[发明专利]一种蒽醌法制备双氧水工艺中的双氧水工作液再生剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及蒽醌法制备双氧水工艺中的一种工作液再生剂及其制备方法。

背景技术

双氧水是一种重要的无机绿色化工产品，广泛应用于化工、纺织、造纸、食品、医药、冶金、电子、农业、军事和环保等领域。随着全球经济的快速发展，双氧水的应用领域不断拓展，双氧水的需求量越来越大，品质要求也越来越高。目前，蒽醌法以其相对成熟的工艺成为当今世界双氧水的主要生产方法。其工艺是以2-乙基蒽醌为载体，将其溶解在重芳烃和磷酸三辛酯的混合溶剂中，配制成工作液，在压力为0.30MPa，温度为55～65℃，在装有钯等催化剂的固定床内通入H₂进行氢化，工作液中的蒽醌被还原为氢蒽醌，得到氢化液。氢化液中的氢蒽醌在氧化塔中，温度为40～44℃，与空气(或氧气)进行逆流氧化，得到含有双氧水和蒽醌的氧化液。氧化液经过纯水萃取、净化、浓缩与精制得到双氧水产品，萃取后的工作液经再生处理后循环使用(陈勇.可持续发展的绿色产品-双氧水的用途及纯化研究[J].川化，2014，1：38-41.)。蒽醌法生产双氧水的主要反应原理图如图2所示。但在其循环生产过程中有效蒽醌容易发生降解，其中包括氢化阶段中蒽醌芳环的深度氢化和蒽醌中羰基键的氢解，以及在氧化阶段中蒽醌容易被氧化为蒽醌环氧化合物。这些副反应会产生大量的降解物，它们裹带在工作液中，引起工作液物性的改变，如表面张力下降，粘度增加，系统阻力增高，有效成份流失，最终导致双氧水产率降低、质量下降、生产成本提高，甚至不能生产。由于工作液中的组成及蒽醌的降解机理较为复杂，生成的降解物种类非常多，所以很难寻求一种再生剂将所有降解物转化成为有效蒽醌。目前，国内大多数厂家一直采用活性氧化铝料球作为再生剂，使某些降解物再生为有效蒽醌，稳定系统阻力，使整个工艺流程稳定运转。

Kazuharu Ogasawara等指出，活性氧化铝料球能够有效地再生工作液中的四氢-2-乙基蒽醌环氧化合物(Ogasawara K，Minato K，Kato K.Regeneration method of working solution.US Patent：829696.1999-02-02.)：

Reijo Aksela等认为活性氧化铝料球还可将3mol的四氢-2-乙基蒽醌转变为1mol的2-乙基蒽醌和2mol的四氢-2-乙基氢蒽醌(Espoo R A，Kiviniemi J P.Regeneration of a working solution in a hydrogen peroxide production process.US Patent：0181741.2003-09-25.)：

Keigo Kamata等提出在碱性条件和活性氧化铝的作用下2-乙基蒽能够与过氧化氢反应得到2-乙基蒽醌和水，但此反应进行较为缓慢(Kamata K，Kasai J，Yamaguchi K，Mizuno N.Efficient heterogeneous oxidation of alkylarenes with molecular oxygen[J].Org.Lett，2004.6：3577-3580.)：

目前工业上使用的活性氧化铝料球再生周期较短，也较容易失活。由于工作液中的部分降解物和溶剂组分的结晶沉淀在活性氧化铝的表面，不仅堵塞孔道，也会导致活性氧化铝有效表面积的下降和碱性成分的损失(项翔，余林源，徐春和.从双氧水废氧化铝中回收蒽醌的研究[J].化工技术与开发，2015，44(3)：48-50.)。失活的氧化铝料球应及时更换，如果超期使用将会对系统造成不良的影响。归结起来，活性氧化铝料球作为再生剂存在诸多不足：1、活性氧化铝料球只能再生部分降解物，对降解物的再生不够彻底。2、由于活性氧化铝料球的机械强度不够，使得其在碱性工作液中易粉化，会增加后处理工序碱分离的负担。3、使用活性氧化铝料球再生时，系统经常出现带水带碱现象，会对生产造成一定的影响。(王建辉，张文兵.蒽醌法双氧水生产中延长活性氧化铝使用寿命的措施[J].化学推进剂与高分子材料，2005，3(1)：25-28.)