一種雙氧水生產(chǎn)中的氫化工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種雙氧水生產(chǎn)中的氫化工藝，特別涉及一種蒽醌法生產(chǎn)雙氧水的高 效氫化工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前雙氧水的工業(yè)生產(chǎn)方法主要為蒽醌法，在蒽醌法生產(chǎn)雙氧水過程中，蒽醌氫 化過程是非常重要的生產(chǎn)單元，是在填裝有催化劑的固定床反應(yīng)器內(nèi)進行的氣-液-固三 相反應(yīng)過程，反應(yīng)溫度一般為45~75°C，反應(yīng)壓力一般為0. 2~0. 4MPa。
[0003] 氫化反應(yīng)結(jié)果直接影響工作液的質(zhì)量水平、產(chǎn)品濃度及裝置的生產(chǎn)規(guī)模等，衡量 氫化過程優(yōu)劣的主要指標是氫化效率的高低和副反應(yīng)產(chǎn)物的程度。在常規(guī)的氫化反應(yīng)過程 中，由于氫化反應(yīng)為放熱過程，反應(yīng)初始時溫度較低，反應(yīng)速率較慢，隨著反應(yīng)的進行，反應(yīng) 溫度逐漸提高，反應(yīng)速率也逐漸提高，反應(yīng)溫度達到65°C~75°C時副反應(yīng)較多，產(chǎn)生大量 的降解產(chǎn)物，這些降解產(chǎn)物不但不能反應(yīng)生成雙氧水產(chǎn)品、粘度及密度大大、降低工作液質(zhì) 量水平，不利于加氫過程中氫氣、工作液和催化劑三相的擴散接觸，降低氫效，而且造成昂 貴的蒽醌消耗，對后續(xù)的萃取工藝及產(chǎn)品質(zhì)量有著不良影響。因此，如何提高氫化反應(yīng)在低 溫反應(yīng)時的反應(yīng)速率及轉(zhuǎn)化率、保證高溫反應(yīng)速率及轉(zhuǎn)化率的同時抑制副反應(yīng)的發(fā)生，是 改善氫化過程的關(guān)鍵因素。
[0004] CN1673069A中公開了一種過氧化氫生產(chǎn)中蒽醌工作液氫化反應(yīng)的操作方法，該方 法采用固定床反應(yīng)器，蒽醌工作液和氫氣從反應(yīng)器頂部加入，其中氫氣連續(xù)加氫，蒽醌工作 液周期加入。該專利與連續(xù)進料操作方法相比，提高蒽醌工作液轉(zhuǎn)化率，有效降低了蒽醌降 解率。但是由于工作液為周期進料，導致與后續(xù)的氧化、萃取、后處理等連續(xù)化生產(chǎn)過程聯(lián) 合起來很難，另外也降低了裝置的總生產(chǎn)能力。
[0005] CN101229915A中公開了一種蒽醌法生產(chǎn)過氧化氫的方法，氫化反應(yīng)是在固定床 反應(yīng)器中進行，其中將含有蒽醌的工作液與氫氣通過固定床反應(yīng)器時，使工作液為連續(xù)相， 而氫氣以氣泡形式分布在工作液中。該方法只是使氫氣與工作液混合更加均勻，在副反應(yīng) 方面與常規(guī)氫化反應(yīng)過程無較大改善。
[0006] 隨著國內(nèi)外對雙氧水的需求量與日俱增，雙氧水生產(chǎn)工藝需要不斷的創(chuàng)新進步， 其中通過改進固定床氫化反應(yīng)工藝來提高雙氧水裝置的生產(chǎn)效率、降低物耗具有重要意 義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種雙氧水生產(chǎn)中的氫化工藝，該工藝通過控 制溶解氫比例，不但可以達到較高氫效，而且獲得極少的蒽醌降解產(chǎn)物，有助于提高產(chǎn)品濃 度和裝置規(guī)模，降低催化劑及蒽醌的消耗。
[0008] 本發(fā)明的雙氧水生產(chǎn)中的氫化工藝，包括如下內(nèi)容：（1)蒽 醌法生產(chǎn)雙氧水的氫化工藝中設(shè)置氫化塔I、氫化塔II、和氫化塔 ΠΙ|，氫氣進料分為三路，氫氣I、氫氣II和氫氣Ι?? ; (2)工作液進料和氫氣I在高壓溶氣設(shè) 備中混合溶解后進入氫化塔I進行一級氫化反應(yīng)；（3)-級氫化反應(yīng)流出物和氫氣II在高 壓溶氣設(shè)備中混合溶解后進入氫化塔Π 進行二級氫化反應(yīng)；（4)二級氫化反應(yīng)流出物和氫 氣Π?在高壓溶氣設(shè)備中混合溶解后進入氫化塔ΠΙ進行三級氫化反應(yīng)；（5)三級氫化反應(yīng) 反應(yīng)后的物料流出，經(jīng)氣液分離后，進入下一工序。
[0009] 本發(fā)明氫化工藝中，氫化塔I、氫化塔II、和氫化塔Π?:的操作壓力逐級遞減。
[0010] 本發(fā)明氫化工藝中，氫化塔I的反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度為45~55°C，反應(yīng)壓力為 7. 0~10.0 MPa，物料體積空速為4~20h S氫化塔II的反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度為55~ 65°C，反應(yīng)壓力為5. 0~7. OMPa，物料體積空速為4~20h S氫化塔1?的反應(yīng)條件為：反應(yīng) 溫度為60~65°C，反應(yīng)壓力為1. 0~5. OMPa，物料體積空速為4~20h、
[0011] 本發(fā)明氫化工藝中，引入氫化塔I的工作液(m3/h)與氫氣I (Nm3/h)的流量比為 1 :3 ~1 :4· 5〇
[0012] 本發(fā)明方氫化工藝中，按照總氫氣進料量的積百分比計，氫氣I為40%~60%，氫氣 II為20%~40%，氫氣ΠΙ為10%~30%。
[0013] 本發(fā)明氫化工藝中，進入各反應(yīng)器前的氫氣與工作液混合溶解的過程相同，溶氫 設(shè)備可以采用靜態(tài)混合器、溶氣泵中的一種或兩種。
[0014] 本發(fā)明氫化工藝中，一級氫化反應(yīng)、二級氫化反應(yīng)和三級氫化反應(yīng)前的溶氫設(shè)備 操作壓力分別為 7. 0 ~10. 0MPa、5. 0 ~7. 0MPa、l. 0 ~5. OMPa。
[0015] 本發(fā)明氫化工藝中，所述的氫化塔采用固定床反應(yīng)器，內(nèi)部填裝以鈀或鉬為活性 組分的蒽醌加氫催化劑。
[0016] 本發(fā)明氫化工藝中，工作液中的溶質(zhì)組分可以為乙基蒽醌、戊基蒽醌及其同分異 構(gòu)體中的一種或多種，第一溶劑組分可以是重芳烴，第二溶劑組分可以是磷酸三辛酯、四丁 基脲、2-異丁基甲醇、2-甲基環(huán)己基醋酸酯、醋酸異辛酯中的一種或多種混合物。
[0017] 蒽醌法氫化過程采用常規(guī)的固定床反應(yīng)器，內(nèi)部為典型的氣、液、固三相滴流床反 應(yīng)過程，一般反應(yīng)溫度為45~75°C，反應(yīng)壓力為0. 2~0. 4MPa。蒽醌加氫反應(yīng)是完全的表 面外擴散控制的快速反應(yīng)，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率主要決定于氫氣穿過工作液層阻力向催化劑表面 擴散的傳質(zhì)速率，若氫氣完全溶解、分散在工作液中，那么氫氣就很容易擴散到催化劑表面 而發(fā)生氫化反應(yīng)。由于氫化反應(yīng)是在絕熱條件下的放熱反應(yīng)，隨著溫度升高，當反應(yīng)溫度由 45°C升高到55°C以上時，氫化過程開始出現(xiàn)副反應(yīng)，將氫氣完全溶解在工作液中、減小擴散 阻力會使氫化反應(yīng)速率過快，副反應(yīng)較多；當反應(yīng)溫度由55°C升高到65°C以上時，氫化過 程開始出現(xiàn)顯著的副反應(yīng)，且副反應(yīng)占據(jù)主導地位， 本發(fā)明氫化工藝針對蒽醌加氫反應(yīng)的特點"表面外擴散控制的快速反應(yīng)"，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化 率主要決定于氫氣穿過工作液層阻力向催化劑表面擴散的傳質(zhì)速率，將整個氫化過程分為 三個區(qū)域，即快速反應(yīng)區(qū)、過渡反應(yīng)區(qū)和控制副反應(yīng)區(qū)： (1) 氫化塔I為快速反應(yīng)區(qū)，由于溫度低（45~55°C)、副反應(yīng)少，將氫氣完全溶解在 工作液中，氫氣完全溶解、分散在工作液中，氫氣就很容易擴散到催化劑表面而發(fā)生氫化反 應(yīng)； (2) 氫化塔II過渡反應(yīng)區(qū)，隨著溫度的升高（55~65°C)，副反應(yīng)開始加劇，為了既能 提高正反應(yīng)速率，又能抑制副反應(yīng)，將溶解在工作液中的氫氣逐漸釋放出來一部分，在釋放 過程中使工作液充分、均勻分散為小液滴，以及工作液表面的迅速更新，這樣既能夠保證溶 解氫氣發(fā)生足夠的氫化反應(yīng)，又能夠保證工作液不發(fā)生局部的氫化； (3) 氫化塔為抑制副反應(yīng)區(qū)，在抑制副反應(yīng)區(qū)，溫度升高至65~75°C，此時如果不 加控制，副反應(yīng)非常嚴重，占據(jù)主導地位，為了有效的抑制副反應(yīng)，將溶解在工作液中的部 分或全部氫氣釋放出來，使工作液發(fā)生充分、均勻的分散，以及工作液表面的強烈更新，從 而抑制副反應(yīng)的發(fā)生。本發(fā)明氫化工藝通過合理的控制溶氫比例，在不同反應(yīng)區(qū)內(nèi)，通過釋 放一定量的溶解氫，既提高反應(yīng)速率的同時、又能夠減少或避免副反應(yīng)的發(fā)生是提高氫效 的合理而又有效的途徑。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發(fā)明工藝方法流程示意圖。
[0019] 其中，1為工作液，2為氫氣總管，3為氫氣I，4為氫氣II，5為氫氣ΙΓΓ， 6、7、8分別為溶氫設(shè)備Ι、ΙΙ ΠΙ，9為氫化塔I進料，10為氫化塔II進料，11為氫化塔 Ι??進料，12為氫化塔I，13為氫化塔II，14為氫化塔_，15為氫化塔I出料，16為氫化塔 II出料，17為氫化塔β?出料。
【具體實施方式】
[0020] 下面結(jié)合【附圖說明】和實施例對本發(fā)明進行詳細說明，但不因此限制本發(fā)明。
[0021] 本發(fā)明工藝是通過這樣的方式實現(xiàn)的：總氫氣分為三股：氫氣I 3、氫氣II