RU2057060C1

RU2057060C1 - Method for production of hydrogen peroxide

Info

Publication number: RU2057060C1
Application number: RU93044915A
Authority: RU
Inventors: М.М. Вевиоровский; В.П. Галушко; В.Н. Крутий; В.Б. Осин; П.И. Филимонов; В.Л. Чернявский
Original assignee: Акционерное общество закрытого типа - Научно-производственное объединение "КРАСТ"
Priority date: 1993-09-22
Filing date: 1993-09-22
Publication date: 1996-03-27

Abstract

FIELD: production of hydrogen peroxide. SUBSTANCE: method for production of hydrogen peroxide includes preparation of working solution which contains 85 kg/cu.m of 2-ethylanthraquinone and 30 kg/cu.m of tetrahydroanthraquinone dissolved in mixture of octanole-2 and preudocumene in volumetric ratio of 1:1; hydration at 50 C in the presence of nickel catalyst; oxidation in countercurrent apparatus with air enriched with oxygen up to its content of 50% at pressure of 1.5 kgf/sq.cm and temperature of 48 C, flow rate of hydrated solution of 0.012-0.02 cu.m/sq.m.s, and air of 0.3-0.6 cu. m/sq. m. s. Hydrogen peroxide is extracted in extraction column. Oxidation degree is 98.7-99.8%, oxidation time 17.7-47.2 min, specific efficiency in terms of 100% hydrogen peroxide is 30.6-52 kg/cu.m.h. EFFECT: higher efficiency. 1 tbl

Description

Изобретение относится к химической технологии, в частности к получению пероксида водорода антрахинонным методом. The invention relates to chemical technology, in particular to the production of hydrogen peroxide by the anthraquinone method.

Известны способы получения пероксида водорода антрахинонным методом, заключающимся в каталитическом гидрировании алкилантрахинонов или их смесей с тетрагидроалкилантрахинонами, растворенными в смеси органических растворителей, так называемого рабочего раствора, с образованием соответствующих гидропродуктов, окисления гидрированного рабочего раствора кислородсодержащим газом с образованием исходных алкил- и тетрагидроалкилантрахинонов и пероксида водорода, экстракции пероксида водорода водой из рабочего раствора [1]
Однако эти способы обладают недостаточной удельной производительностью реакционного объема на некоторых стадиях технологического процесса, в частности на стадии окисления гидрированного рабочего раствора. Это обусловлено недостаточной величиной поверхности контакта фаз в реакционной газожидкостной смеси.Known methods for producing hydrogen peroxide by the anthraquinone method, which consists in the catalytic hydrogenation of alkylanthraquinones or mixtures thereof with tetrahydroalkylanthraquinones dissolved in a mixture of organic solvents, the so-called working solution, with the formation of the corresponding hydroproducts, oxidation of the hydrogenated working solution with an oxygen-containing gas with the formation of the starting alkyl and tetrahydroalanides hydrogen extraction of hydrogen peroxide with water from the working solution [1]
However, these methods have insufficient specific productivity of the reaction volume at some stages of the technological process, in particular at the stage of oxidation of the hydrogenated working solution. This is due to the insufficient size of the phase contact surface in the reaction gas-liquid mixture.

Известен способ получения пероксида водорода антрахинонным методом [2] заключающийся в каталитическом гидрировании смеси 2-этилантрахинона и тетра- гидро-2-этилантрахинона в среде органических растворителей, так называемого рабочего раствора, до содержания гидропродуктов 0,28 кмоль/м³, окислении воздухом со ступенчатым противотоком при скорости рабочего раствора 10,8-35 м³/м²·ч (0,003-(0,01 м³/м²·с), скорости воздуха 0,03-0,2 м³/м²·с, давлении до 7 кгс/см² и температуре 50^оС. При этом время окисления составляет 38 мин, а удельная производительность реакционного объема аппарата окисления по 100% -ному пероксиду водорода составляет 15 кг/м³·ч.A known method of producing hydrogen peroxide by the anthraquinone method [2] which consists in catalytic hydrogenation of a mixture of 2-ethylanthraquinone and tetrahydro-2-ethylanthraquinone in an environment of organic solvents, the so-called working solution, to the content of hydraulic products of 0.28 kmol / m ³ , oxidation with air with step countercurrent at a working solution speed of 10.8-35 m ³ / m ² · h (0.003- (0.01 m ³ / m ² · s), air speed 0.03-0.2 m ³ / m ² · s and a pressure of 7 kgf / cm ² and a temperature ^of 50 C. At this time, the oxidation was 38 min and the specific capacity p promotional oxidation unit volume of the 100% hydrogen peroxide was 15 kg / m ³ · hr.

Недостатком этого способа является малая удельная производительность реакционного объема аппарата окисления гидрированного рабочего раствора (не выше 15-18 кг/м³·ч). Причиной этого является близкое к ламинарному движение газожидкостной реакционной смеси, что сопровождается малой величиной поверхности контакта фаз и скорости ее обновления.The disadvantage of this method is the low specific productivity of the reaction volume of the oxidation apparatus of the hydrogenated working solution (not higher than 15-18 kg / m ³ · h). The reason for this is the close to laminar motion of the gas-liquid reaction mixture, which is accompanied by a small size of the contact surface of the phases and the speed of its renewal.

Задача изобретения разработать способ получения пероксида водорода путем осуществления стадии окисления гидрированного рабочего раствора кислородсодержащим газом в условиях, позволяющих существенно повысить удельную производительность реакционного объема аппарата окисления. The objective of the invention is to develop a method for producing hydrogen peroxide by carrying out the stage of oxidation of a hydrogenated working solution with an oxygen-containing gas under conditions that can significantly increase the specific productivity of the reaction volume of the oxidation apparatus.

Для этого в способе получения пероксида водорода антрахинонным методом, включающем каталитическое гидрирование раствора алкилантрахинонов или их смесей с тетрагидроалкилантрахинонами в смеси органических растворителей, называемого рабочим раствором, окисление гидрированного рабочего раствора кислородсодержащим газом, экстрагирование пероксида водорода водой, согласно изобретению окисление проводят при скоростях гидрированного раствора 0,12-0,020 м³/м²·с и кислородсодержащего газа 0,3-0,60 м³/м²·с.To this end, in the method for producing hydrogen peroxide by the anthraquinone method, comprising catalytically hydrogenating a solution of alkylanthraquinones or mixtures thereof with tetrahydroalkylanthraquinones in a mixture of organic solvents called a working solution, oxidizing the hydrogenated working solution with an oxygen-containing gas, extracting hydrogen peroxide with water, according to the invention, the oxidation is carried out at hydrogenated solution speeds of 0 , 12-0.020 m ³ / m ² · s and oxygen-containing gas 0.3-0.60 m ³ / m ² · s.

Изобретение позволяет повысить удельную производительность реакционного объема аппарата окисления по 100%-ному пероксиду водорода до 20-50 кг/м³·ч. При проведении процесса окисления гидрированного раствора в указанных пределах скоростей гидрированного раствора и газа происходит резкая турбулизация газожидкостной смеси и увеличение поверхности контакта фаз в газожидкостной реакционной смеси, что вызывает ускорение массопередачи кислорода из газовой фазы в жидкую и повышение скорости химической реакции, а также удельной производительности реакционного объема аппарата окисления.The invention improves the specific productivity of the reaction volume of the oxidation apparatus for 100% hydrogen peroxide to 20-50 kg / m ³ · h During the process of oxidation of a hydrogenated solution in the specified range of speeds of the hydrogenated solution and gas, a sharp turbulence of the gas-liquid mixture and an increase in the contact surface of the phases in the gas-liquid reaction mixture occur, which accelerates the mass transfer of oxygen from the gas phase to the liquid and increases the rate of the chemical reaction, as well as the specific productivity of the reaction volume of the oxidation apparatus.

Кроме того, указанные скорости реагентов позволяют вести процесс на границе между барботажным и пенным режимом, что обеспечивает равномерное распределение реагентов по сечению тарелки и всему объему аппарата, исключает возможность возникновения свободного газового пространства, снижает взрывоопасность процесса, при этом исключается необходимость установки дополнительных тарелок. In addition, the indicated speeds of the reagents allow the process to be conducted at the boundary between the bubble and foam modes, which ensures uniform distribution of reagents over the plate cross section and the entire volume of the apparatus, eliminates the possibility of free gas space, reduces the explosion risk of the process, and eliminates the need to install additional plates.

При понижении скоростей кислородсодержащего газа и гидрированного раствора ниже указанных пределов происходит снижение степени турбулизации газожидкостной смеси, а при превышении наступает факельный прорыв газа, вследствие чего также снижается поверхность контакта фаз, что приводит к существенному снижению производительности удельного реакционного объема аппарата окисления. With a decrease in the rates of the oxygen-containing gas and the hydrogenated solution below the indicated limits, the degree of turbulization of the gas-liquid mixture decreases, and when the torch exceeds gas, a gas breakthrough occurs, which also reduces the contact surface of the phases, which leads to a significant decrease in the productivity of the specific reaction volume of the oxidation apparatus.

П р и м е р 1. Приготавливают рабочий раствор, содержащий 85 кг/м³ 2-этилантрахинона, 75 кг/м³ тетрагидро-2-этилантрахинона и 30 кг/м³ тетрагидроантрахинона, растворенных в смеси октанола-2 и псевдокумола, взятых в объемном соотношении 1:1, рабочий раствор гидрируют в гидролизаторе с мешалкой при 50^оС в присутствии никелевого катализатора до накопления гидро- продуктов в количестве 0,44 кг·моль/м³. Гидрированный раствор окисляют в противоточном аппарате воздухом, обогащенным кислородом, до его содержания 50% при давлении 1,5 кгс/см², температуре 46^оС, скорости гидрированного раствора 0,012 м³/м²·с и скорости кислородсодержащего газа 0,40 м³/м²·с. Из окисленного рабочего раствора в экстракционной колонне водой экстрагируют пероксид водорода, а рабочий раствор направляют на повторное гидрирование. При этом время окисления составило 25,9 мин, степень окисления 99,1% удельная производительность реакционного объема аппарата окисления по 100%-ному пероксиду водорода 35,1 кг/м³·ч.PRI me R 1. Prepare a working solution containing 85 kg / m ³ 2-ethylanthraquinone, 75 kg / m ³ tetrahydro-2-ethylanthraquinone and 30 kg / m ³ tetrahydroantraquinone dissolved in a mixture of octanol-2 and pseudocumene taken in a volume ratio of 1: 1, the working solution is hydrogenated in the hydrolyzer with a stirrer ^at 50 ° C in the presence of a nickel catalyst to hydro accumulation of products in an amount of 0.44 kg · mol / m ^3. The hydrogenated solution oxidized in countercurrent apparatus oxygen enriched air prior to its content of 50% at a pressure of 1.5 kgf / cm ^2, temperature 46 ^{° C,} a solution of hydrogenated speed 0,012 m ³ / m ² · s and an oxygen containing gas velocity of 0.40 m ³ / m ² · s. Hydrogen peroxide is extracted from the oxidized working solution in the extraction column with water, and the working solution is sent to re-hydrogenation. The oxidation time was 25.9 min, the oxidation state was 99.1%, the specific productivity of the reaction volume of the oxidation apparatus for 100% hydrogen peroxide was 35.1 kg / m ³ · h.

Примеры 1-8 приведены в таблице. Examples 1-8 are shown in the table.

Из представленных в таблице примеров следует, что изобретение позволяет повысить удельную производительность аппарата окисления до 30,6-52 кг/м³·ч, повысить степень окисления до 98,7-99,8% снизить время окисления до 17,7-47,2 мин.From the examples presented in the table it follows that the invention allows to increase the specific productivity of the oxidation apparatus to 30.6-52 kg / m ³ · h, to increase the degree of oxidation to 98.7-99.8%, to reduce the oxidation time to 17.7-47, 2 minutes.

Claims

METHOD FOR PRODUCING HYDROGEN PEROXIDE comprising catalytic hydrogenation of a solution of alkylanthraquinones or mixtures thereof with teragidroalkilantrahinonami in a mixture of organic solvents, oxygen-containing gas oxidation of the hydrogenated solution, extracting the resulting peroxide water, characterized in that the oxidation of the hydrogenated solution hydrogenated solution is carried out at speeds of 0,012 - 0,02 ^m3 / m ³ s and an oxygen-containing gas of 0.3 - 0.6 m ³ / m ² s.