CN115505425A - 一种双氧水生产用高沸点高纯度溶剂油的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种双氧水生产用高沸点高纯度溶剂油的制备方法,包括以下步骤:将C9重芳烃、氢气分别预热后加入到装有改性高岭土负载管状钴钼硫化物催化剂的固定床反应器内进行反应,反应结束后冷却后进行气液分离;气液分离后得到的液体进入到侧线精馏塔内进行精馏处理,精馏时控制回流比为4,塔顶温度为111.5‑112.9℃,塔底温度为164.6‑166.2℃,精馏塔的压力为0.01MPa,收集塔底组分,得到高纯度溶剂油。该方法操作简单,制得的溶剂油不含水、氯、硫和重金属等,沸点高、挥发慢,稳定性好,且可有效改善双氧水生产过程中催化剂的效率。
Description
技术领域:
本发明涉及双氧水生产技术领域,具体涉及一种双氧水生产用高沸点高纯度溶剂油的制备方法。
背景技术:
双氧水主要应用在造纸、纺织、印染、电子、食品、环保和化学合成等领域,随着经济社会发展和人民生活水平的不断提高,其应用会更加广泛。蒽醌法是我国双氧水生产中的主要生产方法。近年来,国内双氧水发展迅速,总产能超500万吨/年(按27.5%计),大小装置达70多套,自2004年始成为名副其实的双氧水生产及消费第一大国。
蒽醌法生产双氧水工艺包括氢化、氧化、萃取、净化等工序,工作液由(磷酸三辛酯)与Ar(溶剂油)的混合溶剂溶解工作载体。工作液在系统中循环使用。因此蒽醌法生产双氧水过程中,溶剂油作为工作液,必须具有良好的溶解和易分离的特性,还必须有无毒性和爆炸危险性的特点。而且工作液在双氧水生产系统中循环使用,必须具有良好的稳定性,不易与反应中间物质发生副反应,导致破坏工作液的稳定性。因此,针对双氧水蒽醌法生产工艺要求,需要结合以上几点要求,专门研发生产合适的专用高效溶剂。申请号为202010715995.5提供了一种双氧水生产过程的工作液的配方,配方包括:四氢萘、载体、溶剂、2-甲基环已基醋酸酯、硫化油酸、盐水和三乙醇胺,各组分的质量百分含量分别是:15-25%的四氢萘、20-35%的载体、15-25%的溶剂、10-20%的2-甲基环已基醋酸酯、3-7%的硫化油酸、10-20%的盐水、6-2%的三乙醇胺;上述方案采用2-乙基蒽醌与四氢2-乙基蒽醌混合的载体和磷酸三辛酯与重芳烃的混合溶剂作为原料混合加工而成,性能更加稳定,极大的促进了双氧水的氧化速度,提高双氧水生产氢气的速率,但是上述工作液中含有萘、硫等物质,在生产双氧水过程中会损坏催化剂的性能,从而影响双氧水的生产效率。
发明内容:
本发明要解决的技术问题是,针对现有技术的不足,提供一种双氧水生产用高沸点高纯度溶剂油的制备方法,该方法操作简单,制得的溶剂油不含水、氯、硫和重金属等,沸点高、挥发慢,稳定性好,且可有效改善双氧水生产过程中催化剂的效率。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案如下:
一种双氧水生产用高沸点高纯度溶剂油的制备方法,包括以下步骤:
(1)将C9重芳烃、氢气分别预热后加入到装有改性高岭土负载管状钴钼硫化物催化剂的固定床反应器内进行反应,反应结束后冷却后进行气液分离;
(2)气液分离后得到的液体进入到侧线精馏塔内进行精馏处理,精馏时控制回流比为4,塔顶温度为111.5-112.9℃,塔底温度为164.6-166.2℃,精馏塔的压力为0.01MPa,收集塔底组分,得到高纯度溶剂油。
作为上述技术方案的优选,步骤(1)中,所述反应的温度为350-410℃,反应压力为2-3MPa,反应温度为380-410℃,C9重芳烃重时空速为1.5-2.5h-1,氢油体积比为500。
作为上述技术方案的优选,步骤(1)中,所述改性高岭土负载管状钴钼硫化物催化剂的制备方法为:
S1:将高岭土进行预处理,之后与盐酸溶液混合活化处理,最后洗涤干燥后煅烧,制得酸化高岭土;
S2:将乙酸钴和钼酸铵溶于去离子水中,然后加入上述制得的酸化高岭土,加入无水乙醇,搅拌混合后回流反应,反应结束后冷却至室温,将反应液过滤,并将得到的沉淀洗涤后干燥,最后将得到的固体置于高压釜内,边搅拌边向高压釜内加入硫化剂溶液,采用氢气将高压釜内的空气置换出,之后通入氢气进行硫化反应,反应结束后将反应液过滤,得到的沉淀采用无水乙醇洗涤后干燥,最后置于管式炉内进行活化处理,之后进行钝化处理,制得改性高岭土负载管状钴钼硫化物催化剂。
作为上述技术方案的优选,步骤S1中,所述预处理时的温度为700-750℃,时间为3-4h;
作为上述技术方案的优选,步骤S1中,所述盐酸溶液的浓度为5-6mol/L,活化处理时固体与液体的用量比为9g:(50-60)ml,所述活化处理的温度为75-85℃,时间为5-7h;
作为上述技术方案的优选,步骤S1中,所述煅烧处理的温度为500-600℃,时间为3-4h。
作为上述技术方案的优选,步骤S2中,所述乙酸钴、钼酸铵、酸化高岭土的用量比为4mmol:(0.4-0.6)mmol:(2-5)g;所述回流反应的温度为75-85℃,时间为3-5h。
作为上述技术方案的优选,步骤S2中,硫化剂溶液为质量浓度为2%的二硫化碳乙醇溶液;固体与硫化剂溶液的质量比为(0.3-0.5):30。
作为上述技术方案的优选,步骤S2中,所述硫化反应时的初始压力为2MPa,温度为120℃,时间为5-7h,搅拌速率为500-600转/分。
作为上述技术方案的优选,步骤S2中,活化处理时采用氢气和氩气的混合气作为保护气,其中氢气与氩气的体积比为1:9;保护气的流速为80ml/min,活化时间为3-4h,温度为300-400℃,
作为上述技术方案的优选,步骤S2中,所述钝化处理时的保护气为氧气和氦气的混合气,氧气和氦气的体积比为0.5:9.5,温度为室温,时间为20-30min。
由于采用了上述技术方案,本发明具有以下有益效果:
本发明首先以C9重芳烃为原料,并对其进行催化重整,并进行精馏处理制得高纯度溶剂油,其对蒽醌具有很好的溶解性,而且不含硫、烯烃等杂质含量少,不会影响双氧水生产中催化剂的活性,从而改善氢化效率。
在对C9重芳烃催化重整时,采用的催化剂为是以改性蒙脱土为载体,并负载管状钴钼硫化物,该催化剂活性中心位多,催化脱硫能力强。在制备该催化剂的过程中,本发明首先对高岭土进行预煅烧处理,之后采用酸溶液进行处理,来改善高岭土的比表面积和孔结构,然后将其与金属盐溶液混合,在一定条件下混合,然后以二硫化碳的乙醇溶液作为硫化剂进行预硫化,从而在改性高岭土的层间形成活性钴钼硫化物,而且在预硫化的过程中,棒状氧化物颗粒转化为管状硫化物,增加了活性组分的暴露,且增加了活性位点的数量,从而制得的催化剂的活性高,从而制得的溶剂油稳定性好,不含硫和烯烃等杂质。
具体实施方式:
为了更好的理解本发明,下面通过实施例对本发明进一步说明,实施例只用于解释本发明,不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
改性高岭土负载管状钴钼硫化物催化剂的制备方法为:
S1:将高岭土在730℃、空气气氛下进行煅烧预处理4h,之后与浓度为盐酸溶液54mol/L以用量比为9g:50ml的比例混合在80℃下活化处理6h,最后洗涤干燥后在550℃、空气气氛下煅烧4h,制得酸化高岭土;
S2:将4mmol乙酸钴和0.4mmol钼酸铵溶于100ml去离子水中,然后加入4g上述制得的酸化高岭土,加入100ml无水乙醇,搅拌混合后75℃下回流反应4h,反应结束后冷却至室温,将反应液过滤,并将得到的沉淀洗涤后干燥,最后将0.4g得到的固体置于高压釜内,边搅拌边向高压釜内加入30g质量浓度为2%的二硫化碳乙醇溶液,采用氢气将高压釜内的空气置换出,之后通入氢气进行硫化反应,控制硫化反应时的初始压力为2MPa,温度为120℃,时间为6h,搅拌速率为500转/分,反应结束后将反应液过滤,得到的沉淀采用无水乙醇洗涤后干燥,最后置于管式炉内以80ml/min的流速通入由氢气和氩气以体积比为1:9组成的混合气作为保护气,在350℃下进行活化处理3h,之后冷却至室温,并向管式炉内通入由氧气和氦气体积比为0.5:9.5组成的混合气作为保护气,进行钝化处理20min,制得改性高岭土负载管状钴钼硫化物催化剂。
实施例2
改性高岭土负载管状钴钼硫化物催化剂的制备方法为:
S1:将高岭土在740℃、空气气氛下进行煅烧预处理4h,之后与浓度为盐酸溶液5mol/L以用量比为9g:50ml的比例混合在80℃下活化处理6h,最后洗涤干燥后在550℃、空气气氛下煅烧4h,制得酸化高岭土;
S2:将4mmol乙酸钴和0.4mmol钼酸铵溶于100ml去离子水中,然后加入4g上述制得的酸化高岭土,加入100ml无水乙醇,搅拌混合后80℃下回流反应4h,反应结束后冷却至室温,将反应液过滤,并将得到的沉淀洗涤后干燥,最后将0.4g得到的固体置于高压釜内,边搅拌边向高压釜内加入30g质量浓度为2%的二硫化碳乙醇溶液,采用氢气将高压釜内的空气置换出,之后通入氢气进行硫化反应,控制硫化反应时的初始压力为2MPa,温度为120℃,时间为6h,搅拌速率为600转/分,反应结束后将反应液过滤,得到的沉淀采用无水乙醇洗涤后干燥,最后置于管式炉内以80ml/min的流速通入由氢气和氩气以体积比为1:9组成的混合气作为保护气,在360℃下进行活化处理4h,之后冷却至室温,并向管式炉内通入由氧气和氦气体积比为0.5:9.5组成的混合气作为保护气,进行钝化处理30min,制得改性高岭土负载管状钴钼硫化物催化剂。
实施例3
改性高岭土负载管状钴钼硫化物催化剂的制备方法为:
S1:将高岭土在730℃、空气气氛下进行煅烧预处理4h,之后与浓度为盐酸溶液6mol/L以用量比为9g:55ml的比例混合在80℃下活化处理6h,最后洗涤干燥后在550℃、空气气氛下煅烧4h,制得酸化高岭土;
S2:将4mmol乙酸钴和0.5mmol钼酸铵溶于100ml去离子水中,然后加入4.5g上述制得的酸化高岭土,加入100ml无水乙醇,搅拌混合后80℃下回流反应4h,反应结束后冷却至室温,将反应液过滤,并将得到的沉淀洗涤后干燥,最后将0.4g得到的固体置于高压釜内,边搅拌边向高压釜内加入30g质量浓度为2%的二硫化碳乙醇溶液,采用氢气将高压釜内的空气置换出,之后通入氢气进行硫化反应,控制硫化反应时的初始压力为2MPa,温度为120℃,时间为6h,搅拌速率为550转/分,反应结束后将反应液过滤,得到的沉淀采用无水乙醇洗涤后干燥,最后置于管式炉内以80ml/min的流速通入由氢气和氩气以体积比为1:9组成的混合气作为保护气,在350℃下进行活化处理4h,之后冷却至室温,并向管式炉内通入由氧气和氦气体积比为0.5:9.5组成的混合气作为保护气,进行钝化处理25min,制得改性高岭土负载管状钴钼硫化物催化剂。
实施例4
改性高岭土负载管状钴钼硫化物催化剂的制备方法为:
S1:将高岭土在730℃、空气气氛下进行煅烧预处理4h,之后与浓度为盐酸溶液5.5mol/L以用量比为9g:60ml的比例混合在80℃下活化处理7h,最后洗涤干燥后在550℃、空气气氛下煅烧4h,制得酸化高岭土;
S2:将4mmol乙酸钴和0.5mmol钼酸铵溶于100ml去离子水中,然后加入4g上述制得的酸化高岭土,加入100ml无水乙醇,搅拌混合后80℃下回流反应4h,反应结束后冷却至室温,将反应液过滤,并将得到的沉淀洗涤后干燥,最后将0.45g得到的固体置于高压釜内,边搅拌边向高压釜内加入30g质量浓度为2%的二硫化碳乙醇溶液,采用氢气将高压釜内的空气置换出,之后通入氢气进行硫化反应,控制硫化反应时的初始压力为2MPa,温度为120℃,时间为6h,搅拌速率为580转/分,反应结束后将反应液过滤,得到的沉淀采用无水乙醇洗涤后干燥,最后置于管式炉内以80ml/min的流速通入由氢气和氩气以体积比为1:9组成的混合气作为保护气,在350℃下进行活化处理4h,之后冷却至室温,并向管式炉内通入由氧气和氦气体积比为0.5:9.5组成的混合气作为保护气,进行钝化处理30min,制得改性高岭土负载管状钴钼硫化物催化剂。
实施例5
一种双氧水生产用高沸点高纯度溶剂油的制备方法,包括以下步骤:
(1)将C9重芳烃、氢气分别预热至380℃后加入到装有实施例1制得的改性高岭土负载管状钴钼硫化物催化剂的固定床反应器内进行反应,控制反应压力为3MPa,C9重芳烃重时空速为2h-1,氢油体积比为500,反应结束后冷却后进行气液分离;
(2)气液分离后得到的液体进入到侧线精馏塔内进行精馏处理,精馏时控制回流比为4,塔顶温度为111.5-112.9℃,塔底温度为164.6-166.2℃,精馏塔的压力为0.01MPa,收集塔底组分,得到高纯度溶剂油。
实施例6
一种双氧水生产用高沸点高纯度溶剂油的制备方法,包括以下步骤:
(1)将C9重芳烃、氢气分别预热至380℃后加入到装有实施例2制得的改性高岭土负载管状钴钼硫化物催化剂的固定床反应器内进行反应,控制反应压力为3MPa,C9重芳烃重时空速为2h-1,氢油体积比为500,反应结束后冷却后进行气液分离;
(2)气液分离后得到的液体进入到侧线精馏塔内进行精馏处理,精馏时控制回流比为4,塔顶温度为111.5-112.9℃,塔底温度为164.6-166.2℃,精馏塔的压力为0.01MPa,收集塔底组分,得到高纯度溶剂油。
实施例7
一种双氧水生产用高沸点高纯度溶剂油的制备方法,包括以下步骤:
(1)将C9重芳烃、氢气分别预热至380℃后加入到装有实施例3制得的改性高岭土负载管状钴钼硫化物催化剂的固定床反应器内进行反应,控制反应压力为3MPa,C9重芳烃重时空速为2h-1,氢油体积比为500,反应结束后冷却后进行气液分离;
(2)气液分离后得到的液体进入到侧线精馏塔内进行精馏处理,精馏时控制回流比为4,塔顶温度为111.5-112.9℃,塔底温度为164.6-166.2℃,精馏塔的压力为0.01MPa,收集塔底组分,得到高纯度溶剂油。
实施例8
一种双氧水生产用高沸点高纯度溶剂油的制备方法,包括以下步骤:
(1)将C9重芳烃、氢气分别预热至380℃后加入到装有实施例4制得的改性高岭土负载管状钴钼硫化物催化剂的固定床反应器内进行反应,控制反应压力为3MPa,C9重芳烃重时空速为2h-1,氢油体积比为500,反应结束后冷却后进行气液分离;
(2)气液分离后得到的液体进入到侧线精馏塔内进行精馏处理,精馏时控制回流比为4,塔顶温度为111.5-112.9℃,塔底温度为164.6-166.2℃,精馏塔的压力为0.01MPa,收集塔底组分,得到高纯度溶剂油。
应用实施例
采用内径为4.8cm、高度为100cm的反应器作为滴流床反应器,夹套采用水浴保温,反应器的底部和上部分别加入300ml/360g小瓷球,中部填装900ml/836g、Φ=2mm的Pd/Al2O3催化剂,装填高度为50cm;
分别将实施例5-实施例8制得的高纯度溶剂油与磷酸三辛酯以质量比为2:1的比例混合组成溶剂,即为溶剂A、溶剂B、溶剂C、溶剂D,分别将溶剂A、溶剂B、溶剂C、溶剂D和2-乙基蒽醌以1L:60g的比例混合组成工作液,分别即为工作液A、工作液B、工作液C、工作液D;
采用柱塞泵分别将工作液A、工作液B、工作液C、工作液D从滴流床反应器的顶部进料,流量控制为500ml/h,氢气由滴流床反应器顶部与工作液并流进入到滴流床反应器内,加氢反应压力控制为0.3MPa,反应温度控制为55-65℃,并考察各个条件下的氢化效率;其中对比例中采用的溶剂为C9重芳烃与磷酸三辛酯以质量比为2:1的比例混合组成,测试结果如表1所示:
表1
从上述测试结果可以看出,本发明制得的溶剂油与磷酸三锌酯复配用于双氧水生产用溶剂时,氢化效率较高,且在催化剂使用5次后,依然能保持较好的氢化效率,这主要是由于本发明制得的溶剂油对催化剂的影响较小。
此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (10)
1.一种双氧水生产用高沸点高纯度溶剂油的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将C9重芳烃、氢气分别预热后加入到装有改性高岭土负载管状钴钼硫化物催化剂的固定床反应器内进行反应,反应结束后冷却后进行气液分离;
(2)气液分离后得到的液体进入到侧线精馏塔内进行精馏处理,精馏时控制回流比为4,塔顶温度为111.5-112.9℃,塔底温度为164.6-166.2℃,精馏塔的压力为0.01MPa,收集塔底组分,得到高纯度溶剂油。
2.根据权利要求1所述的一种双氧水生产用高沸点高纯度溶剂油的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述反应的温度为350-410℃,反应压力为2-3MPa,反应温度为380-410℃,C9重芳烃重时空速为1.5-2.5h-1,氢油体积比为500。
3.根据权利要求1所述的一种双氧水生产用高沸点高纯度溶剂油的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述改性高岭土负载管状钴钼硫化物催化剂的制备方法为:
S1:将高岭土进行预处理,之后与盐酸溶液混合活化处理,最后洗涤干燥后煅烧,制得酸化高岭土;
S2:将乙酸钴和钼酸铵溶于去离子水中,然后加入上述制得的酸化高岭土,加入无水乙醇,搅拌混合后回流反应,反应结束后冷却至室温,将反应液过滤,并将得到的沉淀洗涤后干燥,最后将得到的固体置于高压釜内,边搅拌边向高压釜内加入硫化剂溶液,采用氢气将高压釜内的空气置换出,之后通入氢气进行硫化反应,反应结束后将反应液过滤,得到的沉淀采用无水乙醇洗涤后干燥,最后置于管式炉内进行活化处理,之后进行钝化处理,制得改性高岭土负载管状钴钼硫化物催化剂。
4.根据权利要求3所述的一种双氧水生产用高沸点高纯度溶剂油的制备方法,其特征在于,步骤S1中,所述预处理时的温度为700-750℃,时间为3-4h;所述煅烧处理的温度为500-600℃,时间为3-4h 。
5.根据权利要求3所述的一种双氧水生产用高沸点高纯度溶剂油的制备方法,其特征在于,步骤S1中,所述盐酸溶液的浓度为5-6mol/L,活化处理时固体与液体的用量比为9g:(50-60)ml,所述活化处理的温度为75-85℃,时间为5-7h。
6.根据权利要求3所述的一种双氧水生产用高沸点高纯度溶剂油的制备方法,其特征在于,步骤S2中,所述乙酸钴、钼酸铵、酸化高岭土的用量比为4mmol:(0.4-0.6)mmol:(2-5)g;所述回流反应的温度为75-85℃,时间为3-5h。
7.根据权利要求3所述的一种双氧水生产用高沸点高纯度溶剂油的制备方法,其特征在于,步骤S2中,硫化剂溶液为质量浓度为2%的二硫化碳乙醇溶液;固体与硫化剂溶液的质量比为(0.3-0.5):30。
8.根据权利要求3所述的一种双氧水生产用高沸点高纯度溶剂油的制备方法,其特征在于,步骤S2中,所述硫化反应时的初始压力为2MPa,温度为120℃,时间为5-7h,搅拌速率为500-600转/分。
9.根据权利要求3所述的一种双氧水生产用高沸点高纯度溶剂油的制备方法,其特征在于,步骤S2中,活化处理时采用氢气和氩气的混合气作为保护气,其中氢气与氩气的体积比为1:9;保护气的流速为80ml/min,活化时间为3-4h,温度为300-400℃。
10.根据权利要求3所述的一种双氧水生产用高沸点高纯度溶剂油的制备方法,其特征在于,步骤S2中,所述钝化处理时的保护气为氧气和氦气的混合气,氧气和氦气的体积比为0.5:9.5,温度为室温,时间为20-30min。
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