蒽醌法制过氧化氢浆态床加氢反应器及其应用制造技术

蒽醌法制过氧化氢浆态床加氢反应器及其应用，包括上升管、上升管上部管径扩大的扩大段和固液分离器，所述的扩大段连通固液分离器上部，所述的固液分离器底部与上升管底部连通；所述的扩大段内设置导流筒，所述的上升管底部设有原料入口，所述的扩大段顶部设有气体出口，所述的固液分离器内设置过滤组件，并经过滤组件设置清液出口。本发明专利技术提供的制备过氧化氢的方法在氢化单元采用上述浆态床加氢反应器，气液固三相分离效率高，避免了催化剂局部过度加氢，降低了过度加氢的可能性，氢效高，可以得到较高浓度的过氧化氢产品。

【技术实现步骤摘要】
蒽醌法制过氧化氢浆态床加氢反应器及其应用
本专利技术涉及一种浆态床环流反应器及其应用方法，更具体地说，涉及一种适用于蒽醌法生产过氧化氢工艺中氢化过程的浆态床反应器和一种生产过氧化氢的方法。
技术介绍
过氧化氢是一种重要的无机化工原料，它广泛应用于造纸、纺织、化学品合成、军工、电子、食品加工、医药、化妆品、环境保护、冶金等诸多领域。过氧化氢分解后产生水和氧气，对环境无二次污染，是一种绿色化学品。目前国内外普遍采用蒽醌法进行过氧化氢的生产。蒽醌法生产过氧化氢是以蒽醌衍生物作为工作载体，在催化剂的作用下，用氢气将溶解在有机溶剂中的蒽醌衍生物氢化，生成相应的氢蒽醌。然后，氢蒽醌氧化生成过氧化氢和蒽醌衍生物。最后，用水萃取有机溶剂中的过氧化氢得到一定浓度的过氧化氢水溶液作为产品，含有蒽醌衍生物和有机溶剂的工作液则被循环使用。其中，蒽醌氢化过程的效率直接决定过氧化氢的产量和浓度，对整个过氧化氢的生产具有决定意义。目前国内在蒽醌氢化过程中最常用的是下流式固定床反应器，即滴流床反应器，但是固定床反应器存在催化剂利用效率低、反应选择性低、床层内温度分布不均匀、催化剂局部持液量大和工作液降解严重的问题。采用固定床反应器进行氢化过程，氢效一般仅为6～7g/L氢化液。而采用气液并流向上运动的反应器是进行蒽醌衍生物氢化过程的最佳选择。此类反应器包括管式悬浮床反应器、鼓泡床反应器和浆态床反应器。在气液两相并流向上流动的过程中，工作液和氢蒽醌混合溶液作为连续相，而氢气（或氢气与惰性气体混合气）作为分散相，既可以提高工作液的处理量和催化剂的利用率，增加蒽醌转化率，又克服了固定床催化剂床层局部持液量大，温度分布不均造成的工作液降解的问题。国外新建的大型过氧化氢生产装置一般采用上流式流化床进行氢化反应，氢效一般可达12g/L氢化液以上。US4428923公开了一种蒽醌法生产过氧化氢的管式悬浮床氢化反应器系统，反应器成迂回管体系,水平管和垂直管之间由弯头连接,各段管具有相同的通称直径。管外有套管供加热和冷却用,氢化过程就在该反应器中进行。工作液与氢气进入氢化器之前,先经一文丘里混合器预混,催化剂随着工作液一起连续流动,工作液与氢气进行反应,在反应后经过一分离器,将催化剂与氢化液进行初步的分离;分离后还得使用一专用的氢化液过滤器将氢化液与催化剂再次分离,氢化效率为12g/L氢化液。CN1298369A提供了一种鼓泡床反应器。反应器优选为立式鼓泡塔，反应器中至少部分的包含水力直径介于1至10mm的通孔或流道构件，通常为床层、针织物、开孔泡沫体或填料，通常为与SulzerBX填料类似的结构，以供工作液或氢气通过。保证流道构件的侧壁粗糙度为催化剂平均粒径的0.5至5倍，工作液和气相由反应器下部一起进入反应器，在催化剂作用下进行加氢反应，反应后进入固液分离装置进行氢化液与催化剂的分离。该反应系统可以进行间歇和连续两种方式的操作，氢化效率可达15g/L氢化液以上。CN1817838A公开了一种适用于蒽醌工作液氢化的流化床反应器。该反应器主体分为上下两部分，下部为氢化反应主体区域，上部具有扩大段结构利于气液分离，反应器内部为空塔，氢化效率可达9.9g/L氢化液。对比上述反应器，浆态床反应器由于催化剂颗粒直径很小（一般为几十微米或者更小），消除了催化剂内扩散的影响，具有很高的反应比表面和活性，可以大大减少催化剂的用量，同时反应器内部具有更均匀的流动状态，因此具有良好的技术发展前景。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种一种蒽醌法制过氧化氢浆态床加氢反应器。本专利技术要解决的另一技术问题是提供一种蒽醌法制过氧化氢方法，加氢效率高，从而提高过氧化氢的收率和浓度。本专利技术提供的一种蒽醌法制过氧化氢浆态床加氢反应器，包括上升管、上升管上部管径扩大的扩大段和固液分离器，所述的扩大段连通固液分离器上部，所述的固液分离器底部与上升管底部连通；所述的扩大段内设置导流筒，所述的上升管底部设有原料入口，所述的扩大段顶部设有气体出口，所述的固液分离器内设置过滤组件，并经过滤组件设置清液出口。本专利技术提供的一种蒽醌法制过氧化氢浆态床加氢反应器的有益效果为：本专利技术提供的浆态床加氢反应器扩大段内设置导流筒，导流筒使流体在扩大段内形成绕流，强化反应液体、催化剂和气体的三相分离。浆液中气体能充分脱除，扩大段内的大部分催化剂颗粒留在扩大段和上升管内，减轻了后续工艺的操作负担，降低了催化剂磨损的几率。经固液分离器过滤的液体产品中固体颗粒含量较低。部分催化剂在上升管与固液分离器之间循环流动，提高了上升管底部催化剂的浓度，使浆液的浓度和温度分布更均匀，提高了催化剂的利用率和反应效率。本专利技术提供的浆态床加氢反应器可避免反应器内存在流动死区和热点，降低催化剂磨损几率，有效延长操作周期。作为蒽醌法制备过氧化氢的加氢反应器，可有效降低工作液过度氢化的几率。一种制备过氧化氢的方法，包括氢化单元、氧化单元和萃取单元，在氢化单元采用上述的浆态床加氢反应器，蒽醌工作液和含氢气体进入上升管底部，与上升管内的浆液混合并向上运动，在加氢催化剂存在下，工作液中的蒽醌衍生物加氢反应得到氢蒽醌，在反应器上部的扩大段，经导流筒强化气液固三相分离，气体由气体出口排出，浆液进入固液分离器内进一步过滤分离其中的加氢催化剂颗粒，分离出的液相经固液分离器的清液出口排出作为氢化液；氢化液在氧化反应器中与氧气反应得到含有过氧化氢的氧化液；氧化液经萃取分离得到过氧化氢溶液和工作液。本专利技术提供的方法中，所述的上升管中的反应温度为35～80℃、优选55～75℃；反应压力为0.1～0.5MPa、优选0.2～0.3MPa。本专利技术提供的方法中，工作液采用烷基蒽醌溶于有机溶剂配制而成。本专利技术提供的方法中，采用的催化剂为耐热无机氧化物上负载第VIII族金属的载体型催化剂。本专利技术提供的制备过氧化氢的方法的有益效果为：本专利技术提供的制备过氧化氢的方法的氢化单元采用蒽醌法制过氧化氢浆态床加氢反应器，在扩大段强化了气液固三相分离，避免了浆液中夹带的气泡给后续操作带来不良影响。同时大部分催化剂颗粒从扩大段返回到上升管内，降低了进入固液分离器过滤组件中催化剂颗粒的量，降低了固液分离器的负荷。反应器内催化剂浓度、工作液浓度和温度分布均匀，抑制工作液局部过度加氢，有效的提高了氢效，进而提高了再经氧化、萃取操作后过氧化氢产品的浓度。本专利技术提供的方法延长了加氢单元反应器操作周期，降低加氢单元催化剂磨损几率，减轻后续工艺设备压力，提高固液分离通量和精度，最终提高工作液的加氢效率。附图说明图1为本专利技术提供的浆态床反应装置的流程示意图。其中：1-上升管；2-扩大段；3-固液分离器与上升管底部连接管；4-液相原料入口；5-导流筒；6-气相原料入口；7、8-流体分布器；9-固体催化剂颗粒；10-固液分离器；11-过滤组件；12-二级过滤器；13-气泡；15-气体出口；16-清液出口；17-催化剂加入口；18-催化剂卸出口；19、20-管线。具体实施方式以下详细说明本专利技术的具体实施方式，其中，说明书中提到的容器的“上部”是指由上至下容器的0-50%的位置，容器的“下部”是指由上至下容器的50%-100%的位置，容器的“底部”是指由上至下容器的90%-100%的位置，容器的“顶部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蒽醌法制过氧化氢浆态床加氢反应器，其特征在于，所述的反应器包括上升管、上升管上部管径扩大的扩大段和固液分离器，所述的扩大段连通固液分离器上部，所述的固液分离器底部与上升管底部连通；所述的扩大段内设置导流筒，所述的上升管底部设有原料入口，所述的扩大段顶部设有气体出口，所述的固液分离器内设置过滤组件，并经过滤组件设置清液出口。

【技术特征摘要】
1.一种蒽醌法制过氧化氢浆态床加氢反应器，其特征在于，所述的反应器包括上升管、上升管上部管径扩大的扩大段和固液分离器，所述的扩大段连通固液分离器上部，所述的固液分离器底部与上升管底部连通；所述的扩大段内设置导流筒，所述的上升管底部设有原料入口，所述的扩大段顶部设有气体出口，所述的固液分离器内设置过滤组件，并经过滤组件设置清液出口；所述的扩大段与上升管的直径比为2～3：1，所述的扩大段与上升管的高度比为0.1～0.5：1，所述的导流筒最大直径与扩大段的直径比为0.5～0.9：1，所述的导流筒为由上至下直径比为1.2～3：1的两段圆筒组成，两段圆筒之间通过倒锥形结构连接。2.按照权利要求1的反应器，其特征在于，所述的扩大段与上升管的高度比为0.2～0.3。3.按照权利要求1的反应器，其特征在于，所述的固液分离器与上升管的直径比为1～20：1。4.按照权利要求1的反应器，其特征在于，所述的上升管底部原料入口处设置流体分布器，所述流体分布器的位置低于上升管下部与固液分离器下部连接处。5.按照权利要求4的反应器，其特征在于，所述的流体分布器的开孔方向朝向上升管底部。6.按照权利要求1的反应器，其特征在于，所述的浆态床反应器还包括二级过滤器，所述的固液分离器的清液出口连通二级过滤器。7.按照权利要求1的反应器，其特征在于，所述的固液分离器下部或固液分离器与上升管底部的连接管线...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱振兴，侯栓弟，郑博，唐晓津，胡立峰，吕庐峰，李学锋，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11