[发明专利]一种使用蒽醌法制备过氧化氢的生产工艺

说明书

本发明公开了一种使用蒽醌法制备过氧化氢的生产工艺，包括如下步骤：依次串联氢化超重力反应器、氧化超重力反应器和萃取超重力反应器；将氢气和含有蒽醌的溶液输入进料腔内进行气液两相高效混合，形成气液混合物进行加氢反应，得到含有氢蒽醌的工作液；将氧气和含有氢蒽醌的工作液输入进料腔内进行气液两相高效混合，形成气液混合物进行氧化反应，得到含有过氧化氢和蒽醌的工作液；将含有过氧化氢和蒽醌的工作液和去离子水进入萃取超重力反应器进行萃取；萃取后分离，得双氧水；该生产工艺可使难溶性氢气在液相溶解度达到过饱和，高效利用还原性氢气，强化气液固相传质；本发明方法的加氢效率≧13g/L，氧化反应转化率≧95％。

技术领域

本发明属于催化加氢反应技术领域，尤其是涉及一种使用蒽醌法制备过氧化氢的生产工艺。

背景技术

过氧化氢(也称：双氧水)是重要的石油化工原料和精细化工产品，作为绿色氧化剂、漂白剂、消毒剂，现已被广泛应用于造纸、医药、化学品合成、电子、食品加工、纺织、环境保护等诸多领域。我国大规模生产双氧水起步较晚，但生产能力增长迅速，从1984年产量只有2.8万吨到2014年产量达900万吨。

双氧水应用非常广泛，并且有很多独特的优点，因此双氧水的需求量一直很大，随着双氧水的一些新应用以及从环保角度出发，据统计，全世界双氧水的需求量在今后一段时间将会持续上升。目前，世界上过氧化氢的生产方法有异丙醇法、电解法、氢氧直接合成法、阴极阳极还原法、真空富集法和蒽醌法等，随着生产成本和环境保护的影响，很多方法都已逐渐被淘汰，而蒽醌法由于其条件温和、安全性高、工艺成熟成为了目前国内外生产过氧化氢最主要的方法。蒽醌法采用蒽醌作为工作载体，通过氢化、氧化、萃取、后处理等工序获得双氧水。

所述蒽醌法制备过氧化氢的具体反应过程如下：

(1)、加氢反应：

(2)、氧化反应：

国内蒽醌法的加氢工艺以固定床为主，钯催化剂固定床工艺虽操作简单、催化剂不用分离，但也存在明显缺陷，诸如各部分反应不均匀，易形成短路，造成局部热点，容易产生工作液降解，催化剂粉碎、结块、利用率低，反应速度受氢的扩散影响，国内广泛使用的固定床加氢效率(以H₂O₂计)一般为6g/L-7g/L，与国外采用的流化床加氢效率相比，存在巨大差距。不过不论是固定床工艺还是流化床工艺，除了氢化反应器不同外，其它部分基本相同。

蒽醌加氢反应是气液固三相反应。不论用固定床反应器还是流化床反应器，氢气要参与反应，需通过气液相传质、液固相传质才能到达催化剂表面。如果气液相的传质阻力大或者液固相传质阻力大，反应速率大于传质速率，反应速率是受传质控制，不利于加氢反应的进行。同时由于液相轴向、径向分布不均现象，导致反应器局部利用效率低下，催化剂床层局部氢化过度导致结块，进一步加剧偏流以致床层阻力迅速上升而无法生产操作。因此，想要提高加氢反应的效率、加强对反应器的改进，必须强化气液间的传质和液固间的传质。

目前氢化液的氧化是在带有分散器的氧化塔中进行的，现有的氧化方式和氧化设备存在着以下缺点：气流分布不均匀，气液接触不充分，传质效果差，空气利用效率及氧化效率低；氢化液氧化不完全，加重了后续工序的负担，运行不平稳；冷却不均匀，双氧水易分解。因此氧化过程与氢化过程面临的问题一样，都是必须强化气液间的传质、液固间的传质，从而提高加氢反应的效率。