一种浆态床环流反应器及应用以及生产过氧化氢的方法技术

一种浆态床环流反应器及应用以及生产过氧化氢的方法，所述的浆态床环流反应器由依次连通的上升管、分离罐和下降管组成，所述的上升管上部为管径扩大的扩大段，扩大段上部与分离罐连通，分离罐上部液相出口连通下降管上部，下降管底部与上升管底部连通，分离罐底部与下降管下部连通；所述的上升管底部设有原料入口，上升管扩大段顶部和分离罐顶部设有气体出口，所述的下降管内设置过滤组件，所述的下降管上部经过滤组件设置清液出口。采用该浆态床环流反应器的蒽醌法生产过氧化氢的氢化方法气液固三相分离效率高，避免了催化剂局部持液量过大，降低了过度加氢的可能性，从而有效的提高了氢效，可以得到较高浓度的过氧化氢产品。

【技术实现步骤摘要】
一种浆态床环流反应器及应用以及生产过氧化氢的方法
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。CN9980557.8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。CN1817838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浆态床环流反应器及其应用，该浆态床环流反应器适用于费托合成或蒽醌加氢制备过氧化氢的反应。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浆态床环流反应器，由依次连通的上升管、分离罐和下降管组成，所述的上升管上部为管径扩大的扩大段，扩大段上部与分离罐连通，分离罐上部液相出口连通下降管上部，下降管底部与上升管底部连通，分离罐底部与下降管下部连通；所述的上升管底部设有原料入口，上升管扩大段顶部和分离罐顶部设有气体出口，所述的下降管内设置过滤组件，所述的下降管上部经过滤组件设置清液出口。优选地，所述的分离罐内设置内构件。所述的内构件优选为溢流套筒或溢流挡板。一种浆态床环流反应器的应用方法，液相原料和/或气相原料进入浆态床环流反应器的上升管底部，与上升管内的含有催化剂颗粒的浆液混合并向上运动，同时反应得到反应产物，在上升管上部的扩大段气液分离后，气体由气体出口排出，浆液进入分离罐进一步气液固三相分离，分离出的液相经上部的液相出口进入下降管，分离罐下部富含催化剂颗粒的浆液回到下降管底部；下降管内设置过滤组件，经过滤组件过滤后的清液经下降管上部的清液出口引出反应器，得到反应产品。本专利技术提供的浆态床环流反应器及应用的有益效果为：浆态床环流反应器在上升管和下降管之间设置分离罐，进一步强化了气液固三相的分离。在分离罐中，气相被脱除的更充分，固相进一步沉降后返回反应器下降管，包含微量固相的氢化液进入固液分离器，能大大提高催化剂的利用率，减轻固液分离的压力。浆液在上升管、分离罐和下降管之间形成的主体环流使反应流体形成定向流动，从而使流体的浓度和温度分布更均匀，催化剂和气体分布更均匀，提高了催化剂的利用率。从下降管循环回上升管底部的浆液与新鲜反应物混合，提高了上升管底部催化剂的浓度，有利于新鲜反应物的快速反应，提高反应效率。采用本专利技术提供的浆态床环流反应器可以有效延长反应器的操作周期，避免反应器内存在流动死区和热点，使大部分催化剂在反应器内循环流动，降低催化剂磨损几率，减轻后续分离工艺设备压力。本专利技术提供的制备过氧化氢的方法，采用上述的浆态床环流反应器，工作液和含氢气体进入浆态床环流反应器的上升管底部，与上升管内的浆液混合，在催化剂存在下，工作液与氢气反应，在上升管上部气液分离后，气体由气体出口排出，浆液进入分离罐进一步气液固三相分离，分离出的液相经上部的液相出口进入下降管，分离罐下部富含催化剂颗粒的浆液回到下降管底部；下降管内设置过滤组件，经过滤组件过滤后的清液经下降管上部的清液出口引出反应器，再经二级过滤设备过滤得到的清液为氢化液；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；氧化液在萃取塔中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，工作液为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。催化剂粒径为10～500μm，优选30～100μm。本专利技术提供的制备过氧化氢的方法的有益效果为：在本专利技术提供的浆态床反应器内，工作液中的蒽醌衍生物在反应器上升管内进行加氢反应，得到氢蒽醌。反应器内浆液的定向环流可以在反应器内部形成定向流动，消除流动死区。流体从反应器顶部经过下降管重新进入反应器底部，使反应器内流体实现完全混合，使反应器内浓度和温度分布更均匀，避免了催化剂局部持液量过大，降低了过度加氢的可能性，从而有效的提高了氢效，进而能大大提高萃取操作后过氧化氢产品本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浆态床环流反应器，其特征在于，由依次连通的上升管、分离罐和下降管组成，所述的上升管上部为管径扩大的扩大段，扩大段上部与分离罐连通，分离罐上部液相出口连通下降管上部，下降管底部与上升管底部连通，分离罐底部与下降管下部连通；所述的上升管底部设有原料入口，上升管扩大段顶部和分离罐顶部设有气体出口，所述的下降管内设置过滤组件，所述的下降管上部经过滤组件设置清液出口。

【技术特征摘要】
1.一种浆态床环流反应器，其特征在于，由依次连通的上升管、分离罐和下降管组成，所述的上升管上部为管径扩大的扩大段，扩大段上部与分离罐连通，分离罐上部液相出口连通下降管上部，下降管底部与上升管底部连通，分离罐底部与下降管下部连通；所述的上升管底部设有原料入口，上升管扩大段顶部和分离罐顶部设有气体出口，所述的下降管内设置过滤组件，所述的下降管上部经过滤组件设置清液出口；所述的扩大段内设置双套筒结构的三相分离器；所述的三相分离器的外筒与内筒的直径比为1.5～5：1，所述的外筒与扩大段的直径比为0.5～0.9：1；所述的外筒采用由下至上直径扩大的两段组成，其中上段直径与下段直径之比为1.2～3：1。2.按照权利要求1的反应器，其特征在于，所述的分离罐内设置内构件。3.按照权利要求2的反应器，其特征在于，所述的内构件为溢流套筒或溢流挡板。4.按照权利要求1的反应器，其特征在于，所述的外筒与内筒的直径比为2～4：1。5.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直径比为1.1～6：1；所述的扩大段与上升管的高度比为0.1～0.5：1。6.按照权利要求5的反应器，其特征在于，所述的扩大段与上升管的直径比为2～3：1。7.按照权利要求5的反应器，其特征在于，所述的扩大段与上升管的高度比为0.2～0.3：1。8.按照权利要求1的反应器，其特征在于，所述的上升管底部设置流体分布器，所述流体分布器的位置低于上升管下部与下降管连接处。9.按照权利要求8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。10.按照权利要求3的反应器，其特征在于，所述的分离罐内部溢流套筒为直径均一的圆筒或直径不同的圆筒组合，最大圆筒直径与分离罐的直径比为0.2～0.9，溢流套筒高度与分离罐高度比为0.4～0.9。11.按照权利要求3的反应器，其特征在于，所述的分离罐内部溢流挡板由一块或多块弓形板组成，弓形板的最大宽度与分离罐的直径比为0.5～0.9：1。12.按照权利要求1、...

【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