[发明专利]过氧化氢的生产方法

说明书

本申请要求于2011年10月11日提交的欧洲申请号11184575.6的优先权，为了所有的目的将该申请的全部内容通过引用结合在此。

若任何通过引用结合在此的专利、专利申请以及公开物中的披露内容与本申请的描述相冲突的程度到了可能导致术语不清楚，则本说明应该优先。

本发明涉及一种用于生产过氧化氢、尤其用于生产过氧化氢水溶液以直接用于工业应用中的方法，一种用于进行此种方法的装置。

这样过氧化氢的生产是众所周知的。过氧化氢可以通过各种方法，例如通过氧气的直接氢化作用或更普遍地通过所谓的蒽醌自氧化法(AO法)来生产。本发明特别涉及工业上更常见的AO法。

过氧化氢是全世界生产的最重要的无机化学品之一。过氧化氢的世界产量在2009年增长至3.2百万公吨(100％H2O2)。它的工业应用包括纺织品、纸浆和纸的漂白、纸回收、有机合成(氧化丙烯)、无机化学品和洗涤剂的制造、环境和其他应用。在本发明的背景下，工业应用纸浆和纸漂白、采矿或环境应用是特别令人感兴趣的。

过氧化氢生产是由在大型工厂中生产过氧化氢(如在水中高达50％-70％浓度(按重量％))的几个化学公司进行的。因为此浓度水平的高度氧化特性，通常将过氧化氢调整至50％浓度以便安全处理和运输，并且由于成本原因70％浓度一般仅用于长距离运输。出于安全原因，一般将过氧化氢产品在应用之前稀释到至少50％，但对于大多数应用，它将以低于15％的浓度来应用，为了最小化操作，稀释至有效浓度通过添加适当量的、通常不大于50％过氧化氢的、更高浓度的溶液而一般在该应用本身内进行。最终，过氧化氢以各种浓度来使用，取决于该应用，例如在各种各样的应用中，过氧化氢以约1％-15％的浓度来使用。此类过氧化氢浓度的一些具体实例是，取决于工业应用种类：纸浆漂白2％-10％、废水氧化1％-5％、消费产品表面清洁1％-8％。在其他应用中如消毒，该过氧化氢浓度可以更高，例如在无菌包装中，典型的浓度可以是35％或25％。

过氧化氢的工业合成主要是通过使用Riedel-Pfleiderer方法(最初披露于美国专利2,158,525和2,215,883)来实现的。这种众所周知的过氧化氢的大规模循环生产方法利用将2-烷基蒽氢醌化合物自动氧化为相对应的2-烷基蒽醌，这导致了过氧化氢的形成。

发明背景-现有技术：

因此，过氧化氢典型地用一种两阶段循环蒽醌法(AO法)来生产，该方法包括将蒽醌工作溶液在一个催化反应器中氢化以及将该氢化的蒽醌工作溶液在一个多阶段的填充床或筛板塔中通过空气而氧化并同时在该有机流中产生过氧化氢，其中将该过氧化氢在一个多阶段逆流萃取塔过程中从该蒽醌工作溶液中通过水进行连续萃取。选择的有机溶剂典型地是两种类型的溶剂的混合物，一种是该醌衍生物的一种良好溶剂(通常是一种芳香族化合物的混合物)并且另一种是该氢醌衍生物的一种良好溶剂(通常是一种长链的醇或环酯)。在所述主要AO法步骤之后，可以涉及其他辅助过程步骤，如像该氢化催化剂从该工作溶液中的分离；该蒽醌工作溶液、这些伴随的溶剂的回收和精细纯化(polish purification)，及它们到该氢化器的循环；以及该过氧化氢产品的回收、精细纯化和稳定化。

这种AO法利用烷基蒽醌化合物，如2-乙基蒽醌，2-戊基蒽醌，及它们的5,6,7,8-四氢衍生物作为溶解于一种合适的有机溶剂或有机溶剂混合物中的工作化合物。这些烷基蒽醌的溶液被称为工作溶液。在该蒽醌法的第一阶段(氢化步骤)中，为了将这些工作化合物还原成其氢化的形式(烷基氢蒽醌类)，使该工作溶液经受氢化。这些工作化合物的氢化是通过将氢气与该工作溶液混合，并且使所得到的溶液与一种适当的氢化催化剂接触来完成的。在该两阶段AO法的第二阶段(氧化步骤)中，为了生产过氧化氢并将该工作化合物恢复到它的原始形式，使用氧气、空气、或一种合适的含氧化合物来氧化这些氢化的工作化合物，即烷基氢蒽醌类。然后将该氧化步骤中生成的过氧化氢从该工作溶液中去除，典型地通过用水进行萃取，并且将剩余的含烷基蒽醌类的工作溶液再循环到该氢化步骤以再次开始该过程。该氢化步骤可以在一种流化床催化剂或一种固定床催化剂的存在下来进行。已知这两种方法中任一种具有它的具体优点和缺点。