JP2024515084A

JP2024515084A - 過酸化水素水を製造するマイクロ界面強化酸化システム及び酸化方法

Info

Publication number: JP2024515084A
Application number: JP2023563961A
Authority: JP
Inventors: 張志炳; 周政; 田洪舟; 李磊; 張鋒; 孟為民; 王宝栄; 楊高東; 羅華勲; 楊国強; 曹宇
Original assignee: Nanjing Institute of Microinterface Technology Co Ltd
Current assignee: Nanjing Institute of Microinterface Technology Co Ltd
Priority date: 2021-07-16
Filing date: 2021-07-30
Publication date: 2024-04-04
Also published as: WO2023284028A1; US20240261748A1; CN113479851B; CN113479851A; US12090458B2; EP4371934A1

Abstract

本発明は、過酸化水素水を製造するマイクロ界面強化酸化システム及び酸化方法を提供する。マイクロ界面強化酸化システムは、酸化反応塔を備え、前記酸化反応塔の側面頂部には、水素化アントラキノンを輸送するための液相パイプラインが設けられ、前記酸化反応塔の側面底部に空気を輸送するための気相パイプラインが設けられ、前記酸化反応塔内には、上から下の順に液体分配器、充填区域、受液器及び混合マイクロ界面ユニットが設けられ、前記混合マイクロ界面ユニットは上下に連通された上置型マイクロ界面発生器と、下置型マイクロ界面発生器とを備え、送り込まれた水素化アントラキノンは液体分配器により分配された後、前記混合マイクロ界面ユニット内で空気と混合、分散、粉砕されるまで順次下降する。本発明のマイクロ界面強化酸化システムを採用することにより、酸素利用率を上げ、設置面積が小さく操作が簡単になる。【選択図】図1

Description

本発明は、過酸化水素水製造の技術分野に関し、特に、過酸化水素水を製造するマイクロ
界面強化酸化システム及び酸化方法に関する。

過酸化水素水は、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の水溶液で、重要な無機過酸化物で、酸化性、
漂白性及び使用過程の環境配慮などの特性を持ち、織物、紙パルプの脱色、化学合成、廃
水処理、医療、冶金、軍事産業、食品加工などの分野において酸化剤、漂白剤、消毒剤、
重合開始剤及び架橋剤、推進剤等として使用できる。環境保全法規制が益々厳しくなるこ
とに伴い、過酸化水素直接酸化法（ＨＰＰＯ法）によるプロピレンオキシド、グリーンカ
プロラクタムなどの生産能力が増大したため、Ｈ２Ｏ２市場の需要が旺盛となっている。
過酸化水素の製造方法としては、アントラキノン法、電気分解法、イソプロパノール酸化
法、無機反応法、水素と酸素の直接合成法などが挙げられ、アントラキノン法は現在、国
内外で過酸化水素の製造方法の主流となっている。
アントラキノン法による過酸化水素の製造工程は、２－エチルアントラキノン（ＥＡＱ）
を担体、重質芳香族化合物（ＡＲ）及びリン酸トリオクチル（ＴＯＰ）を混合溶媒として
、所定の組成を有する溶液（作動溶液）に調合し、パラジウム触媒又はニッケル触媒の作
用下で、アルキルアントラキノンの接触水素化と空気酸化を交互に行い、酸化により生成
した過酸化水素を水で抽出して粗過酸化水素水とし、アルキルアントラキノンを再利用で
きる。たさし、現在の工程において、酸化過程中の酸素の利用率が比較的低いため、製造
された過酸化水素水の収率が比較的低い。
上記の点に鑑みて本発明がなされた。

本発明の第１の目的は、酸化反応塔内に混合マイクロ界面ユニットを設け、空気と水素化
アントラキノンの酸化反応前に空気を微小気泡に粉砕し、空気と水素化アントラキノンと
間の相境界物質移動面積を増大させことで、酸化反応塔内で空気と水素化アントラキノン
とを十分に混合できないことにより、酸素利用率が低く、製品の収率が低いという従来技
術の問題を解決する、過酸化水素水を製造するマイクロ界面強化酸化システムを提供する
ことである。
本発明の第２の目的は、反応により得られた過酸化水素水は純度が高く、幅広く応用され
、過酸化水素水自体の応用面を広げ、広く普及、応用する価値がある、マイクロ界面強化
酸化システムを用いて過酸化水素水を製造する反応方法を提供することである。

本発明の上記目的を達成するため、次の技術的手段を採用した。
本発明は、酸化反応塔を備えた過酸化水素水を製造するマイクロ界面強化酸化システムを
提供する。前記酸化反応塔の側面頂部には、水素化アントラキノンを輸送するための液相
パイプラインが設けられ、前記酸化反応塔の側面底部に空気を輸送するための気相パイプ
ラインが設けられ、
前記酸化反応塔内には、上から下の順に液体分配器、充填区域、受液器及び混合マイクロ
界面ユニットが設けられ、前記混合マイクロ界面ユニットは上下に連通された上置型マイ
クロ界面発生器と、下置型マイクロ界面発生器とを備え、送り込まれた水素化アントラキ
ノンは液体分配器により分配された後、前記混合マイクロ界面ユニット内で空気と混合、
分散、粉砕されるまで順次下降し、
前記酸化反応塔内には、上下に連通された上置型マイクロ界面発生器と、下置型マイクロ
界面発生器とを備えた混合マイクロ界面ユニットが設けられる。
ここで、液体分配器は、良好な液体分配の役割を果たすことができる。
好ましくは、前記上置型マイクロ界面発生器と前記下置型マイクロ界面発生器との間に細
長い気液エマルション通路が設けられ、前記気液エマルション通路は気液エマルション出
口に接続され、前記気液エマルション出口は前記下置型マイクロ界面発生器の上側壁に密
着する。
本発明のマイクロ界面強化酸化システムにおいて原料は、水素化アントラキノン及び空気
であり、水素化アントラキノンは水素化塔によって水素添加されて得られた産物であり、
一般的な実際の運転時、まず水素化塔にアントラキノン誘導体を含む作動液及び触媒を輸
送すると共に水素化塔に水素ガスを輸送することで、２-エチルヒドロアントラキノンを
含む混合物を生成し、前記混合物がろ過、冷却を経た後、酸化反応塔に輸送され、酸化反
応塔内においてマイクロ界面で分散・粉砕された空気と気液エマルションを形成して、酸
化反応を行って２－エチルアントラキノン及び過酸化水素を含む混合物を生成すると共に
抽出塔に送り、抽出塔内で２－エチルアントラキノン及び過酸化水素を含む混合物が純水
で抽出され，抽出後に得られた産物が過酸化水素水である。
本発明の技術的手段において、酸化反応塔に混合マイクロ界面ユニットを設けることによ
り、空気利用率を上げ、製品である過酸化水素水の収率を上げ、前記混合マイクロ界面ユ
ニットはマイクロ界面発生器を特定の構造で組み合わせたものであり、上置型マイクロ界
面発生器と、下置型マイクロ界面発生器とを備え、両者を個別に設置するのではなく、上
下に結合して互いに連通するが、このように設置する理由は、混合マイクロ界面ユニット
全体の堅牢性を向上させるためであり、酸化反応塔自体のスペースは比較的狭いため、マ
イクロ界面発生器の設置が分散しすぎる場合、酸化反応塔の正常な動作に影響を与え、ま
た全体として設計された構造により、各マイクロ界面発生器の距離も短くなり、各構成要
素間の相互連携能力が強化され、マイクロ界面で粉砕された気泡同士が衝突した後の分散
・粉砕効果が向上する。互いに連通した通路を通じて気液エマルションの衝突分散と粉砕
を強化する。
なお、本発明の技術的手段において、上置型マイクロ界面発生器と下置型マイクロ界面発
生器は、気液エマルション通路を介して上下連通を実現し、かつ気液エマルション通路は
気液エマルション出口に直接連通され、前記気液エマルション出口は上置型マイクロ界面
発生器により分散・粉砕された後形成された気液エマルションの出口であり、酸化反応塔
の上部は混合ゾーンに属し、下部は激しい反応ゾーンに属しているため、上部での材料の
混合は比較的安定しており、下部での反応はより激しく、反応効果を向上させるため、気
液エマルション通路を少し長くすることができ、気液エマルション通路の誘導作用により
、気液エマルション出口から出る材料に供動力を与え、かつ前記気液エマルション出口は
下置型マイクロ界面発生器の上側壁に密着し、出口から出た気液エマルションはすぐに下
置型マイクロ界面発生器と作用し、分散・粉砕効果が向上する。気液エマルション通路は
、図示されていないが、具体的な構造も本発明の文章的説明を通じて比較的明らかである
。
また、前記気液エマルション出口は、水平方向に沿った直管又は９０度曲管として管口を
鉛直上向き或いは鉛直下向きに設置することができ、水平方向は直接噴射し、鉛直上向き
或いは鉛直下向きの方向は出口に１８０度のリターンベンドを設けることに相当し、気液
エマルジョンの流通量をさらに高め、上部にある混合効果の悪い材料を逆混合して再粉砕
させる。もちろん、最良の方法は管口を複数の方向に排出する形状で、特に下部のマイク
ロ界面発生器によって分散・粉砕された気泡が壁面の微細孔から出た後、気液エマルショ
ン出口から出てくる気液エマルションと衝突作用を直ちに発生するようのように設計でき
、気液エマルション出口は下置型マイクロ界面発生器の壁面の微細孔を完全に覆うことが
できる。
好ましくは、本発明の混合マイクロ界面ユニットにおいて、上置型マイクロ界面発生器は
気液連動式マイクロ界面発生器又は液動式マイクロ界面発生器であり、下置型マイクロ界
面発生器は気動式マイクロ界面発生器である。気動式マイクロ界面発生器の粉砕された気
相は、壁面の孔から分散して上置型マイクロ界面発生器から出てくる気液エマルションと
互相作用し、分散・融合・衝突効果を強化する。上にある一組の混合マイクロ界面ユニッ
トの気液エマルション出口を水平方向に沿って設計し、下にある一組の混合マイクロ界面
ユニットの気液エマルション出口を鉛直上向きに設計でき、下部が反応ゾーンに属するた
め、反応効果を高めるため、噴射された気液エマルションは上向きに出た後上部領域の材
料との混合効果をさらに高め、反応効果を向上することで、原料の利用率を上げる。本発
明の特定の構造を有する酸化反応塔を用いて操作した後、水素化アントラキノンの転化率
は９７％以上に達し、製品の収率は９７％以上に達することができ、酸素利用率も９９％
以上に達することができ、基本的に無駄がない。
好ましくは、前記上置型マイクロ界面発生器は、前記酸化反応塔の頂部に近く配置され、
前記下置型マイクロ界面発生器は前記酸化反応塔の底部に近く配置され、前記気液エマル
ション通路は前記上置型マイクロ界面発生器と前記下置型マイクロ界面発生器との間を連
通する。これにより、気液エマルションが下置型マイクロ界面発生器の方向に移動するの
に十分な勢いを与えるのに十分な長さを確保することができる。
好ましくは、本発明のマイクロ界面強化酸化システムは、液相循環パイプラインをさらに
備え、前記気液連動式マイクロ界面発生器又は液動式マイクロ界面発生器には前記液相循
環パイプラインが接続され、前記液相循環パイプライン上に循環ポンプが設けられる。こ
れにより、前記酸化反応塔の側面及び前記酸化反応塔の塔底から出てくる液相は、前記液
相循環パイプラインを経由して前記上置型マイクロ界面発生器の頂部に戻り、循環パイプ
ラインは液相動力を供給することにより気相を連続的に巻き込んで分散・粉砕の効果を奏
し、エントレインメントパイプを介して酸化反応塔の頂部にある酸素を巻き込んでさらに
利用する。
好ましくは、前記上置型マイクロ界面発生器及び前記下置型マイクロ界面発生器には、マ
イクロ界面発生器に詰まりが発生した時動作状態を切り替えるための別個の制御弁がそれ
ぞれ設けられる。下置型マイクロ界面発生器が気動式マイクロ界面発生器の場合、壁面の
微細孔が詰まりやすいため、システムから直接切り離して動作を停止し、上置型マイクロ
界面発生器のみを使用して動作することも可能であり、上置型的気液エマルション通路の
勢いを利用して気動式マイクロ界面発生器を洗浄することもできる。
当業者は、本発明で採用されるママイクロ界面発生器が、特願第ＣＮ２０１６１０６４１
１１９．６号公報、第２０１６１０６４１２５１．７号公報、第ＣＮ２０１７１０７６６
４３５．０号公報、第ＣＮ１０６１８７６６０号公報、第ＣＮ１０５９０３４２５Ａ号公
報、第ＣＮ１０９４３７３９０Ａ号公報、第ＣＮ２０５８３３１２７Ｕ号公報及び第ＣＮ
２０７５８１７００Ｕ号公報などの本発明者の先行特許で具体化されていることを理解す
ることができる。特願第ＣＮ２０１６１０６４１１１９．６号公報では、マイクロバブル
発生器 (すなわち、マイクロ界面発生器)の具体的な製品構造及び動作原理が詳細に紹介
されており、該特許文献には「マイクロバブル発生器は本体と、二次粉砕部材とを備え、
本体内に空洞を有し、本体に空洞と連通する入口が設けられ、空洞の対向する第１端及び
第２端がどちらも開放し、空洞の横断面面積が空洞の中央から空洞の第１端及び第２端に
向けて減少し、二次粉砕部材は空洞の第１端及び第２端の少なくとも一方に設けられ、二
次粉砕部材の一部が空洞内に設けられ、二次粉砕部材と空洞両端の開放する貫通孔との間
に環状通路が形成される。マイクロバブル発生器は、吸気管及び液体流入管をさらに備え
る。」と記載されている。該特許文献に開示されている具体的構造から分かるように、具
体的動作原理：液体は、液体流入管を経由して接線方向にマイクロバブル発生器内に入り
、超高速で回転し、気体を切断し、気体の気泡を超高速で回転して気体を切断し、気泡を
マイクロサイズの微細気泡に粉砕することで、液相と気相との間の物質移動面積を増大す
ることである。かつ該特許文献におけるマイクロバブル発生器は、気動式マイクロ界面発
生器である。
なお、特許文献である第２０１６１０６４１２５１．７号公報には、一次気泡粉砕器は循
環液入口、循環ガス入口及び気液混合物出口を有し、二次気泡粉砕器は投入口と気液混合
物出口を連通させることが記載され、気泡粉砕器は気液を混合して入る必要があることを
示している。また、後記の図面から分かるように、一次気泡粉砕器は主に循環液を動力と
するため、液動式マイクロ界面発生器に属し、二次気泡粉砕器は気液混合物を楕円形の回
転ボールに導入して回転することで、回転の過程中で気泡粉砕を実現するため、実際に気
液連動式マイクロ界面発生器に属する。実際、液動式マイクロ界面発生器であっても、気
液連動式マイクロ界面発生器であっても、いずれもマイクロ界面発生器の具体的な形態に
属するが、本発明で採用されるマイクロ界面発生器は、上述のいくつかの形態に限定され
ず、先行特許文献に記載されている気泡粉砕器の具体的構造は、本発明のマイクロ界面発
生器が採用できる形態のうちの１つのみである。
また、特許文献である第２０１７１０７６６４３５．０号公報には、「気泡粉砕器の原理
は、高速射流による気体の相互衝突」と記載され、マイクロ界面強化反応器に使用して、
気泡粉砕器とマイクロ界面発生器との間の相関関係を検証できるとも記載されている。特
許文献である第ＣＮ１０６１８７６６０号公報には、気泡粉砕器の具体的構造についても
関連記載があり、具体的には明細書の段落［００３１］～［００４１］及び添付の図面を
参照にし、気泡粉砕器Ｓ－２の具体的動作原理を詳細に記載しており、気泡粉砕器の頂部
は液相入口、側面が気相入口であり、頂部から入ってくる液相により巻き込み動力を提供
して、超微細気泡に粉碎する効果を奏す。添付の図面からも気泡粉砕器が円錐形を呈する
構造で、上部の直径が下部の直径よりも大きいことも図面から分かるが、これは液相がよ
り良い巻き込み動力を提供できるためでもある。
先行特許の出願初期、マイクロ界面発生器は、開発されたばかりであったため、初期では
マイクロバブル発生器（ＣＮ２０１６１０６４１１１９．６）、気泡粉砕器（２０１７１
０７６６４３５．０）等と名付けられ、絶え間ない技術改良につれ、後にマイクロ界面発
生器に改名され、現在本発明におけるマイクロ界面発生器は以前のマイクロバブル発生器
、気泡粉砕器等に相当するが、名称が違うだけである。
要するに、本発明のマイクロ界面発生器は、従来技術に属し、いくつかの気泡粉砕器は気
動式気泡粉砕器タイプに属し、いくつかの気泡粉砕器が液動式気泡粉砕器タイプに属し、
またいくつかの気泡粉砕器が気液連動式気泡粉砕器タイプに属するが、タイプ間の差は主
に具体的な操業状況の違いによって選択される。また、マイクロ界面発生器と反応器、及
びその他の設備との接続（接続構造、接続位置を含む）は、マイクロ界面発生器の構造に
よって決定し、ここで限定されない。
好ましくは、前記酸化反応塔の内壁の両側には、どちらも反応効果を高めるためのグリッ
ドが設けられる。原料自体に泡が多く含まれているため、酸化反応塔の中央にはいくつか
のグリッドが設けられている。
好ましくは、本発明のマイクロ界面強化酸化システムは、気液分離器をさらに備え、前記
酸化反応塔内の液体分配器の上部にある気相は、前記気液分離器によって気液を分離した
後、気相が排出され、液相が受液器の下部に戻る。その後液相が反応に参加し、気相部分
がバブルキャップを通過して塔頂方向に向かう。
好ましくは、バブルキャップトレイの側面にダウンカマーが設けられ、ダウンカマーは内
部が円形のダウンカマーであり、前記ダウンカマーがダウンカマーの内壁に密着されるか
、又はパイプラインを介して前記ダウンカマーの内壁に接続される。
好ましくは、酸化反応塔の外側にダウンカマーが設けられ、ダウンカマーの上端は前記バ
ブルキャップトレイと連通し、下端が前記混合マイクロ界面ユニットと連通する。ダウン
カマーは、酸化反応塔の内部又は酸化反応塔の外部に設ける２つの方法を用いることがで
き、内部に設けられたダウンカマーの具体的構造は、円形ダウンカマーであり、もちろん
ダウンカマーの設置位置は壁に直接密着して設けることも壁から一定の距離を保つことも
できる。
なお、混合マイクロ界面発生器の上部には、多層トレイが対応して設けられ、目的は完全
混合流れの状態を栓流に変えることで、反応で生成された泡をよりよく除去できることで
ある。
本発明は、過酸化水素水を製造するマイクロ界面強化酸化システムの酸化方法を提供し、
空気をマイクロ界面粉砕した後、水素化アントラキノンと酸化反応を行って過酸化水素水
を生成するステップを含む。
好ましくは、酸化反応の温度は、３５～６０℃、好ましくは４５～５５℃、反応圧力は０
．２～０．４ＭＰａ、好ましくは０．２５～０．３５ＭＰａである。
本発明の酸化方法を用いて得られる過酸化水素水の製品は、品質が良く、収率が高い。か
つ該製造方法自体は、反応温度が低く、圧力が大幅に下げ、液空間速度が高いため、生産
能力が向上することに相当する。

従来技術と比較して、本発明の有利な効果としては、
（１）本発明は、酸化反応塔内に混合マイクロ界面ユニットを設け、空気と水素化アント
ラキノンの酸化反応前に空気を微小気泡に粉砕し、空気と水素化アントラキノンと間の相
境界物質移動面積を増大させことで、酸化反応塔内で空気と水素化アントラキノンとを十
分に混合できないことにより、酸素利用率が低く、製品の収率が低いという従来技術の問
題を解決し、
（２）本発明の酸化方法は、操作が簡単であり、反応により得られた過酸化水素水は純度
が高く、幅広く応用され、過酸化水素水自体の応用面を広げ、広く普及、応用する価値が
ある。

以下の好ましい実施形態の詳細な説明を読めば、様々な他の利点及び効果が当業者にとっ
てより一層明らかになるであろう。添付の図面は、好ましい実施形態を例示することのみ
を目的としており、本発明を限定するものと見なされるべきではない。また、図面を通し
て、同じ符号を付けたものは、同じ構成要素を示す。
本発明の実施例により提供される過酸化水素水を製造するマイクロ界面強化酸化システムの概略構成図である。

符号の説明
１－酸化反応塔１１－液相パイプライン
１２－気相パイプライン１３－混合マイクロ界面ユニット
１３１－上置型マイクロ界面発生器１３２－下置型マイクロ界面発生器
１３３－気液エマルション通路１３４－制御弁
１３５－液相循環パイプライン１３６－循環ポンプ
１４－グリッド１５－受液器
１６－充填区域１７－液体分配器
１８－気液分離器１９－ダウンカマー

以下、添付の図面及び具体的実施形態を参照して、本発明の技術的手段を詳細に説明する
が、当業者であれば以下に描写される実施例は本発明の一部の実施例であり、全ての実施
例でないことを理解するであろう。これは本発明を説明するためにのみ使用されており、
本発明の範囲を限定するものとして見なされるべきではない。本発明中の実施例に基づい
て、当業者は創造性の活動をしない前提で得られた全ての他の実施例は、いずれも本発明
の保護範囲に属する。実施例中、特に条件を示さないものは従来の条件又はメーカーの推
奨条件に従い実施する。使用した試薬或いは機器はメーカーを明記しない場合、いずれも
商業的に入手することができる従来品であった。
本発明の説明において、用語「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「鉛直」、「
水平」、「内」、「外」などが示した方位又は位置関係は、図面に基づいて示した方位又
は位置関係であり、単に本発明を簡単に説明しやすくするためであり、示された装置又は
部材が必ず特定の方位を有し、または特定の方位で構成され操作することと指示又は示唆
するものではないので、本発明に対する限定と理解してはいけない。なお、用語「第１」
、「第２」、「第３」は単に目的を描写するのに使われており、比較的な重要性を指示又
は示唆すると理解してはいけない。
特に明確に指定及び限定しない限り、本発明の説明において、用語「取り付けられた」、
「結合された」、「接続された」は、広義に解釈すべきであり、例えば、固結であっても
よく、取り外し可能な接続又は一体になり、機械的接続であり得、電気的接続であっても
よく、直接的接続であり得、中間要素を介して間接的に結合してもよく、２つの要素内部
の連通であり得る。当業者にとって、具体的状況に応じて本発明における上記用語の具体
的意味を理解することができる。

以下、本発明における技術的手段をより明確に説明するため、具体的実施例の形で説明す
る。

実施例
図１に示すように、本発明の実施例に係る過酸化水素水を製造するマイクロ界面強化酸化
システムは、主に酸化反応塔１と、酸化反応塔１内部に設けられた混合マイクロ界面ユニ
ット１３とを備え、酸化反応塔１内では、主に水素化アントラキノンと空気が酸化反応を
起こして過酸化水素水を生成し、酸化効果を高めるため、酸化反応塔の内壁の両側にどち
らも反応効果を高めるグリッド１４が設けられ、グリッド１４は左右対称に配置されてい
る。
該実施例の混合マイクロ界面ユニット１３は、上下に連通する上置型マイクロ界面発生器
１３１及び下置型マイクロ界面発生器１３２を備え、前記上置型マイクロ界面発生器１３
１と前記下置型マイクロ界面発生器１３２との間に気液エマルション通路１３３が設けら
れ、前記気液エマルション通路１３３は気液エマルション出口に接続され、前記気液エマ
ルション出口は前記下置型マイクロ界面発生器１３２の上側壁に密着し、気液エマルショ
ン出口の向きは水平方向に沿った直管又は９０度曲管で、管口を鉛直上向き或いは鉛直下
向きにし、本実施例は水平方向である。上置型マイクロ界面発生器１３１の頂部に塔頂部
の空気を巻き込むためのエントレインメントパイプが設けられる。
本発明の実施例に係る混合マイクロ界面ユニット１３において、上置型マイクロ界面発生
器１３１は、気液連動式マイクロ界面発生器又は液動式マイクロ界面発生器であり、下置
型マイクロ界面発生器１３２は気動式マイクロ界面発生器である。気液連動式マイクロ界
面発生器又は液動式マイクロ界面発生器は液相循環パイプライン１３５に接続され、前記
液相循環パイプライン１３５に循環ポンプ１３６が設けられ、液相循環パイプライン１３
５は上置型マイクロ界面発生器１３１に卷吸動力を供給するために用いられ、酸化反応塔
１の側面及び酸化反応塔１の塔底から出てくる液相が液相循環パイプライン１３５を経由
して上置型マイクロ界面発生器１３１の頂部に戻る。つまり、酸化反応塔１の底部から出
てくる液相の一部は空になり、残りの一部は酸化反応塔１の側面から出てくる液相と合流
し、気液分離器により気液を分離した後、循環ポンプ１３６を介して戻る。
マイクロ界面発生ユニットの分散・粉砕作用により、酸素をマイクロサイズの微細気泡に
粉砕し、気泡を酸化反応塔１の内部に放出することで、空気が微細気泡の状態で水素化ア
ントラキノンと十分に接触することができるようになる。
なお、上置型マイクロ界面発生器１３１及び前記下置型マイクロ界面発生器１３２には、
マイクロ界面発生器に詰まりが発生した時動作状態を切り替えるための別個の制御弁１３
４がそれぞれ設けられ、下置型マイクロ界面発生器は一般的に気動型を選択するため、比
較的詰まりやすく、制御弁１３４を閉じて上置型マイクロ界面発生器１３１のみを用いて
動作することができ、かつ上置型マイクロ界面発生器１３１が動作している時下置型マイ
クロ界面発生器１３２を洗浄することができる。下置型マイクロ界面発生器が使用されな
い場合、気相は直接気相パイプラインの分岐管枝を経由して上置型マイクロ界面発生器へ
向かって巻き込みを行うことができる。
酸化反応塔１の側頂部には、水素化アントラキノンを輸送するための液相パイプライン１
１が設けられ、酸化反応塔の側底部には空気を輸送するための気相パイプライン１２が設
けられ、液相パイプライン１１は水素化アントラキノンを送り込むために用いられ、気相
パイプライン１２は空気を送り込むことで、空気をマイクロ界面発生器に導入するために
用いられ、したがって、気相と液相が向流になり、接触確率が高まる。酸化反応塔１には
、上から下の順に液体分配器１７、充填区域１６、受液器１５及び混合マイクロ界面ユニ
ット１３が設けられるため、酸化反応塔の上部からくる液相が液体分配器によって分配さ
れた後、充填区域１６で精留反応を行った後、バブルキャップで液体を蓄積した後で反応
効果を向上させる。
酸化反応塔１の塔頂から出た気相は、酸化反応塔１に接続された気液分離器１８に向かい
、酸化反応塔１内の液体分配器１７の上部にある気相は気液分離器１８によって気液を分
離した後、気相が排出され、液相が受液器１５の下部に戻り、受液器に複数の気体上昇管
があり、液体が防液堤から下部へ溢れ、気相が気体上昇管を経由して充填区域に向かう。
受液器１５の側面にダウンカマーが設けられ、ダウンカマー１９は、内部が円形のダウン
カマーである、前記ダウンカマーがダウンカマー１９の内壁に密着されるか、又はパイプ
ラインを介して前記ダウンカマー１９の内壁に接続される。また、該ダウンカマー１９は
、外部に設けられることも可能であり、ダウンカマー１９の上端は前記受液器１５と連通
し、下端が混合マイクロ界面ユニット１３と連通し、該実施例は主にダウンカマー１９を
内部に設ける方法を用いる。
酸化反応塔１で生成した製品は、次の抽出セクションに向かい、テールガスが回収され、
テールガス中に含まれる酸素は多くなく、本発明の酸化方法の酸素利用率が高いことを示
している。
分散、物質移動の効果を高めるため、マイクロ界面発生器を増設することもでき、取り付
け位置は特に限定されず、外付けでも内蔵でも可能であり、内蔵の場合、マイクロ界面発
生器の出口から出る微細気泡との衝突を実現するため、ケトルの側壁に対向配置すること
もできる。
上記実施例において、ポンプの数については特に制限はなく、必要に応じて対応する位置
に設けることができる。
該実施例において、水素化アントラキノンの質量濃度は、１２０ｇ／Ｌ、有機溶媒は芳香
族炭化水素、酸化加熱の一定温度は３５℃、酸化反応塔１の反応圧力は０．２ＭＰａであ
り、流量１５Ｌ／分で空気を導入し、反応時間は１０分であり、反応終了後試料を採取し
て転化率、酸素利用率を分析した。
水素化アントラキノンの転化率＝反応した原料量／元の原料量×１００％
酸素利用率＝反応した酸素量／元の空気中に含まれる酸素量×１００％
分析結果：水素化アントラキノンの転化率は、９７．５％、酸素利用率は９７．５％であ
った。

実施例２
その他の操作工程は、実施例１と同様であり、酸化加熱の一定温度は４５℃、酸化反応塔
１の反応圧力は０．２５ＭＰａであり、分析結果：水素化アントラキノンの転化率は９６
．５％、酸素利用率は９６．５％であった。

実施例３
その他の操作工程は、実施例１と同様であり、酸化加熱の一定温度は５５℃、酸化反応塔
１の反応圧力は０．３５ＭＰａであり、分析結果：水素化アントラキノンの転化率は９６
．５％、酸素利用率は９６．５％であった。

比較例１
混合マイクロ界面ユニット１３を設置しないことを除き、その他の操作工程は、実施例１
と同様であり、分析結果：水素化アントラキノンの転化率は、９１％、酸素利用率は９１
％であった。

比較例２
混合マイクロ界面ユニット１３を単一の気動型マイクロ界面発生器に変更したことを除き
、その他の操作工程は、実施例１と同様であり、分析結果：水素化アントラキノンの転化
率は、９６．５％、酸素利用率は９６．５％あった。

要するに、従来技術の過酸化水素水を製造するマイクロ界面強化酸化システムと比較して
、本発明のマイクロ界面強化酸化システムは、設備構成要素が少なく、設置面積が小さく
、エネルギー消費が低く、コストが低く、安全性が高く、反応が制御可能で、原料の転化
率が高く、過酸化水素水製造分野に操作性がより高いマイクロ界面強化酸化システムを提
供することに相当し、広く普及、応用する価値がある。
最後に特筆すべきことは、以上の各実施例は、あくまでも本発明の技術的手段を明らかに
するものであって、本発明はこれら実施形態により何ら限定されるものではない。本発明
は、前述の実施例を参照して詳細に説明されたが、前述の各実施例に記載された技術的手
段を修正する又はこのうちの一部或いは全部の技術的特徴を均等物で置き換えることがで
き、かかる修正又は置換は、対応する技術的手段の本質を本発明の各実施例の技術的手段
の範囲から逸脱するものではないことは、当業者によって理解されるだろう。

Claims

過酸化水素水を製造するマイクロ界面強化酸化システムであって、酸化反応塔を備え、前
記酸化反応塔の側面頂部には、水素化アントラキノンを輸送するための液相パイプライン
が設けられ、前記酸化反応塔の側面底部に空気を輸送するための気相パイプラインが設け
られ、
前記酸化反応塔内には、上から下の順に液体分配器、充填区域、受液器及び混合マイクロ
界面ユニットが設けられ、前記混合マイクロ界面ユニットは上下に連通された上置型マイ
クロ界面発生器と、下置型マイクロ界面発生器とを備え、送り込まれた水素化アントラキ
ノンは前記液体分配器により分配された後、前記混合マイクロ界面ユニット内で空気と混
合、分散、粉砕されるまで順次下降する
ことを特徴とする、マイクロ界面強化酸化システム。
液相循環パイプラインをさらに備え、前記酸化反応塔の側面及び前記酸化反応塔の塔底か
ら出てくる液相は、前記液相循環パイプラインを経由して前記上置型マイクロ界面発生器
の頂部に戻ることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロ界面強化酸化システム。
気液分離器をさらに備え、前記酸化反応塔内の前記液体分配器の上部にある気相は、前記
気液分離器によって気液を分離した後、気相が排出され、液相が受液器の下部に戻ること
を特徴とする、請求項１に記載のマイクロ界面強化酸化システム。
バブルキャップトレイの側面にダウンカマーが設けられ、前記ダウンカマーは内部が円形
のダウンカマーであり、前記ダウンカマーが前記ダウンカマーの内壁に密着されるか、又
はパイプラインを介して前記ダウンカマーの内壁に接続されることを特徴とする、請求項
１に記載のマイクロ界面強化酸化システム。
酸化反応塔の外側にダウンカマーが設けられることを特徴とする、請求項１に記載のマイ
クロ界面強化酸化システム。
前記上置型マイクロ界面発生器及び前記下置型マイクロ界面発生器には、マイクロ界面発
生器に詰まりが発生した時動作状態を切り替えるための別個の制御弁がそれぞれ設けられ
ることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載のマイクロ界面強化酸化システ
ム。
前記上置型マイクロ界面発生器と前記下置型マイクロ界面発生器との間に細長い気液エマ
ルション通路が設けられ、前記気液エマルション通路は気液エマルション出口に接続され
、前記気液エマルション出口は前記下置型マイクロ界面発生器の上側壁に密着することを
特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載のマイクロ界面強化酸化システム。
請求項１～７のいずれか一項に記載の過酸化水素水を製造するマイクロ界面強化酸化シス
テムを用いた酸化方法であって、
空気をマイクロ界面粉砕した後、水素化アントラキノンと酸化反応を行って過酸化水素水
を生成するステップを含むことを特徴とする、酸化方法。
酸化反応の温度は、３５～６０℃、好ましくは４５～５５℃、反応圧力は０．２～０．４
ＭＰａ、好ましくは０．２５～０．３５ＭＰａであることを特徴とする、請求項８に記載
の酸化方法。