固定床混合反应器和烷基蒽醌氢化反应的系统技术方案

本公开涉及一种管式混合反应器和由烷基蒽氢醌氧化制备过氧化氢的系统。该固定床混合反应器能够同时完成气、液、固三相反应物料的混合和化学反应，该反应器内的混合区设有通过微孔连通的第一通道和第二通道，气相反应物可以通过该微孔以微气泡的形式进入液相反应物中，使得气液两相反应物能够充分接触混合均匀，气液混合物再进入反应器的固定床反应区内与加氢催化剂接触进行加氢反应，可以有效促进气液两相与加氢催化剂接触，提高了氢化反应速率和产率，减少副反应发生。本公开的烷基蒽醌氢化反应系统采用上述固定床混合反应器，能够提高反应效率和产率，提高产品质量。

Hydrogenation reaction system of fixed bed mixed reactor and alkyl anthraquinone

The present disclosure relates to a tubular mixing reactor and a system for preparing hydrogen peroxide by oxidation of alkyl anthracene hydroquinone. The mixed reactor can simultaneously complete the mixing and chemical reaction of the gas, liquid and solid three phase reaction materials. The mixing zone in the reactor has a first channel and a second channel through the microporous connection. The gas phase reactants can enter the liquid counter in the form of microbubbles and make the gas-liquid two phase reaction. The gas-liquid mixture can be fully contact with the hydrogenation catalyst in the fixed bed reaction zone of the reactor, which can effectively promote the contact between the gas-liquid two phase and the hydrogenation catalyst, improve the hydrogenation reaction rate and yield, and reduce the occurrence of the side reaction. The reaction system of alkyl anthraquinone in this disclosure adopts the fixed bed mixing reactor, which can improve the reaction efficiency and yield, and improve the product quality.

【技术实现步骤摘要】
固定床混合反应器和烷基蒽醌氢化反应的系统
本公开涉及化工生产
，具体地，涉及一种固定床混合反应器和烷基蒽醌氢化反应的系统。
技术介绍
过氧化氢的工业化生产一般通过蒽醌法工艺来实现。蒽醌法，又称蒽醌衍生物自动氧化法，主要由蒽醌工作液的氢化、氢化液的氧化以及过氧化氢的萃取等3个工艺过程组成。蒽醌工作液的氢化是蒽醌法整个工艺的核心，该过程伴有过度氢化等副反应。研究表明，在氢化反应中外扩散为控制步骤，影响反应选择性的因素多为过程的操作因素，比如反应器内的温度、压力、催化剂和流体流速等。蒽醌氢化属于气液固三相催化反应。气液固三相化学反应器种类繁多，但对气液固三相之间的混合状况，及对反应器的选型，将直接影响到化学反应的选择性和产品的时空收率。该法主要化学反应如下式1所示：蒽醌法的优点是能耗低、成本低、安全性能较好，适合大规模生产。对蒽醌法的工艺改进主要体现在采用触媒的工艺改进，同时，在氢化、氧化、萃取部分也有很大的技术改进空间。目前国外国内最先进的装置均采用蒽醌法钯触媒工艺，国内一般采用固定床氢化工艺。现有固定床蒽醌法生产工艺存在氢化效率低、单位产品消耗高、产品浓度低等缺点。由于气液反应是在固体催化剂表面上进行，反应物分子之间的有效接触成了制约产品产率和有效扼制副反应发生、提高产品质量的关键。烷基蒽醌的氢化是在气、液、固三相态进行，其中气(氢气)、液(烷基蒽醌溶液)、固(催化剂)之间的有效接触，成了提高产品产率、扼制副反应的发生和提高产品质量的关键因素。
技术实现思路
本公开的目的是解决现有的蒽醌法制备过氧化氢过程中存在的氢化反应效率低、单位产品生产消耗高、产品浓度低及生产操作安全性问题，提供一种固定床混合反应器和烷基蒽醌氢化反应的系统。为了实现上述目的，本公开的第一方面提供一种固定床混合反应器，该反应器包括气体入口、液体入口、产物出口、混合区和反应区；所述反应区包括催化剂固定床层架，所述反应区的入口和出口分别与所述混合区和所述产物出口连通；所述混合区包括第一通道和第二通道，所述第一通道与所述气体入口连通，所述第二通道分别与所述液体入口和所述反应区的入口连通；所述第一通道和第二通道仅通过微孔连通，以使所述第一通道内的气体在压力作用下通过所述微孔进入所述第二通道，并在所述第二通道的液体内形成微气泡，所述微孔的平均孔径为1nm～100μm。可选地，所述混合区包括混合区壳体和置于所述混合区壳体内的至少一个微孔膜管，所述微孔膜管的管壁上含有所述微孔，以使所述混合区的壳程和管程之间仅通过所述微孔连通，所有所述微孔膜管的管程形成为所述第二通道，所述微孔膜管外壁与所述混合区壳体内的空间形成为所述第一通道。可选地，所述微孔的平均孔径为5～500nm。可选地，所述微孔膜管为选自陶瓷微孔膜管、金属微孔膜管、玻璃纤维微孔膜管、氧化铝微孔膜管、MFI型分子筛膜管和有机微孔膜管中的一种。可选地，所述混合区包括水平间隔设置的顶板和底板，所述顶板、底板和反应器内壁围成所述混合区壳体，所述微孔膜管轴向贯穿所述混合区壳体，以使所述混合区壳体的上方仅通过所述微孔膜管与所述混合区壳体的下方连通，所述液体入口与所述混合区内的微孔膜管连通，所述气体入口与所述混合区壳体内部连通，所述混合区壳体内部通过所述微孔与微孔膜管的管程连通。可选地，所述混合区位于所述反应区上方，所述液体入口位于反应器顶部；或者，所述混合区位于所述反应区下方，所述液体入口位于反应器底部；所述气体入口位于所述混合区侧壁。本公开第二方面提供一种烷基蒽醌氢化反应的系统，该系统包括含氢气体入口、工作液入口、氢化液出口和本公开第一方面所述的固定床混合反应器；所述含氢气体入口与所述固定床混合反应器的气体入口连通，所述工作液入口与所述固定床混合反应器的液体入口连通，所述氢化液出口与所述固定床混合反应器的产物出口连通。可选地，该系统还包括气液分离器，所述气液分离器包括混合物入口、气体出口和液体出口，所述气液分离器的混合物入口与所述固定床混合反应器的产物出口连通，所述气液分离器的液体出口与所述氢化液出口连通。可选地，该系统还包括通过液体管路顺次连接的第一过滤器、除水器和工作液换热器，所述第一过滤器的液体入口与所述工作液入口连通，所述工作液换热器的液体出口与所述固定床混合反应器的液体入口连通。可选地，该系统还包括通过液体管路顺次连接的第二过滤器、冷却器和氢化液除气罐，所述第二过滤器的液体入口与所述固定床混合反应器的产物出口连通，所述氢化液除气罐的液体出口与所述氢化液出口连通。通过上述技术方案，本公开的固定床混合反应器能够同时完成气、液、固三相反应物料的混合和反应，该反应器内的混合区设有通过微孔连通的第一通道和第二通道，气相反应物可以通过该微孔以微气泡的形式进入液相反应物中，使得气液两相反应物能够充分接触混合均匀，气液混合物再进入反应器的固定床反应区内与加氢催化剂接触进行加氢反应，可以有效促进气液两相与加氢催化剂接触，提高了氢化反应速率和产率，减少副反应发生。本公开的烷基蒽醌氢化反应系统采用固定床混合反应器，能够同时完成气液物料的高度均匀混合和气液固三相接触反应，能够提高反应效率和产率，提高产品质量。本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：图1是本公开的固定床混合反应器的一种具体实施方式的结构示意图。图2是本公开的烷基蒽醌氢化反应系统的一种具体实施方式的示意图。附图标记说明1氢化液出口2工作液入口3含氢气体入口4第一过滤器5除水器6工作液换热器7固定床混合反应器71液体入口72气体入口73产物出口74催化剂固定床层架75微孔膜管76顶板77底板8第二过滤器9氢化液除气罐10气液分离器具体实施方式以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指装置在正常使用状态下的上和下，具体可以参考图1的图面方向，“内、外”是相对于装置的轮廓而言的如图1所示，本公开的第一方面提供一种固定床混合反应器，该反应器包括气体入口72、液体入口71、产物出口73、混合区和反应区；反应区包括催化剂固定床层架74，反应区的入口和出口分别与混合区和产物出口73连通；混合区包括第一通道和第二通道，第一通道与气体入口72连通，第二通道分别与液体入口71和反应区的入口连通；第一通道和第二通道仅通过微孔连通，以使第一通道内的气体在压力作用下通过微孔进入第二通道，并在第二通道的液体内形成微气泡，微孔的平均孔径为1nm～100μm。本公开的固定床混合反应器能够同时完成气、液、固三相反应物料的混合和反应，该反应器内的混合区设有通过微孔连通的第一通道和第二通道，气相反应物可以通过该微孔以微气泡的形式进入液相反应物中，使得气液两相反应物能够充分接触混合均匀，气液混合物再进入反应器的固定床反应区内与加氢催化剂接触进行加氢反应，可以有效促进气液两相与加氢催化剂接触，提高了氢化反应速率和产率，减少副反应发生。根据本公开，氢化液和工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固定床混合反应器，其特征在于，该反应器包括气体入口(72)、液体入口(71)、产物出口(73)、混合区和反应区；所述反应区包括催化剂固定床层架(74)，所述反应区的入口和出口分别与所述混合区和所述产物出口(73)连通；所述混合区包括第一通道和第二通道，所述第一通道与所述气体入口(72)连通，所述第二通道分别与所述液体入口(71)和所述反应区的入口连通；所述第一通道和第二通道仅通过微孔连通，以使所述第一通道内的气体在压力作用下通过所述微孔进入所述第二通道，并在所述第二通道的液体内形成微气泡，所述微孔的平均孔径为1nm～100μm。

【技术特征摘要】
1.一种固定床混合反应器，其特征在于，该反应器包括气体入口(72)、液体入口(71)、产物出口(73)、混合区和反应区；所述反应区包括催化剂固定床层架(74)，所述反应区的入口和出口分别与所述混合区和所述产物出口(73)连通；所述混合区包括第一通道和第二通道，所述第一通道与所述气体入口(72)连通，所述第二通道分别与所述液体入口(71)和所述反应区的入口连通；所述第一通道和第二通道仅通过微孔连通，以使所述第一通道内的气体在压力作用下通过所述微孔进入所述第二通道，并在所述第二通道的液体内形成微气泡，所述微孔的平均孔径为1nm～100μm。2.根据权利要求1所述的固定床混合反应器，其特征在于，所述混合区包括混合区壳体和置于所述混合区壳体内的至少一个微孔膜管(75)，所述微孔膜管(75)的管壁上含有所述微孔，以使所述混合区的壳程和管程之间仅通过所述微孔连通，所有所述微孔膜管(75)的管程形成为所述第二通道，所述微孔膜管(75)外壁与所述混合区壳体内的空间形成为所述第一通道。3.根据权利要求2所述的固定床混合反应器，其特征在于，所述微孔的平均孔径为5～500nm。4.根据权利要求1所述的固定床混合反应器，其特征在于，所述微孔膜管(75)为选自陶瓷微孔膜管、金属微孔膜管、玻璃纤维微孔膜管(75)、氧化铝微孔膜管、MFI型分子筛膜管和有机微孔膜管中的一种。5.根据权利要求2所述固定床混合反应器，其特征在于，所述混合区包括水平间隔设置的顶板(76)和底板(77)，所述顶板(76)、底板(77)和反应器内壁围成所述混合区壳体，所述微孔膜管(75)轴向贯穿所述混合区壳体，以使所述混合区壳体的上方仅通过所述微孔膜管(75)与所述混合区壳体的下方连通，所述液体入口(71)与所述混合区壳体内的微孔膜管(7...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢志成，魏祥，黄德友，曽胜彬，
申请(专利权)人：湖南中天元环境工程有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南,43