[发明专利]一种蒽醌类聚合物的制备方法和应用

说明书

本发明提供一种蒽醌类聚合物的制备方法和应用，该方法包括：（1）在CO₂超临界或近临界状态及催化剂存在的条件下，CO₂与环氧化物或非环氧化物进行聚合反应，生成相应的CO₂聚合物；（2）在CO₂超临界或近临界状态及催化剂存在的条件下，CO₂聚合物与蒽醌类物质发生聚合反应，得到蒽醌类聚合物。本发明方法得到的蒽醌类聚合物在超临界CO₂中的溶解度极高，以超临界CO₂为溶剂生产双氧水的过程中，以蒽醌类聚合物作为循环工作液，可以大幅度提高氢效和产能，同时超临界状态下的流体粘度极低，能够完全消除扩散传质对反应的影响，大幅度提高反应和分离效率，反应过程中无降解物生成，有助于改善产品品质。

技术领域

本发明涉及一种蒽醌类聚合物的制备方法和应用。

背景技术

双氧水是一种重要的无机化工原料，目前工业上生产双氧水的方法主要是蒽醌法，该方法是以2-乙基蒽醌（EAQ）或戊基蒽醌及其同系物等烷基蒽醌作为工作载体，以重芳烃（Ar）、磷酸三辛酯（TOP）或2-甲基环己基醋酸酯或4-丁基脲或2-异丁基甲醇等溶剂组分作为工作液，经过烷基蒽醌氢化、氢蒽醌氧化、纯水萃取和工作液后处理等工序，得到一定浓度的双氧水产品。

在蒽醌法双氧水生产工艺中，氢化、氧化、萃取工艺均是传质控制，以氢化过程为例，传统的氢化过程共存在三个相态：气态、液态、固态，氢气很难溶解在在工作液中，也正是由于氢气在工作液中低溶解度和高传质阻力导致在催化剂表面浓度低，导致反应速率低且不易控制，因此类似这种气液固、气液或液固界面之间存在较大传质阻力大的反应或分离过程，要改善反应或分离效果需要采用一定的条件形成一个完全混溶的均相或接近均相的体系，消除传质阻力，而超临界流体就有这种特性。

超临界流体是指当流体的温度和压力处于它的临界温度(Tc)和临界压力(Pc)以上的流体，当流体达到临界温度和压力时，会产生独特的物理化学性质，此时流体兼有气体与液体两者的物性。首先，超临界流体的密度与液体的密度较为接近，这就使超临界流体具有和液体溶剂较为接近的萃取能力；其次，超临界流体的粘度与气体的粘度较为接近，超临界流体的扩散系数介于气体与液体之间；超临界流体的传递性质类似于气体，其在超临界萃取时的传质速率远大于其处于液态下的溶剂萃取率；第三，超临界流体的溶解能力近似于液体；最后，超临界流体的传热系数近似于液体。流体的蒸发热在接近临界区时会急剧下降，至临界点处即气、液相界面消失，蒸发焓降为零。因此，在超临界状态点附近进行反应或分离操作比在气液相平衡区进行更有利于传热和传质。

鉴于超临界流体进行反应和分离具有以上优异的特性，其中的CO₂超临界温度低、压力低，特别适合于蒽醌法生产双氧水的反应与分离过程，对于氢气单元来说，可以消除气液固传质界面阻力、提高反应速率；对于氧化过程，同样可以解决相间传质速率低氧化速率低、氧化效率低的问题；对于萃取过程，则可以同样消除工作液和水的两相传质阻力，提高生产效率。

随着绿色合成化学工业的快速发展和环保意识的加强，如环氧丙烷、环氧氯丙烷等合成需要大量的双氧水，以及国家越来越重视环境保护，使得双氧水的应用能力和领域日益扩大，因此对蒽醌法生产双氧水的生产工艺进行改进和发展，解决工艺瓶颈问题，提高蒽醌溶解度、降低工作液粘度以及提高生产效率，以实现装置更大规模生产具有重要的现实意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种蒽醌类聚合物的制备方法和应用，本发明方法得到的蒽醌类聚合物在超临界CO₂中的溶解度极高，以超临界CO₂为溶剂生产双氧水的过程中，以蒽醌类聚合物作为循环工作液，可以大幅度提高氢效和产能，同时超临界状态下的流体粘度极低，能够完全消除扩散传质对反应的影响，大幅度提高反应和分离效率，反应过程中无降解物生成，有助于改善产品品质。

本发明的蒽醌类聚合物的制备方法，包括如下内容：