一种蒽醌法生产双氧水的氢化反应器及氢化方法技术

本发明专利技术公开了一种蒽醌法生产双氧水的氢化反应器及氢化方法，蒽醌氢化反应器包括串联固定床反应器和上流式管式反应器，工作液与氢气依次通过固定床反应器和管式反应器发生液相氢化反应。本发明专利技术能够有效提高蒽醌氢化反应速率和反应效率，保持反应过程的均匀性，使副反应产物得到有效控制。

A Hydrogenation Reactor and Method for Producing Hydrogen Peroxide by Anthraquinone Process

The invention discloses a hydrogenation reactor and a hydrogenation method for producing hydrogen peroxide by anthraquinone method. The anthraquinone hydrogenation reactor comprises a series fixed bed reactor and an upflow tubular reactor, and the working liquid and hydrogen react in turn through a fixed bed reactor and a tubular reactor to produce liquid phase hydrogenation. The invention can effectively improve the reaction rate and efficiency of anthraquinone hydrogenation, maintain the uniformity of the reaction process and effectively control the by-reaction products.

【技术实现步骤摘要】
一种蒽醌法生产双氧水的氢化反应器及氢化方法
本专利技术属于双氧水生产工艺，特别涉及一种蒽醌法生产双氧水的氢化反应器及氢化方法。
技术介绍
蒽醌氢化反应器一般为常规的固定床氢化反应器，工作液和氢气可以混合或不混合进入氢化反应器。蒽醌氢化反应器高径比一般为1.0～12.0（高径比较大的为管式反应器）。蒽醌氢化过程中的固定床氢化反应器，存在以下问题：（1）氢气在工作液中分散状态不稳定，在氢化反应过程中由于反应器高径比大，气液运动路径长，氢气较容易向上扩散而逸出至反应器顶部，且在反应器顶部空间积累，一方面降低了氢化反应效率，达不到理想的氢化效果，另一方面反应器顶部的气相空间为氢气与烃类蒸汽的混合物，存在较大的安全爆炸隐患，此外氢气的分布状况是上多下少，导致反应多集中在催化剂床层上部，使催化剂床层上部容易过度氢化反应而床层下部未充分反应；（2）在蒽醌氢化反应过程中，为了保证反应压力，控制尾气量的排出，为此长期的氢化反应会形成惰性气的累积，使氢分压降低，从而抑制反应活性，而大量的尾气外排会解决该问题，但又会造成氢气资源的浪费；（3）蒽醌氢化反应过程中的，氢气呈连续相，工作液呈分散相，那么在催化剂表面就存在工作液分布不均的现象，局部有多液区和少液区，使氢化过程非常不均匀，有蒽醌氢化不足和氢化过剩的区域，蒽醌氢化不足时降低反应效率，氢化过剩则发生较多副反应。CN101229915A中公开了一种蒽醌法生产过氧化氢的方法，氢化反应是在固定床反应器中进行，其中将含有蒽醌的工作液与氢气通过固定床反应器时，使工作液为连续相，而氢气以气泡形式分布在工作液中。该方法一方面氢气的气泡分布难以均匀，同样存在反应不均匀的问题，另一方面在副反应控制方面与常规氢化反应过程无较大改善。CN1673069A中公开了一种过氧化氢生产中蒽醌工作液氢化反应的操作方法，该方法采用固定床反应器，蒽醌工作液和氢气从反应器顶部加入，其中氢气连续加氢，蒽醌工作液周期加入。该专利与连续进料操作方法相比，提高蒽醌工作液转化率，有效降低了蒽醌降解率。该方法的目的是通过工作液周期进料而抑制副反应的发生，但是由于工作液为周期进料，导致与后续的氧化、萃取、后处理等连续化生产过程联合起来很难，另外也降低了装置的总生产效率和生产能力。CN1654315A公开了一种蒽醌法生产过氧化氢工艺，其特征在于将部分氢化液循环会固定床顶部，与进入床顶的工作液混合后进入固定床，利用氢化液及时除去H2O2在固定床内分解产生的O2，避免O2在床顶部的积累，从而保证生产过程的安全进行。该专利技术方法在蒽醌氢化反应方法上普遍应用，但一个主要作用是增加催化剂床层的喷淋密度，从而使催化剂表面工作液更新快，流动状态好，不宜造成沟流、结块，容易发挥催化剂活性，另外还保证氢化反应器的温度分布更加均匀。由此可以，该方法并没有解决床层内惰性气累积和反应器顶部气相空间的安全性问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种蒽醌法生产双氧水的氢化反应器及氢化方法，本专利技术的蒽醌法生产双氧水的氢化反应器包括串联固定床反应器和上流式管式反应器，工作液与氢气依次通过固定床反应器和管式反应器发生氢化反应。本专利技术能够有效提高蒽醌氢化反应速率和反应效率，保持反应过程的均匀性，有效控制反应副产物生成。本专利技术中所述的“上流式”是指反应物流在反应器内的流动方式为由下至上，所述的“下流式”是指反应物流在反应器内的流动方式为由上至下。所述的“高径比”一般指反应器（或反应器某部分）轴向高度与横截面直径的比例。本专利技术的氢化反应器，包括一个固定床反应器和至少一个上流式管式反应器，固定床反应器内沿物料流动方向依次为进料段、进料导流均布段、氢化反应段、出料导流均布段和出料段，各段之间相互贯通；进料段为管式结构，进料段入口与反应进料连接，进料段出口与进料导流均布段连接，进料导流均布段为锥形结构，连接进料段和氢化反应段出料导流均布段为倒锥形结构，连接氢化反应段和出料段，出料段为管式结构，出料段出口与管式反应器底部的物料进口连接；所述的氢化反应段高径比为1:20～1:1，优选1:5～1:10；所述的管式反应器，由下至上依次为反应汽提段和气液分离段，管式反应器顶部设置气相出口和液相出口，所述的液相出口位置与固定床反应器的进料段入口位置在同一水平线上，管式反应器的高径比为5:1～50:1，优选20:1～30:1。固定床反应器的氢化反应段与管式反应器的直径比为1:1～40:1，优选2:1～10:1。所述的固定床反应器内的物料可以为上流式或下流式，优选上流式。所述的固定床反应器中，进料段高径比为5:1～20:1，优选10:1～15:1。进料段内部填装填料或惰性瓷球，并进行物料的均布导流，进料段与氢化反应段的直径比为1:5～1:50；进料段内部填装填料的填料可以选择散装填料如拉西环、鲍尔环、阶梯环、矩鞍环、θ环等，也可以选择规整填料如波纹板填料、丝网波纹填料、蜂窝陶瓷填料等。所述的固定床反应器中，进料导流均布段内部设置有若干组等距分布的导流均布板，导流均布板为百叶窗式，百叶窗表面可适当开孔。所述的固定床反应器中，氢化反应段填装具有蒽醌氢化功能的催化剂，蒽醌加氢催化剂可以根据需要使用市售产品，也可以按本领域常规知识制备。所述的固定床反应器中，出料导流均布段内部设置有若干组等距分布的导流均布板，导流均布板为百叶窗式，百叶窗表面可适当开孔。所述的固定床反应器中，出料段高径比为5:1～20:1，优选10:1～15:1。出料段内部填装填料和/或惰性瓷球，并进行物料的均布导流，出料段与氢化反应段的直径比为1:5～1:50；出料段内部填装的填料同进料段。所述的管式反应器内的氢化反应气提段填装以钯或铂为活性组分的蒽醌加氢催化剂和/或填料，填料可以选择散装填料如拉西环、鲍尔环、阶梯环、矩鞍环、θ环等，也可以选择规整填料如波纹板填料、丝网波纹填料、蜂窝陶瓷填料等。所述的管式反应器中，上部的气液分离段设置气液分离组件，进行气液分离；气液分离组件可以为折流板结构、旋流\离心结构、填料及丝网结构等中的一种或多种。所述的管式反应器的个数可以根据实际需要进行设置，当设置多个时，各管式反应器之间并联连接，一般设置2~10个。所述的管式反应器中，顶部的液相出口位置连接液相出口管线，液相出口管线上设置液位控制阀，顶部的气体出口位置连接气相出口管线，气相出口管线上设置压力排放阀，液位控制阀通过控制管式反应器的液位使固定床反应器内部为全液相状态。本专利技术同时提供一种蒽醌法生产双氧水的氢化方法，该方法采用了上述的氢化反应器，所述的蒽醌法生产双氧水的氢化方法，包括如下内容：蒽醌法生产双氧水的工作液与氢气经混合溶氢后，得到饱和溶氢物流，饱和溶氢物流由固定床反应器的进料段的进料口进入，依次流经进料段、进料导流均布段，然后与氢化反应段的蒽醌氢化催化剂接触反应，反应流出物经出料导流均布段、出料段，由管式反应器底部进入，与氢化反应汽提段的蒽醌氢化催化剂进行深度氢化反应，同时进行惰性气的汽提，反应产物进入气液分离段进行气液分离，气相由管式反应器顶部排出，液相产品由液相出口排出。本专利技术方法中，所述的工作液与氢气混合溶氢时的设备可采用本领域常规的管式静态混合器结构，也可以采用内部填装有螺旋板片、波纹板片、旋转叶片、平本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蒽醌法生产双氧水的氢化反应器，其特征在于包括一个固定床反应器和至少一个上流式管式反应器，固定床反应器内沿物料流动方向依次为进料段、进料导流均布段、氢化反应段、出料导流均布段和出料段，各段之间相互贯通；进料段为管式结构，进料段入口与反应进料连接，进料段出口与进料导流均布段连接，进料导流均布段为锥形结构，连接进料段和氢化反应段出料导流均布段为倒锥形结构，连接氢化反应段和出料段，出料段为管式结构，出料段出口与管式反应器底部的物料进口连接；所述的氢化反应段高径比为1:20～1:1；所述的管式反应器，由下至上依次为反应汽提段和气液分离段，管式反应器顶部设置气相出口和液相出口，所述的液相出口位置与固定床反应器的进料段入口位置在同一水平线上，管式反应器的高径比为5:1～50:1；固定床反应器的氢化反应段与管式反应器的直径比为1:1～40:1。

【技术特征摘要】
1.一种蒽醌法生产双氧水的氢化反应器，其特征在于包括一个固定床反应器和至少一个上流式管式反应器，固定床反应器内沿物料流动方向依次为进料段、进料导流均布段、氢化反应段、出料导流均布段和出料段，各段之间相互贯通；进料段为管式结构，进料段入口与反应进料连接，进料段出口与进料导流均布段连接，进料导流均布段为锥形结构，连接进料段和氢化反应段出料导流均布段为倒锥形结构，连接氢化反应段和出料段，出料段为管式结构，出料段出口与管式反应器底部的物料进口连接；所述的氢化反应段高径比为1:20～1:1；所述的管式反应器，由下至上依次为反应汽提段和气液分离段，管式反应器顶部设置气相出口和液相出口，所述的液相出口位置与固定床反应器的进料段入口位置在同一水平线上，管式反应器的高径比为5:1～50:1；固定床反应器的氢化反应段与管式反应器的直径比为1:1～40:1。2.根据权利要求1所述的氢化反应器，其特征在于：所述的氢化反应段高径比为1:5～1:10；管式反应器的高径比为20:1～30:1；固定床反应器的氢化反应段与管式反应器的直径比为2:1～10:1。3.根据权利要求1所述的氢化反应器，其特征在于：所述的固定床反应器内的物料为上流式。4.根据权利要求1所述的氢化反应器，其特征在于：所述的固定床反应器中，进料段高径比为5:1～20:1，进料段内部填装填料或惰性瓷球，并进行物料的均布导流，进料段与氢化反应段的直径比为1:5～1:50。5.根据权利要求1所述的氢化反应器，其特征在于：所述的固定床反应器中，出料段高径比为5:1～20:1，出料段内部填装填料和/或惰性瓷球，并进行物料的均布导流，出料段与氢化反应段的直径比为1:5～1:50。6.根据权利要求1所述的氢化反应器，其特征在于：所述的管式反应器中，顶部的液相出口位置连接液相出口管线，液相出口管线上设置液位控制阀，顶部的气体出口位置连接气...

【专利技术属性】
技术研发人员：金平，杨秀娜，阮宗琳，齐慧敏，王昊辰，
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大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11