一种蒽醌法制备过氧化氢的方法技术

本发明专利技术涉及一种蒽醌法制备过氧化氢的方法，该方法包括：将含有蒽醌衍生物工作液和在装有纤维催化剂反应器中加氢反应。采用本发明专利技术的方法制备过氧化氢，所用纤维催化剂是采用以金属丝为支撑固定骨架的纤维上负载贵金属制成。所述的纤维选自无机材料、高分子材料、或者部分碳化的高分子材料。贵金属含量相对于纤维重量的0.1～10％(wt)。使用该工艺制备过氧化氢具有反应设备体积小，催化剂有效传质面积大，反应选择性高，使得过氧化氢生产效率大大提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种蒽醌法制备过氧化氢的方法。
技术介绍
过氧化氢作为一种重要的绿色化学品，广泛地应用于化学合成、食品、纺织、冶金、电子、农业、医药、造纸、国防和环保等各个领域，特别是新兴的绿色化工工艺，如大豆油环氧化、丙烯的环氧化和环己酮的肟化等，开拓了过氧化氢新的应用领域。目前，蒽醌法工艺是世界上生产过氧化氢的主流工艺，该工艺是将烷基蒽醌溶解于重芳烃、醇类、酯类等合适的有机溶剂中，配成工作液，在催化剂作用下，该工作液中的烷基蒽醌与氢气反应生成烷基氢蒽醌得到含有烷基氢蒽醌的氢化液，再通过空气氧化烷基氢蒽醌生成含有过氧化氢和烷基蒽醌的氧化液，然后用水萃取氧化液中的过氧化氢，经净化、浓缩得一定浓度的过氧化氢产品，萃取后的含烷基蒽醌的工作液循环使用。烷基蒽醌的氢化工艺目前普遍采用的是滴流床和流化床工艺。催化剂为条状、球状的滴流床工艺中存在许多问题，如气～液混合不均匀，气～液～固相间传质传热效果较差，氢气扩散至工作液和催化剂上的速度较慢，由于所用颗粒状催化剂表面小且利用率低，工作液必须在催化剂上停留较长时间才能达到较好的氢化效果，从而造成了氢化反应器体积庞大，催化剂处理能力不高，反应器反应效率低；同时，传统滴流床的沟流、壁流现象严重，易形成热点温度，反应温度难以精确控制，造成副反应多,从而影响氢化反应效率和催化剂的使用寿命。催化剂为粉末状的於浆床反应工艺中，催化剂颗粒在悬浮状态下与流体接触，虽然气～液～固三相比滴流床接触面积大，提高了催化剂利用率，反应器内工作液容积比大，全床热容量大，热稳定性高，床层温度易控制，但对于气～液～固三相反应，由于其气流与液～固流体偏离较大，气体大多以大气泡状态通过床层，气～液～固三相接触不充分，且反应器放大效应明显。另外，该工艺返混大、催化剂磨损大，对转化率和选择性不利，此外，此工艺催化剂过滤系统复杂、投资高。鉴于目前蒽醌法制过氧化氢的工艺中氢化过程存在的诸多缺陷，急需一种效率更高的蒽醌法制备过氧化氢的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中蒽醌法制过氧化氢方法中蒽醌氢化过程的缺陷，提供一种蒽醌法制备过氧化氢的方法。本专利技术的专利技术人在研究中发现，含蒽醌衍生物工作液和氢气接触发生的催化反应主要在催化剂外表面进行，因此单位反应器体积所能提供的催化剂外表面决定了反应器的工作强度，纤维催化反应器所能提供的催化剂外表面比在用的滴流床和於浆床反应器多一个数量级以上，因此，完成反应所需反应器体积大大减少。另外，催化剂实际对催化反应产生有益贡献的仅是催化剂外表面深度为小于等于150μm浅外层部分，其余部分由于蒽醌衍生物工作液扩散控制，即使参加反应也多发生副反应。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种蒽醌法制备过氧化氢的方法，其特征在于，首先将含蒽醌衍生物的工作液和氢气与纤维催化反应器中的纤维催化剂接触，在纤维催化剂的催化活性作用下反应生成氢化液；再通过空气氧化烷基氢蒽醌生成含有过氧化氢和烷基蒽醌的氧化液，然后用水萃取氧化液中的过氧化氢，经净化、浓缩得一定浓度的过氧化氢产品，萃取后的含烷基蒽醌的工作液循环使用。在本专利技术的一个优选实施例中，所述纤维催化剂是采用以金属丝为支撑固定骨架的纤维上负载贵金属制成。在本专利技术的一个优选实施例中，所述纤维的直径为0.01～500μm。在本专利技术的一个优选实施例中，所述的纤维选自无机材料纤维、高分子材料纤维或者部分碳化的高分子材料纤维。在本专利技术的一个优选实施例中，所述纤维的无机材料选自硅酸盐、氧化铝、碳、玄武岩中的一种或任意两者以上的混合。(在本专利技术的一个优选实施例中，所述纤维的高分子材料选自为聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯的均聚物、苯乙烯的共聚物、ABS、尼龙、聚酯、聚苯乙烯-聚乙二醇接枝共聚物、聚丙烯晴中的一种或任意两者以上的混合。在本专利技术的一个优选实施例中，所述部分碳化的高分子纤维为在强浓酸、高温、灼烧、光或射线中的一种或任意两种以上的条件下，将高分子材料纤维表面碳化而形成具有特殊表面性能的纤维。在本专利技术的一个优选实施例中，所述金属丝的截面直径为0.01～1mm。在本专利技术的一个优选实施例中，所述金属丝的材质为耐腐蚀金属材料。在本专利技术的一个优选实施例中，所述金属丝的材质为不锈钢、钛或哈氏合金。在本专利技术的一个优选实施例中，所述的纤维催化剂形状为纤维束状；或者金属丝与纤维混编成网后直接或制成波纹状平铺；或者制成拉西环；或者制成θ环；或者缠绕成各种形状；或做成波纹丝网规整填料形状；或者制成除雾丝网盘形状。在本专利技术的一个优选实施例中，所述纤维束状由直线、折线、曲线、螺旋线中的一种或任意两种以上组合连接而成。在本专利技术的一个优选实施例中，所述贵金属活性成分为铂、铑、钯、钴、镍、钌、镧中的一种或任意两者以上的混合。在本专利技术的一个优选实施例中，所述贵金属活性成分的含量为纤维质量的0.1～10％。在本专利技术的一个优选实施例中，所述含蒽醌衍生物工作液与氢气在纤维反应器中的纤维催化剂接触的条件为温度为30～90℃，压力为0.05～2.0MPa。在本专利技术的一个优选实施例中，所述含蒽醌衍生物工作液和氢气在纤维催化反应器中的体积空速为2～800h-1。在本专利技术的一个优选实施例中，所述含蒽醌衍生物的工作液和氢气在纤维催化反应器内可以并流向上、并流向下或者所述含蒽醌衍生物的工作液向下而氢气向上气、液逆流。在本专利技术的一个优选实施例中，所述纤维催化反应器包括一立式筒体和安装在所述立式筒体内的纤维催化剂。在本专利技术的一个优选实施例中，所述立式筒体的长径比为0.5～50:1。在本专利技术的一个优选实施例中，所述含蒽醌衍生物工作液中的蒽醌衍生物为烷基蒽醌和/或四氢烷基蒽醌，其在蒽醌衍生物工作液中的含量为100g/L～350g/L。在本专利技术的一个优选实施例中，所述含蒽醌衍生物工作液中的溶剂为非极性溶剂或/和极性溶剂的混合物。在本专利技术的一个优选实施例中，所述非极性溶剂为C9～C11的芳烃和/或烷基萘，极性溶剂为高级醇、磷酸酯和/或羧酸烷基酯。在本专利技术的一个优选实施例中，所述非极性溶剂为甲基萘、邻三甲苯、间三甲苯和偏三甲苯中的一种或两种以上的混合。在本专利技术的一个优选实施例中，所述极性溶剂为磷酸三辛酯、醋酸甲基环己酯、四丁基脲、二异丁基甲醇中的一种或两种以上的混合。在本专利技术的一个优选实施例中，非极性溶剂与极性溶剂之间的体积比为0.5～4:1。使用本专利技术方法制备过氧化氢，由于采用了纤维反应器，其中的纤维催化剂具有极其高的比表面积，从而实现了催化剂高分散即单位反应器体积内催化剂活性表面大大增加，因而反应器的体积将大大减少；由于柔软的纤维被固定在金属丝上，避免了纤维催化剂之间的堆叠；而且由于金属丝形状可固定不变，避免了纤维催化剂分布不均和相互摩擦；因此本专利技术的纤维反应器的催化活性面分布均匀，几乎无热点温度，氢化温度易于掌控，可避免过度氢化，同时可获得更高的氢化效率。此外还可提高反应器内物料流速，大大强化传质传热，极大地提高了反应速率；由于减小了反应器的体积，也降低了投资和生产成本。此外使用该方法制备过氧化氢，氢化反应工序的过滤分离设备简单，易操作，投资小。本专利技术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。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专利技术，并不用于限制本专利技术。附图说明图1为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蒽醌法制备过氧化氢的方法，其特征在于，首先将含蒽醌衍生物工作液和氢气在纤维催化反应器中的纤维催化剂接触，在纤维催化剂的催化活性组分作用下反应生成氢化液；再通过空气氧化烷基氢蒽醌生成含有过氧化氢和烷基蒽醌的氧化液，然后用水萃取氧化液中的过氧化氢，经净化、浓缩得一定浓度的过氧化氢产品，萃取后的含烷基蒽醌的工作液循环使用。

【技术特征摘要】
1.一种蒽醌法制备过氧化氢的方法，其特征在于，首先将含蒽醌衍生物工作液和氢气在纤维催化反应器中的纤维催化剂接触，在纤维催化剂的催化活性组分作用下反应生成氢化液；再通过空气氧化烷基氢蒽醌生成含有过氧化氢和烷基蒽醌的氧化液，然后用水萃取氧化液中的过氧化氢，经净化、浓缩得一定浓度的过氧化氢产品，萃取后的含烷基蒽醌的工作液循环使用。2.如权利要求1所述的一种蒽醌法制备过氧化氢的方法，其特征在于，所述纤维催化剂是采用以金属丝为支撑固定骨架的纤维上负载贵金属制成。3.如权利要求2所述的一种蒽醌法制备过氧化氢的方法，其特征在于，所述纤维的直径为0.01～500μm。4.如权利要求2所述的一种蒽醌法制备过氧化氢的方法，其特征在于，所述的纤维选自无机材料纤维、高分子材料纤维或者部分碳化的高分子材料纤维。5.如权利要求4所述的一种蒽醌法制备过氧化氢的方法，其特征在于，所述纤维的无机材料选自硅酸盐、氧化铝、碳、玄武岩中的一种或任意两者物质以上的混合。6.如权利要求4所述的一种蒽醌法制备过氧化氢的方法，其特征在于，所述纤维的高分子材料选自聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯的均聚物、苯乙烯的共聚物、ABS、尼龙、聚酯、聚苯乙烯-聚乙二醇接枝共聚物、聚丙烯晴中的一种或任意两者以上的混合。7.如权利要求4所述的一种蒽醌法制备过氧化氢的方法，其特征在于，所述部分碳化的高分子纤维为在强浓酸、高温、灼烧、光或射线中的一种或任意两种以上的条件下，将高分子材料纤维表面碳化而形成具有特殊表面性能的纤维。8.如权利要求2所述的一种蒽醌法制备过氧化氢的方法，其特征在于，所述金属丝的截面直径为0.01～1mm。9.如权利要求2所述的一种蒽醌法制备过氧化氢的方法，其特征在于，所述金属丝的材质为耐腐蚀金属材料。10.如权利要求2所述的一种蒽醌法制备过氧化氢的方法，其特征在于，所述金属丝的材质为不锈钢、钛或哈氏合金等。11.如权利要求1所述的一种蒽醌法制备过氧化氢的方法，其特征在于，所述的纤维催化剂形状为纤维束状；或者金属丝与纤维混编成网后直接或制成波纹状平铺；或者制成拉西环；或者制成θ环；或者缠绕成各种形状；或做成波纹丝网规整填料形状；或者制成除雾丝网盘形状。12.如权利要求11所述的一种蒽醌法制备过氧化氢的方法，其特征在于，所述纤维束状由直线、折线、曲线、螺旋线中的一种或任意两...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔建华，
申请(专利权)人：上海睿思化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31