CN1480390A - 过氧化氢生产中蒽醌工作液氢化用固定床反应器 - Google Patents

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莅 王
王莅
刘国柱
米镇涛
王亚权
张香文
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本发明公开了一种过氧化氢生产中蒽醌工作液氢化用固定床反应器，属于蒽醌法生产过氧化氢技术。该反应器包括由壳体、壳体内顶部设置蒽醌工作液喷淋器、壳体内底部设置催化剂颗粒或填料的支撑板构成，其特征在于：在反应器内于喷淋器与支撑板之间的中间段，由上至下依次相间装填填料层和催化剂层，并且填满整个中间段。本发明优点在于，设备少，实施简单，操作条件易控，效率高，能显著提高反应器的空时收率(gH2O2/kgcat.h)，节约催化剂用量。采用本发明的反应器与全床填充催化剂的反应器相比较，空时收率可提高25％以上。

Description

过氧化氢生产中蒽醌工作液氢化用固定床反应器
                           技术领域
本发明涉及一种过氧化氢生产中蒽醌工作液氢化用固定床反应器。属于蒽醌法生产过氧化氢技术。
                           背景技术
过氧化氢是一种重要的化学品，广泛用于化学品合成、漂白和环境保护等领域。目前，过氧化氢的生产技术主要是蒽醌衍生物自动氧化法(简称蒽醌法)。蒽醌法的典型化学反应式，见(1)和(2)。
Figure A0313044300031
式中R为烷基
反应过程是在催化剂存在下用氢气将工作液(所述的工作液是烷基蒽醌溶于适当有机溶剂的溶液)中的烷基蒽醌氢化，生成相应的烷基氢蒽醌(见反应式1)。溶剂中的氢蒽醌与催化剂分离后经氧化生成过氧化氢，同时氢蒽醌复原为蒽醌(见反应式2)。最后用水萃取有机溶剂中的过氧化氢，得到过氧化氢水溶液。目前绝大多数生产厂家采用这一工艺生产过氧化氢，其中的蒽醌工作液氢化反应过程通常是采用固定床反应器，反应器内只装填载有金属钯的颗粒催化剂，反应器的操作压力为0.1～0.3MPa，操作温度为30～70℃。这样的固定床反应器存在的问题是气液传质性能差。为了改善气液扩散过程，专利U.S.Pat.2 837 411报道了在反应器前加预混合反应器，专利U.S.Pat.4 428 922在固定床反应器前加装静态混合器。专利U.S.Pat.5 071 634采用管式反应器，器内有多个由惰性材料制成的静态混合器，每个混合器后有一个蜂窝结构(Honeycomb)的催化剂段。专利WO 9302960对上述催化剂段的结构进行了改进，其中之一是在金属网内装粒径0.5～1.5mm的负载型Pd催化剂(载体为活性碳，Pd含量为5％)；另一种改进的结构是在两层金属网之间填装上述催化剂。这样的设备结构复杂，投资大。
                           发明内容
本发明的目的在于提供一种过氧化氢生产中蒽醌工作液氢化用固定床反应器，所述的反应器氢化反应工艺简单，操作条件易控，效率高，能显著提高反应器的空时收率(gH2O2/kgcat.h)，节约催化剂用量。
本发明是通过下述技术方案加以实现的。包括由壳体、壳体内顶部设置蒽醌工作液喷淋器、壳体内底部设置催化剂颗粒或填料的支撑板构成的氢化反应器，其特征在于：在反应器内于喷淋器与支撑板之间的中间段，由上至下依次相间装填填料层和催化剂层，并且填满整个中间段。
上述填料层和催化剂层至少为2层段。催化剂的床层填充高度与填料的床层填充高度比为0.1～20，优选0.5～5。
上述的填料层装填的填料是拉西环、阶梯环、矩鞍环、θ环填料；或是规整填料的板波纹、丝网波纹填料；或是玻璃球、氧化铝颗粒；或者是填料与玻璃球和氧化铝颗粒的混合物。
采用上述的氢化反应器，加上包括压缩机、气液分离器构成的氢化反应装置实现蒽醌氢化反应过程：在反应器顶部，蒽醌工作液和氢气并流进入反应器，通过在填料段混合扩散传质，在催化剂段反应，从反应器底部产出的气液混合物经气液分离器底产出氢化液，顶部产出氢气经压缩机进入反应器内循环使用，反应器优选操作条件为：温度30～80℃，压力101.3～1013kPa。
本发明优点在于：设备少，实施简单，操作条件易控，效率高，能显著提高反应器的空时收率(gH2O2/kgcat.h)，节约催化剂用量。采用本发明的反应器与全床填充催化剂的反应器相比较，空时收率可提高25％以上。
                          附图说明
附图1为本发明固定床反应器结构示意图。
图1中：1为氢气或含氢气体进口，2为蒽醌工作液进口，3为分布器，4为填料段，5为催化剂段，6为气液分离器，7为压缩机，8为氢化蒽醌工作液。
                            具体实施方式
实施例1反应器内径为φ21mm，高70cm，从反应的顶部到低部依次装填填料段和催化剂段共四段，其中填料段采用γ-Al2O3颗粒填料，尺寸为φ2.5mm，高度为15cm，催化剂段装填直径为2.5mm的Pd/Al2O3，填充高度分别为18、17cm。工作液流量为27.3mL/min，氢气的流量为45mL/min，反应器操作温度为53℃。氢化反应的结果如表1所示。
                 表1 氢化反应结果
工作液流量mL/min     氢气流量mL/min     操作压力kPa 空时收率gH2O2/kgcat.h
    27.3     45.0     150     55.07
    27.3     45.0     200     61.99
    27.3     45.0     250     72.74
实施例2(对比例)。采用上述同样的反应器，反应器内只装填催化剂，填充高度为65cm，Pd/Al2O3催化剂直径为2.5mm。工作液流量为27.3mL/min，氢气的流量为45mL/min，反应温度为53℃。氢化反应的结果如表2所示。
                   表2 氢化反应结果
工作液流量mL/min   氢气流量mL/min     操作压力kPa   空时收率gH2O2/kgcat.h
    27.3     45.0     150     44.60
    27.3     45.0     200     47.20
    27.3     45.0     250     50.53
实施例3采用上述同样的反应器，催化剂与填料交替填充，Pd/Al2O3催化剂直径为2.5mm，填充高度分别为18、17cm。两段填料段高度分别为15cm，填料段装入三角螺旋填料，尺寸为φ2.5mm。工作液流量为27.3mL/min，氢气的流量为45mL/min，反应器温度为53℃。氢化反应的结果如表3所示。
                        表3 氢化反应结果
工作液流量mL/min   氢气流量mL/min   操作压力kPa     空时收率gH2O2/kgcat.h
    27.3     45.0     150     77.06
    27.3     45.0     200     83.27
    27.3     45.0     250     93.39
从表中数据可以看出，采用本发明的反应器进行蒽醌氢化反应，其过氧化氢的空时收率明显高于现有反应器的空时收率。

Claims (3)

1.一种过氧化氢生产中蒽醌工作液氢化用固定床反应器，该反应器包括由壳体、壳体内顶部设置蒽醌工作液喷淋器、壳体内底部设置催化剂颗粒或填料的支撑板构成，其特征在于：在反应器内于喷淋器与支撑板之间的中间段，由上至下依次相间装填填料层和催化剂层，并且填满整个中间段。
2.按权利要求1所述的过氧化氢生产中蒽醌工作液氢化用固定床反应器，其特征在于：填料层和催化剂层至少为2层段，催化剂的床层填充高度与填料的床层填充高度比为0.1～20，优选0.5～5。
3.按权利要求1所述的过氧化氢生产中蒽醌工作液氢化用固定床反应器，其特征在于：填料层装填的填料是拉西环、阶梯环、矩鞍环、θ环填料；或是规整填料的板波纹、丝网波纹填料；或是玻璃球、氧化铝颗粒；或者是填料与玻璃球和氧化铝颗粒的混合物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103721666A (zh) * 2013-12-13 2014-04-16 天津大学 一种具有较低压降的催化精馏填料
CN103775246A (zh) * 2014-03-03 2014-05-07 葛明龙 过氧化氢/液氢气体发生器和推力室
CN104843648A (zh) * 2015-06-02 2015-08-19 傅骐 蒽醌法制取过氧化氢的固定床加氢反应系统
CN114471379A (zh) * 2022-02-10 2022-05-13 万华化学集团股份有限公司 具有弹性填料的滴流床反应器及用其制备1,3-环己二甲胺的方法

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