用于过氧化氢生产的设备及使用其的工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种用于通过自氧化工艺(AO工艺)生产过氧化氢的设备，该工艺包括使蒽醌在工作溶液中氢化、用氧气使该氢化的蒽醌氧化以形成过氧化氢以及从该工作溶液萃取该过氧化氢，该设备包括至少一个选自下组的滑橇式安装的模块，该组由以下各项组成：滑橇式安装的模块(氢化滑橇1)，其包括至少一个用以使该蒽醌在该工作溶液中氢化的氢化器(氢化反应器)；滑橇式安装的模块(氧化器滑橇2)，其包括至少一个用以用氧气使该氢化的蒽醌氧化以形成过氧化氢的氧化器(氧化反应器)；任选地，滑橇式安装的模块(工艺空气压缩机滑橇3)，其包括至少一个用以压缩空气的装置，用以将氧气、特别是来自空气的氧气进料到滑橇2的一个氧化器中，以及在滑橇3存在的情况下，另外的滑橇式安装的模块(溶剂回收单元滑橇4)，其包括至少一个用以回收该溶剂的装置，特别是当所述来自空气的氧气被用于将氧气进料到滑橇2的氧化器中时；滑橇式安装的模块(萃取滑橇5)，其包括至少一个用以从该工作溶液萃取该过氧化氢的装置；滑橇式安装的模块(滑橇6)，其包括至少一个用以将过氧化氢溶液递送到使用点和/或任选地递送到一个储存槽的装置，该储存槽任选地具有用于调节过氧化氢浓度的额外装置。优选地，它是一种模块化反应器系统，该系统被配置成在无复原单元的情况下以小到中等规模的微型AO工艺设备形式操作，该微型AO工艺设备具有最高达20千吨/年的过氧化氢生产能力，并且该系统还可以被远程控制。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于过氧化氢生产的设备及使用其的工艺本申请要求2012年3月13日提交的EP申请号12159153.1的优先权，为了所有目的将这篇申请的全部内容通过引用结合在此。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、并且具体来说用于在一种工业应用中直接使用的新设备设计。该新设备设计适用于通过蒽醌自氧化工艺(AO工艺)制造过氧化氢。过氧化氢的生产就其本身来说是众所周知的。过氧化氢可以通过不同方法、例如通过氧气直接氢化(直接合成)或更通常通过所谓的蒽醌自氧化工艺(AO工艺)来生产。本专利技术具体来说涉及一种用于更常用工业AO工艺的新设备设计。过氧化氢是在世界范围内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年增长到320万公吨(100％H2O2)。其工业应用包括纺织品、纸浆和纸漂白、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。在本专利技术的情形下，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。过氧化氢生产由在大规模设备中生产其(以一种在水中的高达50％-70％(按重量计％)的浓缩物形式)的几个化学公司进行。因为这个浓度水平的高度氧化特征，通常将过氧化氢调节到50％浓度以便安全处理和运输，并且由于成本原因70％浓缩物一般仅用于长距离运输。出于安全性原因，过氧化氢产品一般在应用之前被稀释到至少50％，但对于大多数应用来说，它将以低于15％的一个浓度应用。为了使操作减到最少，向有效浓度的稀释一般通过添加适当量的具有通常不超过50％过氧化氢的一种较高浓缩的溶液在应用本身内进行。最终，过氧化氢以不同浓度来使用，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％的一个浓度来使用。如此的过氧化氢浓度(按重量计％)的一些具体实例取决于工业应用的种类是：纸浆漂白2％-10％；废水氧化1％-5％；消费品表面清洁1％-8％。在其他应用(如消毒)中，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％。因此，过氧化氢典型地使用一种循环蒽醌工艺(AO工艺)来生产，该工艺包括使蒽醌工作溶液在一个催化反应器中氢化和使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生产过氧化氢，其中在一个多阶段逆流萃取柱过程中通过水从该蒽醌工作溶液连续萃取该过氧化氢。选择的有机溶剂典型地是两种类型的溶剂的一种混合物，一种是醌衍生物的良好溶剂(通常是一种芳香族化合物的混合物)并且另一种是氢醌衍生物的良好溶剂(通常是一种长链的醇或环酯)。在所述主要AO工艺步骤之后，可以有涉及的其他辅助工艺步骤，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)，以及其向该氢化器的再循环；以及该过氧化氢产品的回收、精细纯化和稳定化。这种AO工艺利用烷基蒽醌化合物(如2-乙基蒽醌，2-戊基蒽醌)和其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。在该蒽醌工艺的第一阶段(氢化步骤)中，使该工作溶液经历氢化，以便将这些工作化合物还原成其氢化的形式(烷基氢蒽醌)。这些工作化合物的氢化通过将氢气与该工作溶液混合，并且使产生的溶液与一种适当的氢化催化剂接触来实现。在该循环AO工艺的第二阶段(氧化步骤)中，将这些氢化的工作化合物(即烷基氢蒽醌)使用氧气、空气或一种合适的含氧化合物氧化，以便生产过氧化氢并且将该工作化合物恢复到其原始形式。然后将该氧化步骤中生产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进行。已知任一种方法具有其具体优点和缺点。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总体上是高的。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该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磨损的那么多，并且如果以顺流进行操作，不会产生返混。但一个固定床氢化反应器的反应速率受到氢气从气相溶解到该工作溶液中的相对慢速度的限制，并且还受到对比一种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气，一般必须将该工作溶液再循环数次。因此，需要一个非常大的再循环流和一个相对应地大的氢化反应器，并且因此增加该过程的资本成本。另外，该氢化的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(参看例如NGK.M.和CHUC.F.化学工程进展(ChemicalEngineeringProgress),1987,83(11),第55-63页)中是普遍已知的。尽管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工艺的一些版本中发现滴流床氢化反应器。术语滴流床此处用于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惯例仍主要依赖于参数(如压降、分散系数、热和质量转移系数以及气体和液体两者的流速)之间的经验相关性。从文献中还已知在不同流动模式，如像“滴流”、“脉冲”、“喷淋”、“鼓泡”以及“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。基于原始的Riedel-Pfleiderer概念的之前所述AO工艺被设计用于过氧化氢的工业大规模并且甚至高达巨型规模的生产。因此，常规过氧化氢生产工艺一般在大规模到巨型规模的过氧化氢生产设备中进行，这些设备具有约40,000到330,000(公)吨过氧化氢/年的生产能力。因此，当前在工业操作中存在具有至少例如40到50ktpy(千吨/年)的一个生产能力、具有最高达160ktpy的一个能力的设备，并且世界上最大的巨型设备提供230ktpy(安特卫普(Antwerp))和330ktpy(泰国(Thailand))的一个能力。在这些工艺中，一般在固定床情况下的生产能力被限于50ktpy并且通常具有50ktpy以上的生产能力的设备用流化床反应器来操作。这些常规的AO工艺和对应的生产设备是复杂的并且要求许多和大量的器具安装，用于维护器具和主要和辅助工艺步骤的操作的许多能胜任的工作人员，以及处理所产生的处于其通常40％高浓度过氧化氢、和进一步浓缩到50％到70％的特殊保护。因此，需要许多管理关注和频繁的维护。除此类大规模到巨型规模生产工艺的复杂性之外，应注意到大部分生产的过氧化氢需要被例如通过火车或卡车运输，以由消费者在其自己的工业应用中使用。鉴于相关的安全和安保问题，由火车和卡车进行的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于通过自氧化工艺生产过氧化氢、优选地过氧化氢水溶液的设备，该工艺包括使蒽醌在工作溶液中氢化、用氧气使该氢化的蒽醌氧化以形成过氧化氢以及从该工作溶液萃取该过氧化氢，该设备包括至少一个选自下组的滑橇式安装的模块，该组由以下各项组成：‑滑橇式安装的模块，其包括至少一个用以使该蒽醌在该工作溶液中氢化的氢化器，表示为滑橇1；‑滑橇式安装的模块，其包括至少一个用以用氧气使该氢化的蒽醌氧化以形成过氧化氢的氧化器，表示为滑橇2；‑任选地，滑橇式安装的模块，其包括至少一个用以压缩空气的装置，表示为滑橇3，用以将氧气、特别是来自空气的氧气进料到滑橇2的一个氧化器中，以及在滑橇3存在的情况下，另外的滑橇式安装的模块，其包括至少一个用以回收该溶剂的装置，表示为滑橇4；特别是当所述来自空气的氧气被用于将氧气进料到滑橇2的氧化器中时；‑滑橇式安装的模块，其包括至少一个用以从该工作溶液萃取该过氧化氢的装置，表示为滑橇5；‑滑橇式安装的模块，表示为滑橇6，其包括至少一个用以将过氧化氢溶液递送到使用点和/或任选地递送到一个储存槽的装置，该储存槽任选地具有用于调节过氧化氢浓度的额外装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.13 EP 12159153.11.一种用于通过自氧化工艺生产过氧化氢的设备，该工艺包括使蒽醌在工作溶液中氢化、用氧气使该氢化的蒽醌氧化以形成过氧化氢以及从该工作溶液萃取该过氧化氢，该设备包括至少一个选自下组的滑橇式安装的模块，该组由以下各项组成：-滑橇式安装的模块，其包括至少一个用以使该蒽醌在该工作溶液中氢化的氢化器，表示为滑橇1；-滑橇式安装的模块，其包括至少一个用以用氧气使该氢化的蒽醌氧化以形成过氧化氢的氧化器，表示为滑橇2；-任选地，滑橇式安装的模块，其包括至少一个用以压缩空气的装置，表示为滑橇3，用以将氧气进料到滑橇2的一个氧化器中，以及在滑橇3存在的情况下，另外的滑橇式安装的模块，其包括至少一个用以回收溶剂的装置，表示为滑橇4；-滑橇式安装的模块，其包括至少一个用以从该工作溶液萃取该过氧化氢的装置，表示为滑橇5；-滑橇式安装的模块，表示为滑橇6，其包括至少一个用以将过氧化氢溶液递送到使用点和/或任选地递送到一个储存槽的装置，该储存槽任选地具有用于调节过氧化氢浓度的额外装置。2.根据权利要求1所述的用于通过自氧化工艺生产过氧化氢的设备，其中该氢化滑橇1包括至少一个或多个选自以下项的组的器具物件：氢化器、氢气再循环压缩机、催化剂过滤器、氧化器进料槽、氧化器进料泵以及保护性催化剂床。3.根据权利要求1所述的用于通过自氧化工艺生产过氧化氢的设备，其中该氧化器滑橇2包括至少一个或多个选自以下项的组的器具物件：氧化器进料冷却器、氧化器、脱气器、萃取进料泵、废气冷凝器以及废气除雾器。4.根据权利要求1所述的用于通过自氧化工艺生产过氧化氢的设备，其中该萃取滑橇5包括至少一个或多个选自以下项的组的器具物件：冷却器、聚结器以及氢化器进料泵，和任选地一个萃取柱和/或可连接到一个萃取柱。5.根据权利要求1所述的用于通过自氧化工艺生产过氧化氢的设备，其中该任选的工艺空气压缩机滑橇3包括至少一个或多个选自以下项的组的器具物件：工艺空气压缩机包、抽吸空气过滤器以及后冷却器-冷凝器。6.根据权利要求1所述的用于通过自氧化工艺生产过氧化氢的设备，其中该任选的溶剂回收单元滑橇4包括至少一个或多个选自以下项的组的器具物件：活性碳吸附包、再生冷凝器、溶剂/水倾析器、溶剂回流泵以及水回流泵。7.根据权利要求1所述的用于通过自氧化工艺生产过氧化氢的设备，该设备包括一个用于将氧气进料到滑橇2的氧化器中的来自该空气的氧气供应单元，并且进一步包括至少一个选自下组的滑橇式安装的模块，该组由以下各项组成：-滑橇式安装的模块，其包括至少一个用以使该蒽醌在该工作溶液中氢化的氢化器，表示为滑橇1；-滑橇式安装的模块，其包括至少一个用以用氧气使该氢化的蒽醌氧化以形成过氧化氢的氧化器，表示为滑橇2；-滑橇式安装的模块，其包括至少一个用以压缩空气的装置，表示为滑橇3，用以将氧气、具体来说来自空气的氧气进料到滑橇2的氧化器中，并且包括一个另外的滑橇式安装的模块，其包括至少一个用以回收该溶剂的装置，表示为滑橇4；-滑橇式安装的模块，其包括至少一个用以从该工作溶液萃取该过氧化氢的装置，表示为滑橇5；-滑橇式安装的模块，表示为滑橇6，其包括至少一个用以将过氧化氢溶液递送到该使用点和/或任选地递送到一个储存槽的装置，该储存槽任选地具有用于调节该过氧化氢浓度的额外装置。8.根据权利要求1所述的用于通过自氧化工艺生产过氧化氢的设备，该设备包括一个用于将氧气进料到滑橇2的氧化器中的氧气供应单元，并且进一步包括至少一个选自下组的滑橇式安装的模块，该组由以下各项组成：-滑橇式安装的模块，其包括至少一个用以使该蒽醌在该工作溶液中氢化的氢化器，表示为滑橇1；-滑橇式安装的模块，其包括至少一个用以用氧气使该氢化的蒽醌氧化以形成过氧化氢的氧化器，表示为滑橇2；-滑橇式安装的模块，其包括至少一个用以从该工作溶液萃取该过氧化氢的装置，表示为滑橇5；-滑橇式安装的模块，表示为滑橇6，其包括至少一个用以将过氧化氢溶液递送到该使用点和/或任选地递送到一个储存槽的装置，该储存槽任选地具有用于调节该过氧化氢浓度的额外装置。9.根据权利要求1所述的用于通过自氧化工艺生产过氧化氢的设备，其特征在于该氢化滑橇1、氧化滑橇2以及萃取滑橇5连同任何任选的滑橇一起被设计为一种模块化反应器系统，该系统被配置成在无复原单元的情况下操作，其中该工作溶液和/或催化剂在AO工艺的环路中仅以低频率间歇性地或周期性地进行更换和/或再生或再活化处理。10.根据权利要求9所述的用于通过自氧化工艺生产过氧化氢的设备，其中所述模块化反应器系统被设计为一种紧凑模块化反应器系统。11.根据权利要求9所述的用于通过自氧化工艺生产过氧化氢的设备，其中工作溶液和/或催化剂在AO工艺的环路中以数周或...

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