在微反应器中通过加氢自动氧化生产过氧化氢制造技术

在微反应器中经加氢通过自动氧化方法制备过氧化氢。在微反应器中用氢对包含反应性载体化合物的工作溶液加氢，随后自动氧化形成过氧化氢。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及生产过氧化氢的改进方法。更具体地说，本专利技术涉及一种生产 过氧化氢的方法，其中，在自动氧化工艺的加氢步骤中使用微反应器。
技术介绍
过氧化氢01202)是具有多种用途的通用日用化学品。过氧化氢的应用利用 了其强氧化性的优点，包括纸浆/纸漂白、废水处理、化学合成、织物漂白、 金属加工、微电子制造、食物包装、健康护理和化妆品用途。美国的过氧化氢 年产量为17亿磅，其大致约占世界年总生产量(59亿磅)的30%。过氧化氢 的全球市场需求预计每年稳定增加约3%。可使用多种化学方法以商业规模制造过氧化氢。过氧化氢制造的一类主要 方法包括自动氧化(AO)"工作化合物(working compound)"或"工作试剂 (working reagent)"或"反应性化合物"，来得到过氧化氢。过氧化氢的 商业AO制造在循环或非循环工艺中使用了工作化合物。循环AO工艺通常包括工作化合物的加氢(还原)，然后加氢的工作化合 物进行自动氧化以生产过氧化氢。目前绝大部分大规模过氧化氢生产工艺都基 于蒽醌AO过程，其中，通过循环还原，以及随后的蒽醌衍生物的自动氧化来 形成过氧化氢。生产过氧化氢的蒽醌自动氧化工艺是已知的，具体参见20世 纪30年代由Riedl和Pfleiderer公开的文献(例如美国专利2158525和 2215883)，以及Kirk-0thmer的《化学技术百科全书》(^>7cyc7opea73 C力e肌'cW :Tec/wo2o^F)(第3版，第13巻，威尔利出版社(Wiley)出版，纽 约，1981年，第15-22页)所描述的技术。除了蒽醌，适用于循环自动氧化生产过氧化氢的其它工作化合物的例子包括偶氮苯和吩嗪，例如参见Kirk-0thmer的《化学技术百科全书》(第3版， 第13巻，威尔利出版社出版，纽约，1981年，第15和22页)。在商业A0过氧化氢工艺中，蒽醌衍生物(即工作化合物)通常是烷基蒽 醌和/或烷基四氢蒽醌，他们用作含溶剂的工作溶液中的工作化合物。蒽醌衍 生物溶解在惰性溶剂体系中。工作化合物和溶剂的混合物称为工作溶液，它是 AO工艺的循环流体。通常，基于它们溶解蒽醌和蒽氢醌的能力选择所述溶剂组 分，但是其它重要的溶剂标准是低蒸汽压、较高的闪点、低水溶性和有利的水 萃取性能。非循环A0过氧化氢工艺通常包括工作化合物的自动氧化，但没有初始的 加氢还原步骤(就象异丙醇或其它伯醇或仲醇自动氧化成醛或酮)，来形成过 氧化氢。含蒽醌的工作溶液的加氢(还原)按下述进行在催化剂存在下，后者与含氢气体在大规模反应器中于合适的温度和压力条件下接触，形成蒽氢醌。一 旦加氢反应达到所需的完成程度，从所述加氢反应器中移走加氢的工作溶液， 然后通过与含氧气体(通常为空气)接触进行氧化。氧化步骤将蒽氢醌转化回 蒽醌，同时形成通常保持溶解在工作溶液中的过氧化氢。常规A0工艺的剩余步骤都是物理操作。在氧化步骤中，工作溶液中产生 的过氧化氢在水萃取步骤中从工作溶液中分离出来。已经萃取出过氧化氢的工 作溶液返回到所述还原步骤中。因此，以连续回路(即循环操作)进行加氢-氧化-萃取循环。萃取步骤得到的过氧化氢通常进行纯化，并浓縮。生产过氧 化氢用蒽醌A0工艺的综述可参见Ullman的《工业化学百科全书》 (i5) cj^c^e力's T/7cfe^i3J C/ze/w'Wr/)(第5版，第A13巻，第447-456 页)。加氢反应的产率和选择性对于A0工艺的经济性是很重要的。此外，加氢 催化剂的寿命和催化剂磨损对于操作的容易性、安全性和A0工艺的经济性具 有非常大的影响。另外，加氢反应下游所需的辅助催化剂分离设备成本取决于 选择哪种加氢反应器。常规的催化加氢反应器会产生不希望的加氢副产物，例如蒽酚酮和蒽酮。 这些化合物最终降解成再不能形成过氧化氢的试剂。这些寄生副产物的生成率对于常规AO工艺的持续能力和操作成本具有非常大的影响。传统的循环AO过氧化氢工艺中的加氢反应通常在大规模流化床或固定床 反应器中进行。所述流化床反应器也通常称为悬浮催化剂反应器。所述固定床 反应器有许多不同的类型，包括喷淋床反应器、分散流反应器和泡沬流反应器、 以及只能命名其中一些的整装催化剂结构反应器。每种类型都有相应的优点和 缺点。流化床加氢反应器在三相之间达到了良好的接触，从而具有高活性和和选 择性。但是，需要昂贵和技术精巧的固体除去设备(例如过滤器、旋风分离器等)来防止催化剂进入A0工艺的氧化阶段，在该氧化阶段中，所述催化剂可导致过氧化氢不安全地分解。在所述流化床反应器中，所述催化剂容易随时间 而磨损，从而会形成细粒，所述细粒会使精巧的下游固体分离设备变得复杂化。 此外，由于一部分催化剂留在这些精巧的催化剂分离设备中，而不是直接位于 所述反应器内部，因此不能充分利用昂贵的催化剂。所述流化床加氢反应器设计可使用几种不同类型中的一种。该反应器可以是搅拌型反应器，或者基于气升(airlift)原理进行混合(英国专利718307)。 所述流化床设计或者可以使用管状反应器(美国专利4428923)，在所述管状 反应器中，通过高流速产生的湍流进行混合。该管状反应器也可通过调节管直 径(美国专利3423176)、通过用静态混合器预混合氢和工作溶液(美国专利 4428922)、或者用文丘里喷嘴预混合所述反应混合物和氢(美国专利6861042) 进行混合。固定床反应器不会使催化剂磨损到与流化床反应器相同的程度。由于催化 剂放置在反应器中的固定的、静止的位置，所述固定床反应器只需要更简单、 更便宜的下游催化剂分离设备。此外，如果以同向流动模式操作的话，所述固 定床反应器不会产生反混，因此能够(至少在理论上)由于近栓塞流而得到更 高的体积产率。但是，产率和选择性通常不如流化床反应器的，这是因为固定 床反应器中有不均匀的流体分布和/或过大的床压降。近来，固定床反应器通 常需要中断来除去失活的催化剂，除非安装昂贵的平行反应器列(train)。固定床反应器的另一个实施方式(美国专利5637286)使用了工作溶液和 氢的泡沫状混合物，用以提高产率。报道的产率是172千克过氧化氢/ (小时-立方米)，其中立方米是催化剂床的体积。但是，该反应器装置所需的工作溶 液的流量产生了高的压降和高的能量消耗。此外，所述催化剂更容易磨损，因 为其具有高的工作溶液流量。使用整装催化剂床的固定床反应器(美国专利4552748和5063043)(通 常称为蜂窝结构体)尝试通过确保均匀接触时间、较低压降、高选择性和有效 钯利用率来克服前述固定床反应器的一些缺点。在蜂窝结构反应器(美国专利5063043)中，所报道的产率为133千克过氧化氢/ (小时-立方米)，其中立 方米是所述反应器结构的体积单位。但是，所述液体的均匀分布是有问题的， 这些蜂窝结构体催化剂元件需要复杂的生产技术，如美国专利5637286所述。所有A0工艺加氢反应器具有安全性方面的缺陷，因为它们包含大量的反 应物存储。在所述A0工艺中考虑的安全性关键是防止萃取阶段产生的大量未 萃取的过氧化氢通过循环所述工作溶液进入加氢阶段。进入加氢阶段的所有未 萃取的过氧化氢是氧的来源，如果未萃取的过氧化氢含量不能正确控制的话， 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产过氧化氢的自动氧化方法，所述方法包括：在包含加氢催化剂的微反应器中对工作化合物进行加氢。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：DS塞斯，EA达达，K哈马克，X周，
申请(专利权)人：FMC有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]