过氧化氢的生产方法技术

一种通过AO法制造过氧化氢的方法，该方法包括以下两个交替的(必要的)步骤：(a)将工作溶液在催化剂的存在下在氢化单元(氢化器)中氢化，其中所述工作溶液含有溶解在至少一种有机溶剂中的至少一种烷基蒽醌，以获得至少一种相对应的烷基蒽氢醌化合物；以及(b)在氧化单元中氧化所述至少一种烷基蒽氢醌化合物以获得过氧化氢；并且进一步包括以下步骤：(c)在萃取单元中萃取在该氧化步骤中形成的过氧化氢，其中步骤(a)至(c)的这些单元在适当时任选地与另外的辅助单元一起构成过氧化氢生产场所，并且其中一个或多个所述单元配备有一个或多个传感器用于监测在该过氧化氢生产场所处的一个或多个AO法参数，所述传感器与在该过氧化氢生产场所处的一个或多个第一计算机互相连接，所述第一计算机经由通信网络连接到远离该过氧化氢生产场所的在控制室中的一个或多个第二计算机，并且其中所述控制室远程控制所述过氧化氢生产场所。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】过氧化氢的生产方法本申请要求于2011年10月11日提交的欧洲申请号11184575.6的优先权，为了所有的目的将该申请的全部内容通过引用结合在此。若任何通过引用结合在此的专利、专利申请以及公开物中的披露内容与本申请的描述相冲突的程度到了可能导致术语不清楚，则本说明应该优先。本专利技术涉及一种用于生产过氧化氢、尤其用于生产过氧化氢水溶液以直接用于工业应用中的方法，一种用于进行此种方法的装置。这样过氧化氢的生产是众所周知的。过氧化氢可以通过各种方法，例如通过氧气的直接氢化作用或更普遍地通过所谓的蒽醌自氧化法(AO法)来生产。本专利技术特别涉及工业上更常见的AO法。过氧化氢是全世界生产的最重要的无机化学品之一。过氧化氢的世界产量在2009年增长至3.2百万公吨(100％H2O2)。它的工业应用包括纺织品、纸浆和纸的漂白、纸回收、有机合成(氧化丙烯)、无机化学品和洗涤剂的制造、环境和其他应用。在本专利技术的背景下，工业应用纸浆和纸漂白、采矿或环境应用是特别令人感兴趣的。过氧化氢生产是由在大型工厂中生产过氧化氢(如在水中高达50％-70％浓度(按重量％))的几个化学公司进行的。因为此浓度水平的高度氧化特性，通常将过氧化氢调整至50％浓度以便安全处理和运输，并且由于成本原因70％浓度一般仅用于长距离运输。出于安全原因，一般将过氧化氢产品在应用之前稀释到至少50％，但对于大多数应用，它将以低于15％的浓度来应用，为了最小化操作，稀释至有效浓度通过添加适当量的、通常不大于50％过氧化氢的、更高浓度的溶液而一般在该应用本身内进行。最终，过氧化氢以各种浓度来使用，取决于该应用，例如在各种各样的应用中，过氧化氢以约1％-15％的浓度来使用。此类过氧化氢浓度的一些具体实例是，取决于工业应用种类：纸浆漂白2％-10％、废水氧化1％-5％、消费产品表面清洁1％-8％。在其他应用中如消毒，该过氧化氢浓度可以更高，例如在无菌包装中，典型的浓度可以是35％或25％。过氧化氢的工业合成主要是通过使用Riedel-Pfleiderer方法(最初披露于美国专利2,158,525和2,215,883)来实现的。这种众所周知的过氧化氢的大规模循环生产方法利用将2-烷基蒽氢醌化合物自动氧化为相对应的2-烷基蒽醌，这导致了过氧化氢的形成。专利技术背景-现有技术：因此，过氧化氢典型地用一种两阶段循环蒽醌法(AO法)来生产，该方法包括将蒽醌工作溶液在一个催化反应器中氢化以及将该氢化的蒽醌工作溶液在一个多阶段的填充床或筛板塔中通过空气而氧化并同时在该有机流中产生过氧化氢，其中将该过氧化氢在一个多阶段逆流萃取塔过程中从该蒽醌工作溶液中通过水进行连续萃取。选择的有机溶剂典型地是两种类型的溶剂的混合物，一种是该醌衍生物的一种良好溶剂(通常是一种芳香族化合物的混合物)并且另一种是该氢醌衍生物的一种良好溶剂(通常是一种长链的醇或环酯)。在所述主要AO法步骤之后，可以涉及其他辅助过程步骤，如像该氢化催化剂从该工作溶液中的分离；该蒽醌工作溶液、这些伴随的溶剂的回收和精细纯化(polishpurification)，及它们到该氢化器的循环；以及该过氧化氢产品的回收、精细纯化和稳定化。这种AO法利用烷基蒽醌化合物，如2-乙基蒽醌，2-戊基蒽醌，及它们的5,6,7,8-四氢衍生物作为溶解于一种合适的有机溶剂或有机溶剂混合物中的工作化合物。这些烷基蒽醌的溶液被称为工作溶液。在该蒽醌法的第一阶段(氢化步骤)中，为了将这些工作化合物还原成其氢化的形式(烷基氢蒽醌类)，使该工作溶液经受氢化。这些工作化合物的氢化是通过将氢气与该工作溶液混合，并且使所得到的溶液与一种适当的氢化催化剂接触来完成的。在该两阶段AO法的第二阶段(氧化步骤)中，为了生产过氧化氢并将该工作化合物恢复到它的原始形式，使用氧气、空气、或一种合适的含氧化合物来氧化这些氢化的工作化合物，即烷基氢蒽醌类。然后将该氧化步骤中生成的过氧化氢从该工作溶液中去除，典型地通过用水进行萃取，并且将剩余的含烷基蒽醌类的工作溶液再循环到该氢化步骤以再次开始该过程。该氢化步骤可以在一种流化床催化剂或一种固定床催化剂的存在下来进行。已知这两种方法中任一种具有它的具体优点和缺点。在一个流化床氢化反应器中，获得了其中三相之间的良好接触，并且因此生产率和选择性通常是高的。然而，这些催化剂颗粒可能由于磨损而破裂，并且可能阻塞分离该悬浮的催化剂和氢化的工作溶液需要的过滤器。这种类型的反应器还经受返混的问题。因此，使用悬浮的催化剂通常要求使用一个更大的氢化反应器和昂贵的过滤区以获得一种完全氢化的形式。在该固定床氢化反应器中，该催化剂不会如该流化床反应器那样磨损，并且如果以顺流进行操作，不会产生返混。但固定床氢化反应器的反应速率受到氢从气相溶解到该工作溶液中的较慢速度的限制，并且还受到对比流化床催化剂的每单位重量固定床催化剂的成比例地更低的Pd表面的限制。因此，为了溶解对于完全还原所有工作化合物必需的所需量的氢，一般必须将该工作溶液再循环数次。因此，要求一个非常大的再循环流和相应地大的氢化反应器，并且从而增加该过程的资本成本。此外，该氢化溶液的再循环导致这些工作化合物的过度氢化，使得它们在整个过程中是无效的。一种特殊类型的固定床反应器是所谓的滴流床反应器，这些滴流床反应器在文献(参见例如NGK.M.和CHUC.F.，化学工程进展(ChemicalEngineeringProgress)，1987，83(11)，第55页-第63页)中是普遍已知的。虽然这些滴流床反应器主要用于石油工业的氢化裂解、氢化脱硫和氢化脱氮，以及石油化学工业中的有机化合物的氢化和氧化，然而也在用于制造过氧化氢的AO法的一些版本中存在滴流床氢化反应器。术语滴流床在此用于是指表示其中当反应发生时，一个液相和一个气相顺流向下通过催化剂颗粒的固定床的一种反应器。操作滴流床反应器的当前实践仍主要依靠经验关系式以及明显地参数如像加压降、扩散系数，并且热质传递系数取决于气体和液体流速两者。从文献中还已知在不同的流动模式如像“滴流”、“脉冲”、“喷淋”、“鼓泡”和“分散鼓泡”下操作滴流床反应器。在使用滴流床(特别地处于滴流型态)中的主要问题之一是在固定床氢化反应器中出现沟流的可能性。在化学文摘(ChemicalAbstracts)no.19167f-h，卷55(日本专利号604121)中描述了过氧化氢的制造，在该方法中，一种烷基蒽醌溶液和大过量的氢或含氢气体的混合物通过使该混合物穿过含有颗粒状氢化催化剂的塔的上部中的一个多孔扩散器而进行发泡。然后使该发泡的混合物快速地通过该催化剂层以进行氢化。在该塔的底部放置由玻璃棉、岩石棉、金属网、或滤布组成的一个床用于消泡，并且将消泡的工作溶液从该底部抽出并将大过量的分离的气体再循环到该塔。虽然通过这种方法消除了处于滴流型态的固定床氢化反应器中出现沟流的可能性，但根据参考US4,428,922中的日本专利(第1栏，第55行至第68行)，仍存在一些缺点，像高压降、与此相关的能量消耗的增加、返回通过氢化反应器的大的再循环氢气流、以及使用工作溶液的发泡和消泡要求的额外的设备。此外，该氢化反应器的通过量或生产率显著降低，因为过量的氢气占据了较大体积。WO99/4002本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过AO法制造过氧化氢的方法，该方法包括以下两个交替的必要步骤：(a)将工作溶液在催化剂的存在下在氢化单元中氢化，其中所述工作溶液含有溶解在至少一种有机溶剂中的至少一种烷基蒽醌，以获得至少一种相应的烷基蒽氢醌化合物；以及(b)在氧化单元中氧化所述至少一种烷基蒽氢醌化合物以获得过氧化氢；并且进一步包括以下步骤：(c)在萃取单元中萃取在所述氧化步骤中形成的过氧化氢，其中步骤(a)至(c)的所述单元在适当时任选地与另外的辅助单元一起构成过氧化氢生产场所，其特征在于一个或多个所述单元配备有一个或多个传感器用于监测在所述过氧化氢生产场所处的一个或多个AO法参数，任选地包括至少一个化学AO法参数，所述传感器与在所述过氧化氢生产场所处的一个或多个第一计算机互相连接，所述第一计算机经由通信网络连接到远离所述过氧化氢生产场所的在控制室中的一个或多个第二计算机，并且其中所述控制室远程控制、特别地远程操作和控制所述过氧化氢生产场所。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.10.11 EP 11184575.61.一种通过AO法制造过氧化氢的方法，该方法包括以下两个交替的必要步骤：(a)将工作溶液在催化剂的存在下在氢化单元中氢化，其中所述工作溶液含有溶解在至少一种有机溶剂中的至少一种烷基蒽醌，以获得至少一种相应的烷基蒽氢醌化合物；以及(b)在氧化单元中氧化所述至少一种烷基蒽氢醌化合物以获得过氧化氢；并且进一步包括以下步骤：(c)在萃取单元中萃取在所述氧化步骤中形成的过氧化氢，其中步骤(a)至(c)的所述单元构成过氧化氢生产场所，其特征在于一个或多个所述单元配备有一个或多个传感器用于监测在所述过氧化氢生产场所处的一个或多个AO法参数，所述传感器与在所述过氧化氢生产场所处的一个或多个第一计算机互相连接，所述第一计算机经由通信网络连接到远离所述过氧化氢生产场所的在控制室中的一个或多个第二计算机，并且其中所述控制室远程控制所述过氧化氢生产场所，所述过氧化氢的生产能力最高达20千吨/年，所述过氧化氢生产场所定位为邻近于或位于最终用户场所或将过氧化氢用于工业应用的消费者场所。2.根据权利要求1所述的通过AO法制造过氧化氢的方法，其特征在于远程控制该过氧化氢生产场所的所述控制室位于不同于所述远程受控的过氧化氢生产场所的另一个过氧化氢设备处。3.根据权利要求1或2中任一项所述的通过AO法制造过氧化氢的方法，其特征在于所述工作溶液通过因特网或其他在线通信装置通过电子地可测量的一个或多个分析参数来进行远程操作式控制。4.根据权利要求1或2所述的通过AO法制造过氧化氢的方法，其特征在于所述远程控制是取决于母AO法的卫星式AO法的远程操作控制。5.一种用于实施根据权利要求1至4中任一项所述的通过AO法制造过氧化氢的方法的计算机控制的设备，包括具有以下各项的反应器系统：(a)用于将工作溶液在催化剂的存在下氢化的氢化单元，其中所述工作溶液含有溶解在至少一种有机溶剂中的至少一种烷基蒽醌，...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·范登布斯彻，P·M·德黑塞，S·布卢姆菲尔德，F·詹森丝，
申请(专利权)人：索尔维公司，
类型：发明
国别省市：比利时;BE