后，微界面发生器2会将微米级气泡输出至反应器1内部并与异丙醇溶液混合形成气液乳化物以充分反应。
请继续参阅图1所示，本发明所述回收器3包括第一传输管31、循环泵32和冷凝箱33。其中所述第一传输管一端与所述反应器相连，另一端与异丙醇进料口相连，用以对反应器输出的未反应完的异丙醇气体，循环泵安装在所述传输管上，用以输出反应器中未反应完的异丙醇气体，冷凝箱位于所述传输管外部，用以对传输管内的异丙醇气体进行冷凝至异丙醇气体转化为异丙醇液体，当所述反应器1中物料进行反应的过程中，所述循环泵32开始运作并将未反应完毕的异丙醇气体沿所述第一传输管抽出，异丙醇气体在所述第一传输管内运动过程中，途径所述冷凝箱33，所述冷凝箱33对所述第一传输管内的异丙醇气体进行冷却，所述冷凝箱内通有循环冷却水，所述第一传输管内的异丙醇气体经所述冷凝箱后被冷却成异丙醇液体，回流至反应器内，此过程使原料循环成为闭环循环，原料异丙醇可等到重复利用，利用率高同时有效避免原料异丙醇浪费。可以理解的是，所述循环泵32的型号及功率本实施例均不作具体限制，只要满足循环泵32能够达到其指定的工作状态即可。
具体而言，所述第一传输管一端与所述反应器相连，另一端与异丙醇进料口相连，所述异丙醇进料口112设置在所述反应器1侧壁，所述异丙醇进料口112的进口端包括两个分支进口，其中一个分支进口用于输送新注入的异丙醇溶液，另一个分支进口与第一传输管相连，用以向反应器1输送回收的异丙醇溶液，用以对反应器输出的未反应完的异丙醇气体，循环泵安装在所述传输管上，用以输出反应器中未反应完的异丙醇气体，冷凝箱位于所述传输管外部，用以对传输管内的异丙醇气体进行冷凝至异丙醇气体转化为异丙醇液体，当所述反应器1中物料进行反应的过程中，所述循环泵32开始运作并将未反应完毕的异丙醇气体沿所述第一传输管抽出，异丙醇气体在所述第一传输管内运动过程中，途径所述冷凝箱33，所述冷凝箱33对所述第一传输管内的异丙醇气体进行冷却，所述冷凝箱内通有循环冷却水，所述第一传输管内的异丙醇气体经所述冷凝箱后被冷却成异丙醇液体，回流至反应器内，位于所述冷凝箱内部的传输管部分为连续弯折形，延长异丙醇在所述冷凝箱内的时间，从而使所述第一传输管内的异丙醇得到充分冷却，异丙醇更加充分的由气态转化为液态。
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
一种基于异丙醇法制备双氧水的系统的工艺，包括以下步骤：
步骤1：通过所述异丙醇进料口向反应器内输送异丙醇溶液，并通过所述引发剂进料口向反应器内输送引发剂；
步骤2：通过所述气源进料管向反应器内输送空气或氧气，气源进料管会将空气或氧气输送至所述微界面发生器，微界面发生器对空气或氧气进行破碎，形成微米尺度的微米级气泡，破碎完成后，微界面发生器将微米级气泡输出至反应器内并与异丙醇溶液在所述混合反应区混合形成气液乳化物；
步骤3：气液乳化物在引发剂的作用下发生反应，生成双氧水和丙酮混合物，反应完成后，混合物向下流动进入所述溶剂萃取区，未反应完的异丙醇气体通过所述循环泵工作，在所述第一传输管被传输，途径所述冷凝箱，被冷凝为异丙醇液体，由所述异丙醇进料口再次进入到所述反应器中重复参与反应；
步骤4：混合物进入所述溶剂萃取区后，通过所述萃取剂进料管向反应器内输送萃取剂，通过所述搅拌装置工作，对混合物进行搅拌，丙酮溶解于萃取剂中，双氧水与萃取剂分离，搅拌完毕后混合物通过静置后分层，通过所述出料口分别输出双氧水和萃取液；
步骤5：对萃取液进行分馏分离，得到丙酮。
其中，所述引发剂选用过氧化苯甲酰。可以理解的是，可以根据不同的产品要求或不同的引发剂，而灵活地进行预设操作条件的范围调整，以确保反应的充分有效进行，进而保证反应速率，达到了强化反应的目的。同时，本实施例中不具体限定引发剂的种类，只要能够确保强化反应顺利进行即可。
实施例1
使用上述系统及工艺进行异丙烯氧化制备双氧水，其中：
所述工艺中反应器内的反应温度为80℃，反应压强为1atm，空气流速为2.5ml/s。
所述微界面发生器内的气液比为800：1。
引发剂与异丙烯溶液重量比4:100
经检测，使用所述系统及工艺后，H2O2的转化率为57.5％，丙酮的转化率为40.2％。
反应时间为15h。
实施例2
使用上述系统及工艺进行异丙烯氧化制备双氧水，其中：
所述工艺中反应器内的反应温度为81℃，反应压强为1atm，空气流速为3.0ml/s。
所述微界面发生器内的气液比为900：1。
引发剂与异丙烯溶液重量比4.5:100
经检测，使用所述系统及工艺后，H2O2的转化率为57.0％，丙酮的转化率为40.1％。
反应时间为15h。
实施例3
使用上述系统及工艺进行异丙烯氧化制备双氧水，其中：
所述工艺中反应器内的反应温度为82℃，反应压强为1atm，空气流速为3.0ml/s。
所述微界面发生器内的气液比为1000：1。
引发剂与异丙烯溶液重量比5:100
经检测，使用所述系统及工艺后，H2O2的转化率为57.1％，丙酮的转化率为39.6％。
反应时间为15h。
实施例4
使用上述系统及工艺进行异丙烯氧化制备双氧水，其中：
所述工艺中反应器内的反应温度为83℃，反应压强为1atm，空气流速为3.5ml/s。
所述微界面发生器内的气液比为800：1。
引发剂与异丙烯溶液重量比6:100
经检测，使用所述系统及工艺后，H2O2的转化率为57.8％，丙酮的转化率为41.2％。
反应时间为14.5h。
实施例5
使用上述系统及工艺进行异丙烯氧化制备双氧水，其中：
所述工艺中反应器内的反应温度为84℃，反应压强为1atm，氧气流速为1.5ml/s。
所述微界面发生器内的气液比为900：1。
引发剂与异丙烯溶液重量比4:100
经检测，使用所述系统及工艺后，H2O2的转化率为56.4％，丙酮的转化率为41.2％。
反应时间为15h。
实施例6
使用上述系统及工艺进行异丙烯氧化制备双氧水，其中：
所述工艺中反应器内的反应温度为85℃，反应压强为1atm，氧气流速为1.2ml/s。
所述微界面发生器内的气液比为1000：1。
引发剂与异丙烯溶液重量比6:100
经检测，使用所述系统及工艺后，H2O2的转化率为57.0％，丙酮的转化率为41.5％。
反应时间为15h。
对比例
使用现有技术进行丙异烯氧化制备双氧水，其中，本实施例选用的工艺参数与所述实施例6中的工艺参数相同。
经检测，使用所述系统及工艺后，H2O2的转化率为42.6％，丙酮的转化率为30.4％。
反应时间为36h。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于异丙醇法制备双氧水的系统，其特征在于，包括：
反应器，用以为空气体或氧气与异丙醇溶液提供反应场所，所述反应器包括：设置在上方，用以装载空气或氧气、异丙醇溶液和引发剂并为空气或氧气和异丙醇溶液提供反应空间的混合反应区以及设置在下方，用以对反应完成后物料进行输送和液液分离的溶剂萃取区；
微界面发生器，其设置在所述混合反应区内的指定位置，将气体的压力能和/或液体的动能转变为气泡表面能并传递给空气或氧气，使空气或氧气破碎形成直径≥1μm、且＜1mm的微米级气泡以提高异丙醇溶液与空气或氧气间的传质面积，减小液膜厚度，降低传质阻力，并在破碎后将异丙醇溶液与微米级气泡混合形成气液乳化物，以在预设操作条件范围内强化异丙醇溶液与空气或氧气间的传质效率和反应效率；
回收器，其设置在所述反应器顶部，用以对反应器输出的未反应完的异丙醇气体进行冷凝并在冷凝后回流至反应器内以对反应原料异丙醇进行回收并重复利用。
2.根据权利要求1所述的一种基于异丙醇法制备双氧水的系统，其特征在于，所述微界面发生器为气动式微界面发生器，所述微界面发生器设置在所述混合反应区内并位于反应区底部，用以将空气或氧气破碎形成微米尺度的微米级气泡并在破碎完成后将微米级气泡输出至反应器、并与反应器内的异丙醇溶液混合形成气液乳化物。
3.根据权利要求1所述的一种基于异丙醇法制备双氧水的系统，其特征在于，所述混合反应区包括：
气源进料管，其设置在所述反应器侧壁且与所述微界面发生器相连，用以将空气或氧气输送至微界面发生器以使微界面发生器对空气或氧气进行破碎；
异丙醇进料口，其设置在所述反应器侧壁并位于所述气源进料管上方，用以将异丙醇溶液输送至反应器内部；
引发剂进料口，其设置在所述反应器侧壁并位于所述异丙醇进料口上方，用以将引发剂输送至反应器内部；
物料传导部，其设置在所述反应器内部，用以将反应器内物料在反应完毕后导出至溶剂萃取区。
4.根据权利要求1所述的一种基于异丙醇法制备双氧水的系统，其特征在于，所述溶剂萃取区包括：
萃取剂进料管，其设置在所述反应器侧壁，用以将萃取剂输送至反应器内部；
搅拌装置，其设置在所述反应器内部，用于对萃取液进行充分搅拌；
出料口，其设置在所述反应器底端，用以将萃取完毕的物料输出。
5.根据权利要求1所述的一种基于异丙醇法制备双氧水的系统，其特征在于，所述回收器包括：
第一传输管，其一端与所述反应器相连，另一端与异丙醇进料口相连，用以对反应器输出的未反应完的异丙醇气体；
循环泵，其与安装在所述传输管上，用以输出反应器中未反应完的异丙醇气体；
冷凝箱，其与位于所述传输管外部，用以对传输管内的异丙醇气体进行冷凝至异丙醇气体转化为异丙醇液体。
6.根据权利要求3所述的一种基于异丙醇法制备双氧水的系统，其特征在于，所述物料传导部包括：
缓冲室，其位于所述反应器内，底部呈锥形，用于储存反应器中反应完毕的物料；
第二传输管，其与所述缓冲室相连，用以将反应器内物料在反应完毕后传输至溶剂萃取区。
7.根据权利要求4所述的一种基于异丙醇法制备双氧水的工艺，其特征在于，所述搅拌装置包括：
驱动电机，其安装于所述反应器的内部，为动力输出设备；
搅拌桨叶，其与所述驱动电机的输出端轴连接，用以对萃取剂和混合物进行搅拌至混合物中的丙酮溶解于萃取剂中。
8.根据权利要求5所述的一种基于异丙醇法制备双氧水的系统，其特征在于，
位于所述冷凝箱内部的传输管部分为连续弯折形。
9.一种基于异丙醇法制备双氧水的工艺，其特征在于，包括：
步骤1：通过所述异丙醇进料口向反应器内输送异丙醇溶液，并通过所述引发剂进料口向反应器内输送引发剂；
步骤2：通过所述气源进料管向反应器内输送空气或氧气，气源进料管会将空气或氧气输送至所述微界面发生器，微界面发生器对空气或氧气进行破碎，形成微米尺度的微米级气泡，破碎完成后，微界面发生器将微米级气泡输出至反应器内并与异丙醇溶液在所述混合反应区混合形成气液乳化物；
步骤3：气液乳化物在引发剂的作用下发生反应，生成双氧水和丙酮混合物，反应完成后，混合物向下流动进入所述溶剂萃取区，未反应完的异丙醇气体通过所述循环泵工作，在所述第一传输管被传输，途径所述冷凝箱，被冷凝为异丙醇液体，由所述异丙醇进料口再次进入到所述反应器中重复参与反应；
步骤4：混合物进入所述溶剂萃取区后，通过所述萃取剂进料管向反应器内输送萃取剂，通过所述搅拌装置工作，对混合物进行搅拌，丙酮溶解于萃取剂中，双氧水与萃取剂分离，搅拌完毕后混合物通过静置后分层，通过所述出料口分别输出双氧水和萃取液；
步骤5：对萃取液进行分馏分离，得到丙酮。
10.根据权利要求9所述的一种基于异丙醇法制备双氧水的工艺，其特征在于，所述工艺中反应器内的反应温度为80-85℃，反应压力为1atm。
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