專利名稱：直接用氫和氧制備過氧化氫水溶液的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直接用氫和氧非常安全地制備高濃度過氧化氫水溶液的催化方法和裝置。更具體地說，本發(fā)明的主題是其中直接以相當(dāng)于氫-氧混合物可燃范圍的比例將氧和氫注入到水介質(zhì)中、但在連續(xù)的氣態(tài)下它們又以可燃范圍之外的比例存在的方法。本發(fā)明的另一個(gè)主題是實(shí)施該方法的裝置。
眾所周知，當(dāng)氫在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力條件下以4-94％的摩爾濃度存在時(shí)，也就是說，當(dāng)氫與氧的摩爾濃度比大于0．0416(見Encyclopedie desGaz[氣體百科全書]、空氣液體、909頁(yè))時(shí)，氫和氧的氣體混合物是可燃的，甚至?xí)ā?br> 為了避免任何爆炸或起火的危險(xiǎn)，有人建議操作時(shí)氫／氧比要低于可燃的下限值，或使用惰性氣體，如氮?dú)狻鍤?、氦氣、或氖?見US4681751、US4009252、EP0787681)。
事實(shí)上，為了獲得滿意的結(jié)果，工作時(shí)氫／氧比必須位于可燃范圍內(nèi)。因此，文獻(xiàn)US4009252公開氫／氧摩爾比為1／20-1／1．5、而優(yōu)選1／10-1／2。還有，文獻(xiàn)US4336239告訴讀者操作時(shí)氫氧摩爾比要小于0．2，而優(yōu)選為1／15-1／12。
術(shù)語(yǔ)“直接合成過氧化氫水溶液”應(yīng)被理解為其表示在有催化劑的水介質(zhì)中用氫和氧合成過氧化氫。
在一個(gè)攪拌的反應(yīng)器中連續(xù)地或間歇地直接合成過氧化氫水溶液，這將產(chǎn)生很多研究課題。反應(yīng)器通常包括被工作溶液占據(jù)的含水區(qū)域和催化劑以及被氣體占據(jù)的位于含水區(qū)域之上的區(qū)域?！胨溆锌蓴嚢韬畢^(qū)域并分散含水相中的氣體的攪拌系統(tǒng)。向氣體區(qū)域中注入反應(yīng)物、即氫和氧和惰性氣體。
術(shù)語(yǔ)“工作溶液”應(yīng)被理解成其代表包含水、酸和任選的分解抑制劑或過氧化氫穩(wěn)定劑的含水介質(zhì)，其中形成過氧化氫。
已經(jīng)觀察到當(dāng)在上述攪拌反應(yīng)器中直接合成過氧化氫水溶液時(shí)，在攪拌作用下催化劑被甩向反應(yīng)器的壁上和位于氣體區(qū)域中的攪拌器的軸上，從而使催化劑直接與反應(yīng)物接觸。在合成期間，如果氫的摩爾濃度大于0．04，氣體區(qū)域中的催化劑顆粒就會(huì)干燥并同時(shí)自發(fā)點(diǎn)燃?xì)?氧氣體混合物。
這是為什么，在文獻(xiàn)US4279883的實(shí)施例1中，說明了在攪拌反應(yīng)器中直接連續(xù)地合成過氧化氫水溶液的過程，將氫、氧、和氮?dú)饣旌衔镞B續(xù)地引入到反應(yīng)器的氣體區(qū)域中，以便使在出口處的所收集的氣體中的氫、氧和氮?dú)獾姆謮悍謩e維持在5、49和113大氣壓下，也就是說，氫的摩爾濃度為3％。然而按照文獻(xiàn)US4279883在安全的條件下工業(yè)化生產(chǎn)過氧化氫水溶液在經(jīng)濟(jì)上是絕對(duì)不可能的，因?yàn)榈玫降乃噙^氧化氫濃度是低濃度。
為了使用，這種水相溶液必須添加濃縮步驟。
也可在管狀反應(yīng)器中直接合成過氧化氫水溶液，該反應(yīng)器包括被工作溶液填充的長(zhǎng)管(管線)，其中催化劑懸浮在工作溶液中，并且氣態(tài)氧氣和氫氣以高于氫-氧混合物可燃下限的比例(US5194242)以較小的氣泡形式被注入到工業(yè)溶液中。只要?dú)鈶B(tài)反應(yīng)物在反應(yīng)器中維持較小的氣泡形式，該方法的安全性就能夠得到確保。按照文獻(xiàn)US5641467，只有在工作溶液循環(huán)速度較高的條件下才能獲得較小的氣泡。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)可直接用氫和氧在攪拌的反應(yīng)器中非常安全和經(jīng)濟(jì)地制備高濃度的過氧化氫水溶液的催化方法和裝置。
該方法特征在于分別將氫和氧以小氣泡的形式注入到含水反應(yīng)介質(zhì)的下部。通過加入無機(jī)酸使反應(yīng)介質(zhì)呈酸性。并且反應(yīng)介質(zhì)包含分散狀態(tài)的催化劑，摩爾流量比要使氫與氧的摩爾流量比大于0．0416，并且將氧以在連續(xù)氣相中氫與氧的摩爾比小于0．0416的量引入到連續(xù)的氣相中和／或含水反應(yīng)介質(zhì)上部，術(shù)語(yǔ)“小氣泡”應(yīng)被理解為其平均粒徑小于3毫米的氣泡。
優(yōu)選地在攪拌的反應(yīng)器底部將氫和氧以小氣泡形式注入到含水反應(yīng)介質(zhì)的下部，并優(yōu)選是相鄰的，以使H2和O2的氣泡盡可能快地混合。
作為無機(jī)酸，可提到的例如有硫酸和正磷酸。
含水反應(yīng)介質(zhì)還可包括過氧化氫穩(wěn)定劑、例如膦酸鹽或錫；和分解抑制劑例如鹵化物。溴化物是特別優(yōu)選的抑止劑，它有利地用于與游離態(tài)的溴(Br2)相結(jié)合。
按照本發(fā)明，以小氣泡形式注入到含水反應(yīng)介質(zhì)下部中和引入到連續(xù)氣相中和／或含水反應(yīng)介質(zhì)上部中的氧氣還可包含一定量的氫氣，其量要使氫氣與氧氣的摩爾濃度比小于0．0416。
按照本發(fā)明，操作可像半連續(xù)地那樣，能夠比較容易地連續(xù)地進(jìn)行。
氧進(jìn)料可由反應(yīng)器出口處的氣態(tài)流出物以全部或部分地提供以小氣泡形式引入到含水反應(yīng)介質(zhì)下部中。
也可使用反應(yīng)器出口處的氣態(tài)流出物，以將其引入到連續(xù)氣相中和／或含水反應(yīng)介質(zhì)上部。在該情況下，通過加入氧氣和任選地除去氫氣，可調(diào)節(jié)氣態(tài)流出物的組成，以便使連續(xù)氣相中氫與氧的摩爾濃度比小于0．0416。
通常使用的催化劑至少包括一種選自于元素周期表中ⅠB族和Ⅷ族的金屬。有利地，選擇金、鉑、鈀、釕。優(yōu)選地使用鉑、鈀、或鈀-鉑混合物，而更好是使用鈀或鈀-鉑混合物。
在催化劑是鈀-鉑復(fù)合物的情況下，鉑含量?jī)?yōu)選地為金屬總重量的1-50％的量，而更好是大約2％。
按照本發(fā)明，催化劑也可以被載帶。例如通常使用的載體是焦炭、二氧化硅、氧化鋁、二氧化硅-氧化鋁和二氧化鈦。
通常在含水反應(yīng)介質(zhì)中懸浮有載體的和沒有載體的催化劑，優(yōu)選地使用有載體的催化劑，更好是使用相對(duì)于載體含有0．2～2％重量的金屬(單或多種金屬)的有載體催化劑。
調(diào)整反應(yīng)器內(nèi)部的溫度和壓力以便使對(duì)氫反應(yīng)和對(duì)過氧化氫的生產(chǎn)率方面的選擇性達(dá)到最優(yōu)。
溫度通常為0-60℃，而優(yōu)選為5-30℃。
反應(yīng)器內(nèi)部的壓力通常大于大氣壓力，而優(yōu)選為30-100巴，有利的是40～60巴。
注入到含水反應(yīng)介質(zhì)下部的氫與氧的摩爾流量比可在寬廣的范圍內(nèi)變化。其優(yōu)選為0．1-10，而更優(yōu)選為0．5-5尤其是0．2～1。有利地使用的摩爾比為在0．3的范圍。
當(dāng)按半連續(xù)進(jìn)行操作時(shí)，在直接合成開始之前將所有的工作溶液和所有的催化劑引入到反應(yīng)器中，并且連續(xù)地引入氫氣和氧氣。
也可連續(xù)地向反應(yīng)器中引入工作溶液，而工作溶液中已加有催化劑，并且連續(xù)地引入氫氣和氧氣。在這種情況下，連續(xù)地從反應(yīng)器中抽出包含所形成的過氧化氫的溶液。
隨后通過過濾包含在半連續(xù)條件下形成的過氧化氫的最終溶液或連續(xù)地從反應(yīng)器中抽出的過氧化氫溶液，以分離催化劑，并隨后任選地將催化劑再次引入到反應(yīng)器中。
當(dāng)反應(yīng)器配有過濾器時(shí)，催化劑可永久地保留在反應(yīng)器中，而同時(shí)抽出和過濾過氧化氫。
本發(fā)明另一個(gè)主題是直接用氫和氧非常安全地和經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)高濃過氧化氫水溶液的裝置。該設(shè)備包含攪拌的反應(yīng)器，連續(xù)地或不連續(xù)地向反應(yīng)器中引入工作溶液。該裝置特征在于(ⅰ)反應(yīng)器配有一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)氫入口。氣態(tài)氫以小氣泡的形式進(jìn)入含水反應(yīng)介質(zhì)的下部；(ⅱ)反應(yīng)器還配有一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)氧的入口，氣態(tài)氧任選地包含氫并以小氣泡的形式進(jìn)入含水反應(yīng)介質(zhì)的下部，用于氧氣進(jìn)入液相的入口優(yōu)選鄰接用于氫氣進(jìn)入的入口以便于使H2和O2的氣泡快速地混合；(ⅲ)反應(yīng)器還配有一個(gè)壓力調(diào)整器，通過釋放多余未消耗的氣態(tài)反應(yīng)物，它可使反應(yīng)器內(nèi)部的壓力保持恒定；(ⅳ)反應(yīng)器還配有一個(gè)或多個(gè)的氧氣入口，它用于將任選地包含氣態(tài)氫的氧氣引入連續(xù)氣相和／或含水反應(yīng)介質(zhì)的上部，它由從反應(yīng)器中出來的氣流分析儀來控制，以便連續(xù)氣相中的氫氣與氧氣摩爾比小于0．0416。
反應(yīng)器配有可連續(xù)地或半連續(xù)地將過氧化氫水溶液抽出的出口。該出口任選地配有可將催化劑從過氧化氫水溶液中分離的過濾器。
按照本發(fā)明，從反應(yīng)器中出來的氣流可與氧氣一起被重新注入到引入含水反應(yīng)介質(zhì)下部中的循環(huán)料氣流中。在通過加入氧和例如用膜任選除去氫從而任意地調(diào)整氫氣含量后，該氣流也可與氧氣一起被重新注入到進(jìn)料的連續(xù)氣相中和／或含水反應(yīng)介質(zhì)上部中的循環(huán)料氣流中。如此分離后的氫氣可被重新注入到含水反應(yīng)介質(zhì)下部。
優(yōu)選地，至少一個(gè)氫氣入口和至少一個(gè)氧氣入口位于攪拌的反應(yīng)器的底部，此處的氫氣和氧氣以小氣泡的形式進(jìn)入含水反應(yīng)介質(zhì)的下部。
反應(yīng)器可以是圓柱形、圓錐形、或球形的通過垂直軸進(jìn)行攪拌的反應(yīng)釜，垂直軸配有一個(gè)或多個(gè)葉輪或一個(gè)或多個(gè)渦輪。
通常，當(dāng)使用懸浮的催化劑并且能夠提供良好的熱交換和使反應(yīng)的氣態(tài)反應(yīng)物維持在以盡可能最大量的小氣泡組成的云狀物形式時(shí)，通常使用任何反應(yīng)器都是合適的。
攪拌可由多個(gè)獨(dú)立的由攪拌器的軸驅(qū)動(dòng)的葉輪或渦輪來實(shí)現(xiàn)。攪拌器的軸連接在反應(yīng)器底部或頂部或側(cè)部。位于含水反應(yīng)介質(zhì)上部的渦輪可以是“自抽吸”型，也就是說，它們從攪拌器的中空的軸處抽吸反應(yīng)器中的連續(xù)氣相，并隨后將它們擴(kuò)散在含水反應(yīng)介質(zhì)中或者是帶翼的。
可用通常用于使攪拌達(dá)到較高效率的設(shè)備輔助攪拌，例如，一個(gè)或多個(gè)垂直或輻射布置的擋板。
通常使用熱交換器，如管材線圈、垂直的管束，或其他種類的輻射狀垂直板束或其他纏繞的螺旋物，以便調(diào)整反應(yīng)介質(zhì)的溫度。這些交換器優(yōu)選地位于反應(yīng)器的內(nèi)部。有利地使用垂直管束或纏繞螺旋物或呈輻射狀布置的垂直板束。
通過使用有循環(huán)水夾套的反應(yīng)器也可調(diào)節(jié)混合物的溫度。
本發(fā)明的反應(yīng)器要這樣設(shè)計(jì)，即如果攪拌意外暫停，則所有的氣泡上升并在重力作用下完全直接進(jìn)入到連續(xù)氣相中。在反應(yīng)器內(nèi)裝有的提供熱交換和／或攪拌的各種裝置必須不能對(duì)氣泡上升形成障礙，而且必須不能在含水反應(yīng)介質(zhì)中形成氣囊。
反應(yīng)器可由任何與所用的反應(yīng)物相容的材料組成。例如，可使用金屬，如不銹鋼(304L或316L)或Hastelloy合金(耐酸鎳基合金)，或涂有聚合物如PVDF(聚偏氟乙烯)、PTFE(聚四氟乙烯)，PFA(CrF4和含氟乙烯醚的共聚物)或FEP(C2F4和C3F6的共聚物)。
通過由燒結(jié)金屬構(gòu)成的管或板或其他各種噴嘴可將氧氣和氫氣的供料以小氣泡的形式引入到含水反應(yīng)介質(zhì)下部中，噴嘴可以較高的速度噴出氣體，并由此形成很多小氣泡。
以下描述一種說明本發(fā)明方法的特定實(shí)施方案的設(shè)備和方框圖，它示于僅有的圖中。
該設(shè)備包括一個(gè)通過配有馬達(dá)M、自抽吸渦輪a和葉輪式攪拌器b的垂直軸進(jìn)行攪拌的反應(yīng)器。開始時(shí)反應(yīng)器中包含懸浮在工作溶液中的催化劑、提高到反應(yīng)溫度下的混合后的混合物。
-在3處被引入到連續(xù)氣相中的氧氣來自于氣流8，也就是說，它來自非循環(huán)的氧氣。
-經(jīng)2在反應(yīng)器底部進(jìn)料噴射的氫氣。
-壓力調(diào)節(jié)器i通過釋放多余未消耗的氣態(tài)反應(yīng)物9可使反應(yīng)器中存在的壓力保持恒定。另外，通過交換器e的作用可使反應(yīng)介質(zhì)的溫度保持恒定。
將以下物質(zhì)連續(xù)地引入到反應(yīng)器中在6處，引入工作溶液；在2和4處，引入小氣泡形式的氫氣；在1處，引入小氣泡形式的氧氣；在3處，引入其量使連續(xù)氣相中的氫摩爾濃度總是小于4％的氧氣。
通過從反應(yīng)器中出來的氣流5的線上分析儀g控制在3處的供料系統(tǒng)。氣流8和氣流10提供在3處的氧氣供料；后者來自于從反應(yīng)器出口排出的通過膜s除去氫氣后的氣體流出物。如此除去的氫提供了進(jìn)入反應(yīng)介質(zhì)下部的部分氫氣供料4。
噴入反應(yīng)介質(zhì)下部的氧氣1全部來自于從反應(yīng)器出口排出的并含有氫氣的氣體流出物。
用質(zhì)量流量計(jì)f控制全部氣流量。噴入反應(yīng)介質(zhì)下部的氧氣和氫氣的流量應(yīng)使氫氣與氧氣的摩爾流量比總是大于0，0416。
噴嘴d要使其可以小氣泡形式噴入反應(yīng)物。
泵h提供未消耗的氫氣和氧氣的再使用。
用過濾器c和連續(xù)提取7從包含所形成的過氧化氫的水溶液中同時(shí)分離催化劑。
在以下實(shí)施例中給出另外特定的實(shí)施方案。
實(shí)驗(yàn)部分催化劑的制備所用的催化劑包括0．8重量％金屬鈀和0．04重量％的鉑，它們被加載在多孔二氧化硅上面。它通過以下過程制備用包括PdCl2和H2PtCl6的水溶液浸漬具有以下特征的二氧化硅(Aldrich ref．28，851-9)平均粒徑=5-15微米BET比表面積=500平方米／克孔體積0．75立方厘米／克平均孔徑60埃，接著干燥，最后在300℃下進(jìn)行熱處理(同時(shí)用氫氣進(jìn)行沖滌。)3小時(shí)。
反應(yīng)器反應(yīng)器是有水循環(huán)夾套的不銹鋼釜，其容積為100立方厘米，其內(nèi)壁用PTFE涂敷。它配有包括垂直軸的攪拌器，垂直軸上帶有包括6個(gè)輻射狀葉片的葉輪。反應(yīng)器還配有兩個(gè)由PTFE(聚四呋喃乙烯)毛細(xì)管構(gòu)成的位于反應(yīng)器底部并可以小氣泡形式將氫和氧噴射到含水反應(yīng)介質(zhì)下部中的入口。它還配有位于釜頂蓋并可引入氧氣以便在連續(xù)氣相中使氫與氧的摩爾比總是小于0．0416(也就是說使其處于氫氧混合物可燃范圍之外)的入口。
用質(zhì)量流量計(jì)控制反應(yīng)物注入含水反應(yīng)介質(zhì)中和氧氣注入連續(xù)氣相中的過程。
通過放氣裝置使反應(yīng)器中存在的壓力保持恒定。用氣相色譜在線上定量地測(cè)定構(gòu)成從反應(yīng)器中出來的氣流的氫氣和氧氣。
水溶液(Ⅰ)的制備通過將0．5克H3PO4、2．5克H2SO4和50毫克溴化鈉加入到1000立方厘米蒸餾水中以及5mg呈10％溴水的Br2而制備水溶液(Ⅰ)。
一般程序?qū)?0克水溶液(Ⅰ)和0．3克催化劑引入到高壓釜中，隨后將含水反應(yīng)介質(zhì)升溫并保持在所要求的溫度下，接著打開入口使氧氣進(jìn)入連續(xù)氣相中。將高壓釜中的壓力增加到所選擇的數(shù)值，并通過壓力控制器使其保持恒定。
將氫氣和氧氣依次以所選擇的比例注入到含水反應(yīng)介質(zhì)中，隨后每10分鐘定量地測(cè)定從壓力控制器中出來的氣流中的氫氣。
在所要求的反應(yīng)階段后，關(guān)閉用于將氫氣和氧氣送入到含水反應(yīng)介質(zhì)中的入口。并持續(xù)地向連續(xù)氣相中注入氧氣直到氫氣完全從連續(xù)氣相中消失。隨后關(guān)閉氧氣入口，接著對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行減壓，最后，回收過氧化氫水溶液。
接著對(duì)回收的過氧化氫水溶液進(jìn)行稱重，并隨后通過一過濾器過濾分離出催化劑。用碘量滴定法定量地測(cè)定最終的溶液，這樣就可以確定過氧化氫的濃度。
用注入到反應(yīng)器中和從反應(yīng)器中出來的氫氣量之差測(cè)定氫氣的消耗量。
直接合成過氧化氫對(duì)氫氣的選擇性被形成的過氧化氫的摩爾量對(duì)所消耗的氫氣摩爾量的百分?jǐn)?shù)所確定。
在表1表中綜合了在各種試驗(yàn)(實(shí)施例1-10)期間的操作條件和所獲得的結(jié)果。
表Ⅰ
實(shí)施例11～13使用由316L不銹鋼制的圓柱形反應(yīng)器，其內(nèi)徑98mm、高200mm、總體積為1500cm3。反應(yīng)器內(nèi)壁涂有PFFE涂層，厚度為1厘米。
攪拌是采用裝有有翼渦輪的垂直軸進(jìn)行的，其抽吸是向下的。有翼渦輪的直徑為45mm，它位于反應(yīng)器中央，裝有8片葉片。
直徑為30mm的軸向螺旋槳連結(jié)到緊靠反應(yīng)器底部的垂直軸的端部。
反應(yīng)器也裝有4個(gè)垂直擋板和有8根垂直管的管束的熱交換器，在管中循環(huán)17℃的水。
氫和氧是使用不銹鋼管經(jīng)入液相，其入口相鄰并位于靠近軸向螺旋槳。
使用上述實(shí)施例的方法，除了使用700g水溶液(1)和6g催化劑。
在試驗(yàn)期間(實(shí)施例11～13)的操作條件和所得結(jié)果綜述于表Ⅱ。
表Ⅱ
權(quán)利要求
1．一種直接用氫和氧在攪拌的反應(yīng)器中制備過氧化氫水溶液的方法，其特征在于分別將氫和氧以小氣泡的形式注入到含水反應(yīng)介質(zhì)的下部。通過加入無機(jī)酸使反應(yīng)介質(zhì)呈酸性，并且反應(yīng)介質(zhì)包括分散狀態(tài)的催化劑，其流量要使氫與氧的摩爾流量比大于0．0416，并且將氧以使在連續(xù)氣相中氫與氧的摩爾比小于0．0416的數(shù)量引入到連續(xù)的氣相中和／或含水反應(yīng)介質(zhì)上部。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于在攪拌的反應(yīng)器底部將氫氣和氧氣以小氣泡的形式注入到含水反應(yīng)介質(zhì)下部。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，用于氫和氧進(jìn)入水相反應(yīng)介質(zhì)下部的入口是相鄰的。
4．根據(jù)權(quán)利要求1-3的方法，其特征在于反應(yīng)介質(zhì)包含過氧化氫穩(wěn)定劑。
5．根據(jù)權(quán)利要求1-4任何之一的方法，其特征在于反應(yīng)介質(zhì)包含鹵化物。
6．根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于，鹵化物是溴化物。
7．根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于，溴化物是用于結(jié)合自由態(tài)的溴。
8．根據(jù)權(quán)利要求1-7任何之一的方法，其特征在于催化劑包含鈀。
9．根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其特征在于催化劑包含鉑。
10．根據(jù)權(quán)利要求8或9的方法，其特征在于催化劑是有載體的。
11．根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其特征在于載體選自焦炭、二氧化硅、氧化鋁、和氧化硅-氧化鋁。
12．根據(jù)權(quán)利要求1-11任何之一的方法，其特征在于被引入到連續(xù)氣相中和／或含水反應(yīng)介質(zhì)上部的氧氣包含有氫氣。
13．根據(jù)權(quán)利要求1-12任何之一的方法，其特征在于以小氣泡形式被引入到含水反應(yīng)介質(zhì)下部的氧氣包含有氫氣。
14．一種直接用氫和氧制備過氧化氫水溶液的裝置。該設(shè)備包括攪拌的反應(yīng)器，連續(xù)地或不連續(xù)地向反應(yīng)器中進(jìn)料工作溶液，其特征在于反應(yīng)器配有一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)氫入口，氣態(tài)氫以小氣泡的形式進(jìn)入含水反應(yīng)介質(zhì)的下部；反應(yīng)器還配有一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)氧的入口，氣態(tài)氧任選地包含氫并以小氣泡的形式進(jìn)入含水反應(yīng)介質(zhì)的下部；反應(yīng)器還配有一個(gè)壓力調(diào)整器，通過釋放多余未消耗的氣態(tài)反應(yīng)物，它可使反應(yīng)器內(nèi)部的壓力保持恒定；反應(yīng)器還配有一個(gè)或多個(gè)用于使任選地包含氣態(tài)氫的氧氣進(jìn)入連續(xù)氣相和／或含水反應(yīng)介質(zhì)上部的氧氣入口，它由從反應(yīng)器中出來的氣流分析儀來控制，以便連續(xù)氣相中的氫氣與氧氣摩爾比小于0．0416。
15．根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其特征在于反應(yīng)器配有排出過氧化氫水溶液的出口。
16．根據(jù)權(quán)利要求14或15的裝置，其特征在于從反應(yīng)器中出來的氣流與氧氣一起被重新注入到進(jìn)入含水反應(yīng)介質(zhì)下部的循環(huán)進(jìn)料中。
17．根據(jù)權(quán)利要求14或15的裝置，其特征在于從反應(yīng)器中出來的氣流在經(jīng)加入氧氣和／或任選地除去氫氣而進(jìn)行任選地調(diào)整后被重新與氧氣一起注入到進(jìn)入連續(xù)氣相中和／或含水反應(yīng)介質(zhì)上部的循環(huán)進(jìn)料中。
18．根據(jù)權(quán)利要求14-17任何之一的裝置，其特征在于在攪拌的反應(yīng)器底部至少有一個(gè)以小氣泡形式的氫氣入口和至少一個(gè)以小氣泡形式的氧氣入口。
19．根據(jù)權(quán)利要求14-18任何之一的裝置，其特征在于，用于氧和氫進(jìn)入水相反應(yīng)介質(zhì)下部的入口是相鄰的。
20．根據(jù)權(quán)利要求11-15任何之一的裝置，其特征在于用一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的葉輪或渦輪向反應(yīng)器提供攪拌。
21．根據(jù)權(quán)利要求20的裝置，其特征在于，渦輪是帶翼渦輪。
22．根據(jù)權(quán)利要求20的裝置，其特征在于渦輪是自抽吸渦輪。
23．根據(jù)權(quán)利要求14-22任何之一的裝置，其特征在于攪拌的反應(yīng)器配有熱交換器。
24．根據(jù)權(quán)利要求23的裝置，其特征在于交換器是垂直的管束或纏繞的螺旋物或輻射狀布置的垂直板束。
25．根據(jù)權(quán)利要求14-24任何之一的裝置，其特征在于當(dāng)攪拌暫停時(shí)含水反應(yīng)介質(zhì)中的小氣泡在重力作用下完全上升到含水介質(zhì)／連續(xù)氣相的界面處。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種直接用氫和氧非常安全地制備高濃度過氧化氫水溶液的催化方法和裝置。更具體地說,本發(fā)明的主題是其中直接以相當(dāng)于氫－氧混合物可燃范圍的比例將氫和氧注入到水介質(zhì)中、但在連續(xù)的氣態(tài)下它們又以可燃范圍之外的比例存在的方法。本發(fā)明的另一個(gè)主題是實(shí)施該方法的裝置。
文檔編號(hào)B01J19/00GK1290230SQ9980286
公開日2001年4月4日 申請(qǐng)日期1999年1月29日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月10日
發(fā)明者米歇爾·德維克, 萊昂內(nèi)爾·德萊斯 申請(qǐng)人:阿托菲納公司